21.4. Регистры

Регистр — это узел ЭВМ, предназначенный для приема, хранения и выдачи по команде числовых кодов. Наибольшее применение регистры находят в устройствах оперативной обработки информации. Регистр представляет собой сборку из триггерных и логических элементов. В зависимости от формы представления числа, используемой при вводе его в регистр (параллельной или последовательной), регистры под­разделяют на накопительные и сдвигающие.

Накопительные регистры (параллельные) могут только принимать, запоминать и выдавать числовую информацию. Одна из типовых схем такого регистра показана на рис. 21.15, а. Он состоит из трех триггеров с прямыми входами и шести элементов И: на входах триггеров И₁ И₃, И₅ и на прямых выходах триггеров И₂, И₄, И₆.

R-входы триггеров присоединены к шине установки их в исходное состояние УСТ «0». На первые входы элементов И (х₁, х₂ и х₃) поступают коды чисел, подлежащие записи. Их вторые входы подключены к шине генератора импульсов записи u₃. Считывание информации производится с выходов y_l, у₂, у₃ конъюнкторов.

Сдвигающий регистр (последовательный) можно получить, если ячейки параллельного регистра (рис. 21.15,а) соединить последовательно: выход старшего разряда подключить ко входу младшего, т. е. коллектор правого триггера предыдущей ячейки связать со счетным входом последующей (причем связь должна содержать элемент задержки импуль­сов во времени). Элемент задержки реализуется либо с помощью цепей, содержащих катушку индуктивности и конденсатор, либо на основе устройств с материалами, обладающими инерцией электропровод­ности (например, ртути). Выходы сдвигающего регистра и его ячеек при­соединяют в зависимости от применения к решающим блокам или к схемам управления электрическими приводами технологических объектов. Если с заданной частотой подавать запускающие импульсы на вход x₁ и шины u_з и и_с, то ячейки регистра будут одна за другой пере­брасываться и поочередно включать управляемые цепи. Условное изобра­жение регистра приведено на рис. 21.15,б. В средней части под буквами RG одно- или двусторонняя стрелка означает, что регистр сдвигает в одну или обе стороны. Слева от прямоугольника показаны входные цепи, справа — выходные.

21.5. Шифраторы и дешифраторы

Комбинация электрических сигналов, однозначно соответствующая данному числу, называется кодом числа. Устройство, преобразующее цифровые коды входных чисел в сигналы для выполнения логи­ческих операций, называется шифратором (кодером). Обратное преоб­разование сигналов в код осуществляется дешифратором (декодером). Шифратор в совокупности с дешифратором позволяет решать задачу преобразования одного кода в другой (например, десятичных чисел в двоичную систему счисления и наоборот). Шифраторы и дешифраторы выполняют в виде комбинаций триггеров и простых логических элементов И, ИЛИ, НЕ и их комбинаций.

Шифраторы. На рис. 21.16,а показана принципиальная схема шифратора для преобразования кода десятичного числа в код двоичного числа, на рис. 21.16,б дано его условное обозначение (входы обозначены десятичны­ми цифрами, а выходы — двоич­ными кодовыми эквивалентами, символ CD соответствует ан­глийскому слову coder). Входы шифратора — ключи К₀ — К₉ — служат для ввода цифр десятич­ного числа разряда единиц. Выходы — это вертикальные проводники, соединенные через резисторы R₁ — R₄ с источни­ком энергии и корпусом. Дио­ды каждого горизонтального проводника (строки) вместе с ре­зисторами образуют элементы И. Код двоичного числа форми­руется из электрических сигналов, соответствующих сумме слагаемых где N — двоичное число;n — разряд числа. При нажатии определенного ключа элемент И формирует электрический сигнал, являющийся кодом двоичного числа.

Дешифраторы. Применяются в устройствах вывода информации в ЭВМ, когда преобразуют двоичные эквиваленты в десятичные числа. На рис. 21.17, а показана принципиальная схема дешифратора двоичных чисел в десятичные в виде матрицы с диодными элементами И. Ее входные шины (горюоктальные) присоединены к прямым и инверсным выходам триггеров, выходные шины 0 — 9 (вертикальные) могут под­ключаться к печатающей цифры машине или к индикаторам. Сопро­тивления резисторов R и r значительно выше сопротивления диодов. На рис. 21.17, б дано условное обозначение дешифратора [где прямые и инверсные входы (слева) обозначены двоичными числами разрядов, а выходы (справа) — десятичными цифрами; DC — от слова decoder].