9. РегистрыНазначение и классификация

Регистром называют функциональный узел ЭВМ, предназначенный для приема, хранения и передачи информации, представленной в виде двоичного кода, а также для поразрядного выполнения некоторых операций над двумя числами. Он представляет собой совокупность определенным образом соединенных триггерных ячеек с устройством управления входными данными. Число используемых триггеров определяет его разрядность. Каждый триггер регистра имеет прямой и инверсный выходы, что позволяет снимать записанный в нем код в прямом, инверсном (обратном) или парафазном виде.

Основными признаками классификации регистров являются способ ввода-вывода и характер представления вводимой информации.

По способу ввода и вывода (приема и передачи) информации регистры подразделяются на параллельные, последовательные и параллельно-последовательные.

По характеру представления вводимой и выводимой информации регистры делятся на однофазные и парафазные. В однофазных регистрах информация вводится в прямом или инверсном кодах, а в парафазных – одновременно в прямом и инверсном. Вывод информации из регистров обоих типов может осуществляться как в прямом так и в инверсном кодах.

По числу тактов управления регистры могут быть однотактными, двухтактными и многотактными. Число тактов определяется типом используемых в регистре триггеров.

В зависимости от числа источников, с которых информация поступает на входы регистра, различают одноканальные и многоканальные регистры.

11. Параллельно-последовательные регистры

Регистры этого типа представляют собой сочетания схем параллельного и последовательного регистров и служат для преобразования кодов числа из одного вида в другой, а также параллельного вывода предварительно сдвинутого кода числа, хранящегося в регистре. Фрагмент параллельно-последовательного регистра, выполненного на универсальных D-триггерах, показан на рис.13.8.

Ввод числа А параллельным кодом (параллельная загрузка регистра) осуществляется по сигналу PL = 1 (parallel load), а вывод информации параллельным кодом – по сигналу Твыв.парал. При равенстве этих сигналов нулю регистр работает как сдвиговый. Использование установочных входов и триггеров для параллельной загрузки делает эту операцию приоритетной по отношению к операции сдвига. Вход может использоваться также для обнуления всех разрядов регистра.

Параллельно-последовательные регистры называются также регистрами хранения и сдвига. Такие регистры имеются в сериях К155, КМ155(ТТЛ), К176 (КМОП), К500 (ЭСЛ) и др. На рис.13.9,а представлена схема четырехразрядного регистра сдвига и хранения К155ИР1, а на рис.13.9,б – его условное обозначение. Каждый разряд регистра образован синхронным двухступенчатым RS-триггером. Благодаря инверторам на входах S эти триггеры работают как синхронные D-триггеры, управляемые положительным перепадом по входу С. Регистр имеет четыре входа параллельной загрузки (D₀,...,D₃) и один последовательный вход данных S₁, a также 4 параллельных выхода (Q₀,...,Q₃) от каждого триггера. Управление режимами работы регистра осуществляется сигналами по входу RE (разрешение параллельной загрузки) и тактовым входам С₁ и С₂. При RE = 1 разрешается работа тактовому входу С₂. В момент прихода на вход С₂ отрицательного перепада на синхровходах триггеров всех четырех разрядов формируется положительный перепад и в триггеры переписывается информация со входов D₁,...,D₄ независимо от значений сигналов на входах S₁ и С₁. Запись информации последовательным кодом осуществляется через вход S₁ при сигнале RE = 0. При этом блокируются входы параллельной загрузки. С приходом отрицательных перепадов на вход С₁ данные последовательно сдвигаются от входа S₁ до выхода Q₃, т.е. в сторону старшего разряда. Для сдвига в сторону младшего разряда (от Q₃ к Q₀) необходимо соединить выход Q₃ с входом D₂, выход Q₂ – с входом D₁, выход Q₁ – с входом D₀ и установить на входе RE напряжение высокого уровня. Входом последовательного кода в этом случае будет являться вход D₃, а сдвиг будет осуществляться отрицательными перепадами по входу С₂.