Регистры

Регистром называется последовательностное устрой­ство, предназначенное для записи, хранения и (или) сдви­га информации, представленной в виде многоразрядного двоичного кода (от английского — Register).

Из определения вытекает, что регистры должны со­держать элементы памяти и, следовательно, строятся на триггерах. Также в регистрах используются вспомогатель­ные элементы в виде комбинационных схем для управле­ния работой триггеров.

В регистрах выполняются следующие операции:

· ввод и вывод хранимой информации;

· хранение информации;

· сдвиг хранимой информации вправо либо влево на определенное число разрядов;

· преобразование кода числа из последовательного в параллельный и наоборот.

Регистры также могут использоваться в различных устройствах для организации обработки чисел, выполне­ния над ним различных преобразований.

Основная функция регистра — хранение многоразряд­ного числа, которое представлено в двоичной системе счис­ления. Таким образом, для хранения n-разрядного двоич­ного числа регистр должен содержать n-триггеров.

По способу приема информации регистры подразделяются:

· параллельные — информация записывается и счи­тывается только в параллельной форме;

· последовательные, которые также называются сдви­гающие (сдвиговые) — запись и считывание инфор­мации происходит только в последовательной форме;

· последовательно-параллельные, такие универсальные регистры можно использовать для преобразования кода из параллельного в последовательный и наоборот.

По числу каналов передачи информации регистры под­разделяются:

· однофазные — информация вводится либо в прямом, либо в обратном коде;

· парафазные — одновременно и прямом, и в обрат­ном кодах.

При этом как входная, так и выходная информация мо­жет быть представлена как в прямом, так и инверсном входе.

По способу тактирования (синхронизации) регистры подразделяют:

· однотактные, синхронизируемые одной управляю­щей последовательностью;

· двутактные;

· многотактные, управляемые несколькими последо­вательностями импульсов.

Сдвиговые регистры могут быть однонаправленные, когда записанную информацию сдвигают только в одном направлении, и двунаправленные, в которых информация сдвигается как вправо, так и влево. Для таких регистров предусматривается специальный вход включения режима направления сдвига.

В отечественных сериях микросхем регистры опреде­ляют по буквам ИР — функциональное назначение, на­пример, 555ИР8, К561ИР2. Первая буква И соответствует подгруппе «Схемы арифметических и дискретных уст­ройств». На принципиальных схемах регистры обознача­ют буквами RG (рис. 3.20, в).

Чаще всего регистры строят на основе D и JK-триггеров.

· Параллельный регистр

В параллельных регистрах прием и выдача двоичных слов осуществляется по всем разрядам одновременно. По­этому триггеры, соответствующие разным разрядам не свя­заны между собой (рис. 3.20).

Каждый триггер в параллельном регистре имеет свои независимые входы и выходы. Тактовые входы всех триг­геров соединены между собой. Подавая на входы RS- триггеров (рис. 3.20, а) парафазные сигналы, в регистр записывается двоичный код. При x_i = 1 ( =0) активный сигнал воздействует на S вход

и триггер устанавливается в единичное состояние. При x_i = 0 ( =1) логическая единица поступает на R вход и триггер устанавливается в состояние 0. Следовательно, состояния регистров определяется поступающими на входы сигнала­ми. Запись входного входа происходит во время прихода синхроимпульса на вход С.

Если для записи в данном регистре используется толь­ко прямой или только обратный входной код, то запись информации выполняется за два такта синхронизации. По первому такту необходимо сбросить или установить все триггеры регистра подачей на соответствующие входы активного логического уровня, а по второму — записать в регистр новую информацию.

На рис. 3.20, б параллельный регистр построен на D- триггерах: однотактный регистр с однофазным входом. В таком регистре при уровне логической 1 на С-синхровходе все триггеры устанавливаются в состояния, определяемые действующим на D-входах входными сигналами. Для за­писиинформации необходим только один импульс синх­ронизации. Дополнительный вход R начальной установ­ки переводит все триггеры в нулевые состояния одним управляющим импульсом.

На рис. 3.20, в показано условное графическое обозна­чение четырехразрядного параллельного регистра. Этот триггер имеет четыре однофазных прямых входа D0, D1, D2, D3, четыре соответствующих выхода Q0, Q1, Q2, Q3 и вход синхронизации С.

Параллельные регистры могут иметь дополнительно вспомогательные комбинационные схемы, которые расши­ряют функциональные возможности. Они используются для установки начального состояния, режима приема, хранения либо выдачи информации, реализуют запись с двух направлений и т. д. В этом случае регистр имеет соответствующие входы.