9. Регистры

Регистры – наиболее широко используемые устройства, которые частьо являются узлами в составе цифровых схем.

Регистры оперируют связанными данными, составляющими слово информации.

Главным критерием классификации регистра является способ приема и выдачи данных. По этому критерию регистры подразделяются на:

• параллельные (статические);

• последовательные (сдвиговые);

• последовательно-параллельные.

Кроме указанных основных классов существуют многофункциональные регистры.

Назначение регистра:

• прием данных

• хранение данных

• выдача данных;

• правые и левые сдвиги;

• поразрядные логические операции с данными.

Состав регистров: триггеры с общей синхронизацией (обычно используются двухступенчатые триггеры). Наиболее распространенным случаем является синтез регистра на D – триггере (триггере данных).

Если в качестве базисного задан триггер другого типа, то для упрощения задачи синтеза нужно сформировать схему замещения D – триггера на базе заданного и дальше решать задачу, как для D – триггера.

Например:

1) D – триггер на базе RS – триггера.

2) D – триггер на базе JK – триггера.

Параллельные регистры. Прием и выдача информации происходит параллельно на всех входах (выходах), при этом синхросигнал на все синхровходы триггера подается один и тот же (общая синхронизация).

Последовательные регистры. Прием информации происходит по одному биту последовательно, в каждом такте, кроме того для освобождения разряда принимающего информацию в каждом такте происходит сдвиг в соседний разряд.

Выдача информации может происходить последовательно либо параллельно. Такой регистр называют последовательно- параллельным.

9.1 Синтез параллельного статического регистра.

Возьмем для примера наименьший из регистров. В качестве базового триггера возьмем D – триггер. Поскольку все биты информации в данном регистре формируются одинаково, то достаточно провести синтез схемы для i-го бита.

Q_i=A_i*y.

C_i=y;

Логическая схема регистра:

9.2 Синтез регистра для приема с нескольких направлений.

В составе регистра, кроме триггера, будет комбинационная схема, для обеспечения выбора числа А или числа В.

Для синтеза устройства необходимо составить таблицу истинности устройств (микроопераций). Микрооперация – это сигнал, разрешающий выполнение элементарного действия, которое тоже называется микрооперацией (МО).

Таблица микроопераций:

МО	D3	C3	D2	C2	D1	C1	D0	C0
y1	A3	y1	A2	y1	A1	y1	A0	y1
y2	B3	y2	B2	y2	B1	y2	B0	y2

Очевидно, что С_i и D_i сформируются за разный промежуток времени.

Для обеспечения устойчивости работы схемы необходимо ввести С_общ, тогда схема синхронизации выглядит так:

Пауза сигнала С_общ больше времени формирования D_i.

Условное графическое обозначение регистра:

Любой регистр, который является не тривиальным (то есть кроме функции приема, хранения и выдачи одного числа имеет также другие функции). Состоит из комбинационной схемы и набора триггеров, реализующих память. Таким образом, любой многофункциональный регистр представляет собой простейший автомат.