9.3. Регистры.

Регистрами называются последовательностные цифровые устройства, выполняющие функции приема, хранения и передачи информации. Информация в регистре хранится в виде двоичного кода, т.е. представлена комбинацией сигналов логического нуля и логической единицы. Каждому разряду кода, записанному в регистр, соответствует свой разряд регистра, выполненный, на основе триггеров RS-, D- или JK-типов. Регистры выполняют роль запоминающих устройств размером в одно n-разрядное слово, буферных элементов и преобразователей последовательно-параллельных кодов в цифровой аппаратуре, в том числе и измерительного назначения. Основным классификационным признаком, по которому различают регистры, является способ записи информации или кода числа в регистр. По этому признаку можно выделить регистры следующих типов:

• параллельные;

• последовательные;

• последовательно-параллельные.

В параллельные регистры запись (считывание) числа осуществляется параллельным кодом, т.е. во все разряды регистра одновременно. Последовательные регистры характеризуются последовательной записью (считыванием) кода числа, начиная с младшего разряда или старшего путем последовательного сдвига кода тактирующими импульсами. В последовательно-параллельных регистрах ввод или вывод информации может осуществляться как в параллельном, так и в последовательном кодах. Время ввода числа в регистр параллельного типа равно времени ввода одного разряда. Время ввода числа в регистр последовательного типа равно nT, где n - число разрядов вводимого числа, а T - период следования тактирующих сигналов, осуществляющих ввод (вывод) информации.

По способу представления вводимой информации различают регистры однофазного и парафазного типов. В однофазных регистрах информация вводится по одному каналу (прямому или инверсному). Информация на выходе регистра представляется в прямом, обратном или в обоих кодах. В парафазных регистрах ввод информации осуществляется по двум каналам одновременно (прямому и инверсному), т.е. информация на входе должна быть представлена одновременно в прямом и обратном кодах. Информация на выходе парафазного регистра, как правило, также представляется в прямом и инверсном кодах. В условном графическом обозначении функция регистра задается символами «RG», а в маркировке микросхем – символами «ИР».

9.3.1. Параллельные регистры.

Параллельный регистр используется для кратковременного хранения чисел, представленных в параллельном двоичном коде. Поэтому параллельные регистры называются еще регистрами памяти. Рассмотрим способы построения регистров памяти на триггерах RS-типа. Каждый триггер служит для хранения одного разряда числа, значит, для хранения n-разрядного двоичного числа необходимо иметь n RS-триггеров. Как следует из правила работы RS-триггера, для записи в него единицы необходимо подавать единицу на вход S и ноль на вход R, а для записи нуля – наоборот – единицу на вход R и ноль на вход S. Полученный регистр будет парафазным, причем вход S - прямой, а вход R - инверсный. Для синхронной записи во все триггеры одновременно их тактовые входы необходимо объединить в одну шину C (рис. 9.25).

Рис. 9.25. Схема параллельного парафазного регистра на синхронных RS-триггерах.

Если требуется синтезировать однофазный параллельный регистр на RS-триггерах, т.е. их входы R при записи не использовать, необходимо до записи установить все триггеры в нулевое состояние. Для этого нужно объединить все входы R и при подаче на информационные входы S сигнала с уровнем логического нуля, подать на объединенные входы R логические единицы (рис. 9.26). Таким образом осуществляется предварительная установка триггеров в нулевое состояние. Если теперь на входы S соответствующих триггеров подать значения записываемых разрядов исходного кода, то они зафиксируются на выходах триггеров.

Таким образом, при реализации регистров на основе RS-триггеров требуется подача разрядов исходного числа в прямом и инверсном коде, либо предварительное обнуление всех триггеров, что не всегда является удобным. В этом отношении удобны регистры на D-триггерах. В них информация может быть установлена по одному входу и без предварительной установки в ноль. Структура параллельного регистра на D-триггерах приведена на рис. 9.27.

Рис. 9.26. Схема параллельного однофазного регистра на синхронных RS-триггерах.

Рис. 9.27. Схема параллельного регистра на D-триггерах.