5.3.3. Регистры
Регистры предназначены для хранения двоичного числа (кодового слова). Основу регистра составляют ячейки триггеров, выполняющие функции запоминающих устройств. Один триггер способен хранить один разряд числа. Кроме хранения информации регистры используются для сдвига принятого слова, преобразования двоичного кода из прямого в обратный код (когда единицы заменяются нулями, а нули – единицами) и выполнения некоторых логических операций.
В зависимости от способа ввода и вывода информации различают регистры параллельные, последовательные и параллельно-последовательные.
В параллельных регистрах ввод и вывод слов выполняется только в параллельном виде – одновременно все разряды, в последовательных регистрах ввод и вывод слов выполняется только последовательно разряд за разрядом, в параллельно-последовательных регистрах ввод производится параллельным кодом, а вывод последовательно (или наоборот).
Параллельные регистры могут строиться на одном из типов триггеров, например, RS – триггерах. Запись слов в таких триггерах выполняется по S входу. Поскольку такой способ записи обеспечивает перевод триггера из состояния 0 в состояние 1, и не позволяет перевести триггер из состояния 1 в состояние 0, то для исключения ошибок перед приемом кодового слова все триггеры обнуляются по входу R.
На рис. 5.9, а представлено условное изображение параллельного четырехразрядного регистра: D1…D4 – параллельные входы разрядов регистра; Q1…Q4 – параллельные выходы разрядов регистра; С – вход, наличие импульса на котором разрешает запись информации в регистр.
Последовательный регистр является сдвигающим (сдвиговым).
Разряды такого регистра соединены последовательно. Каждый разряд принимает информацию от предыдущего разряда, одновременно передавая свою информацию последующему разряду.
Сдвигающий регистр может быть однонаправленным (например, сдвиг может проводиться только в сторону старших разрядов, или только в сторону младших разрядов), или реверсивным, обеспечивающим по командам управления сдвиг в любую сторону. Реверсивные регистры строятся по тем же принципам, что и сдвиговые, но с использованием дополнительных логических элементов в межразрядных связях.
Если выходы последнего триггера сдвигающего регистра соединить с входом первого триггера, то получается кольцевой регистр сдвига, который часто называют кольцевым счетчиком. Записанная в него информация под воздействием сдвигающих импульсов будет циркулировать по кольцу.
Для выдачи кодового слова с выхода такого регистра необходимо на вход старшего разряда (регистр, сдвигающий вправо) подать логический «0», а на вход импульсов сдвига – число импульсов по числу триггеров регистра.
Сдвигающие регистры могут быть реверсивными, осуществляя по командам управления сдвиг вправо или влево.
Наиболее распространены регистры сдвига на D – триггерах со статическим или динамическим управлением (рис.5.9, б). Такие регистры имеют один информационный вход D4, вход для тактовых импульсов (импульсов сдвига) С, и установочный вход R. На рис.5.9, б показан как параллельный выход (Q4…Q1), так и последовательный выход >N, где N число регистров в триггере.
Параллельно - последовательные регистры используются для преобразования параллельной формы кода в последовательную форму и наоборот.
Промышленность выпускает многие типы регистров в интегральном исполнении. На рис.5.9, в представлено условное графическое обозначение четырехразрядного параллельно-последовательного регистра со сдвигом вправо. Выбор режима работы определяется сигналом на входе V2: при действии на этом входе уровня логического нуля регистр работает как сдвигающий, а при действии уровня логической единицы – как параллельный. Через вход V1 последовательно вводятся разряды числа, сдвиг которых на один разряд выполняется по приходу очередного импульса на вход С1 . По входам D1 .. D4 в регистр может быть занесено двоичное число в параллельном коде. Его запись выполняется по сигналу на входе С2.
В условных обозначениях регистров со сдвигом стрелка показывает направление сдвига, в реверсивных регистрах она показывается двунаправленной. Все регистры допускают наращивание, т.е. объединение в группы регистров.