5.2. Элементы счётно-решающих устройств

5.2.1. Регистр

На базе многоразрядных регистров строится динамическая память счётно-решающих устройств (динамическая память сохраняет информацию до тех пор, пока она находится во включенном состоянии, при выключении питания инфор­мация теряется). Рассмотрим функциональную схему 3-х разрядного регистра.

Алгоритм работы регистра:

• цикл работы регистра включает в себя очистку регистра от старой информации, запись информации в регистр, выдачу информации по запросу;

• для очистки регистра на нулевые входы триггеров одновременно подается высокий уровень сигнала «Сброс регистра в ноль», который устанавливает все триггеры регистра в нулевое состояние;

• записываемая информация поступает на входы схем «И» нижнего уровня;

• в момент подачи строб-сигнала «Запись» информация попадает на единичные входы триггеров, те из них, где на входы была подана логическая единица, устанавливаются в единичное состояние;

• хранящаяся в регистре информация выдается на выход регистра в момент подачи строб-сигнала «Чтение» на входы схем «И» верхнего уровня.

5.2.2. Сдвигающий регистр

Сдвигающий регистр позволяет перемещать хранимую информацию по разрядной сетке. Такая операция необходима при выполнении алгоритма умножения и деления чисел, при организации последовательного опроса каналов и т.п. Сдвигающий регистр аналогичен обычному, но единичные выходы триггеров младшего разряда соединены через дифференцирующую цепочку (элемент D на схеме, приведённой ниже) с единичными входами следующих старших.

На данной функциональной схеме не показана схема занесения информации в регистр – она аналогична описанной выше.

Схема дифференцирующей цепочки:

А лгоритм работы цепочки:

• Пусть на вход схемы подан высокий уровень напряжения и конденсатор С заряжен, так как постоянный ток через конденсатор не течёт, то падение напряжения на резисторе R будет нулевым (низкий уровень на выходе схемы).

• При снятии напряжения со входа происходит разряд конденсатора через резистор и на выходе схемы возникнет импульс высокого уровня, дли­тельность которого равна постоянной времени цепочки RC (по окончании разряда конденсатора на выходе схемы вновь устанавливается низкий уровень).

• При подаче на вход цепочки высокого уровня конденсатор С заряжается, ток через резистор R течет в направлении противоположном току разрядки и на выходе схемы возникает импульс низкого уровня (в схеме сдвигающего регистра он не используется и блокироваться , например, включением в неё полупроводникового диода в соответствующей полярности).

Т.О. на выходе дифференцирующей цепочки при изменении напряжения с высокого уровня на низкий с некоторой задержкой (обусловленной наличи­ем в ней реактивного элемента) возникает импульс высокого уровня (еди­ничный импульс).

Алгоритм работы сдвигающего регистра:

• Пусть в регистр занесено число 01011.

• На все нулевые входы триггеров одновременно подается импульс высоко­го уровня (строб-сигнал «Сдвиг»).

• Триггеры Тр₃ и Тр₅ не меняют своего состояния (низкий уровень на единич­ном выходе), триггеры Тр₁, Тр₂, Тр₄ переходят из единичного в нулевое состояние. Вследствие этого через дифференцирующие цепочки на единич­ные входы триггеров Тр₂, Тр₃, Тр₅ с некоторой задержкой подается им­пульс высокого уровня, который переустанавливает эти триггеры в единичное состояние.

• Таким образом, состояние регистра после подачи сигнала «Сдвиг» будет 10110, т.е. информация сдвинется на один разряд в сторону бóльших значений.

Примечание: Добавление связи, обозначенной на схеме пунктиром (с единичного выхода последнего триггера через дифференцирующую цепочку на единичный вход первого триггера) создаёт кольцевой сдвигающий регистр.