Контрольні питання
Приведіть визначення терміну “регістр”. Якими параметрами характеризуються регістри?
Приведіть основні класифікаційні ознаки регістрів.
Які функції виконує вхідна і вихідна логіка регістрів пам’яті?
Чим принципово відрізняються регістри пам’яті і регістри зсуву?
Поясніть призначення регістрових файлів та особливості їх побудови.
Поясніть призначення та функції буфера FIFO. Яке відношення він має до регістрів?
Поясніть призначення та функції буфера “стек”.
У чому полягає суть конвеєрної обробки інформації? Які функції в ньому виконують регістри?
Приведіть визначення терміну “регістр зсуву”.
Чи можливо використовувати статичні тригери в регістрах зсуву? Якщо ні, чому? Якщо можливо, то приведіть принципову або функціональну схему такого регістра і часові співвідношення між вхідними сигналами.
Поясніть, як регістр зсуву може виконувати функції мультиплексора та демультиплексора.
Який з пристроїв – демультиплексор чи регістр зсуву – має переваги при перетворенні послідовного формату двійкових слів у паралельний?
Як виконуються операції ділення та множення за допомогою регістрів зсуву?
Поясніть, яким шляхом набори тригерів можуть бути перетворені у регістри пам’яті; у регістри зсуву.
Ви маєте умовне зображення мікросхеми регістра з позначеннями виводів. Яка ще потрібна інформація, щоб визначитись з режимами її роботи?
Чи можливо приєднувати виходи кількох регістрів, що мають виходи з Z-станом, на одну шину? Якщо неможливо, чому? Якщо можливо, то при яких умовах?
Поясніть особливості синхронних і асинхронних послідовних способів передачі інформації.
Приведіть приклади використання кільцевих лічильників.
Перелічіть і поясніть недоліки кільцевих лічильників.
Поясніть призначення і особливості використання схеми самозапуску кільцевого лічильника.
Як отримати кільцевий лічильник, в якому циркулює нуль, а не одиниця?
Як виправляються помилки при роботі кільцевих лічильників?
У чому полягає особливість лічильника Мебіуса? Приведіть приклади використання такого лічильника.
Поясніть методологію дешифрації станів лічильників Джонсона та Мебіуса.
Поясніть спосіб усунення небажаних послідовностей у лічильнику Джонсона.
У чому полягає особливість кільцевого лічильника зі зворотнім зв’язком через логічні елементи ВИКЛ. АБО?
Приведіть приклади використання кільцевих лічильників-генераторів псевдовипадкових послідовностей.
Поясніть особливість використання регістрів зсуву для кодування інформації.
Поясніть особливість контролю цифрової апаратури на основі регістрів зсуву.
Вправи і завдання
Використовуючи мікросхеми з наборами RS-, D- та JK-тригерів, а також допоміжну логіку, розробити:
а) асинхронний регістр пам’яті з дозволяючим входом запису і відкритим виходом на чотири розряди;
б) синхронний регістр пам’яті з одним входом дозволу запису та дозволу зчитування на чотири розряди;
в) синхронний регістр пам’яті з дозволом запису та дозволом зчитування у прямому або інверсному кодах;
г) синхронний регістр пам’яті з буферизованим виходом та Z-станом.
На прикладі регістра SN74LS173A (чотири розряди) розробити схему регістра пам’яті на 12 розрядів.
Використовуючи регістри пам’яті SN74LS173A, розробити схему модуля регістрової на вісім чотирьохрозрядних слів, в якому запис та зчитування даних забезпечувалися б по одній шині даних.
Використовуючи мікросхему КР1533ИР30 та допоміжні елементи, розробити схему пристрою для перетворення однобайтового слова, заданого у послідовному форматі, у паралельний. Побудувати часові діаграми.
Використовуючи мікросхему ИР5, розробити схему пристрою для мультиплексування чотирьохрозрядних даних з чотирьох шин на одну. Сформувати адресні сигнали.
Використовуючи регістри SN74LS173A та допоміжні мікросхеми, розробити функціональну схему регістрового файлу для запису та зчитування восьми чотирьохрозрядних слів.
Розширити обсяг пам’яті регістрового файлу до чотирьох восьмирозрядних слів; до восьми восьмирозрядних слів.
Використовуючи мікросхеми SN74LS670 та допоміжні елементи, розробити схему модуля пам’яті FIFO.
Використовуючи мікросхеми SN74LS670, розробити схему буфера LIFO (“стек”): а) на чотири чотирьохрозрядні слова; б) на вісім чотирьохрозрядних слів; в) на чотири восьмирозрядних слова.
Вміст регістру зсуву з послідовним входом і послідовним виходом Q3 Q2 Q1 Q0 = 0101. Послідовність 1011 вводиться зліва направо, починаючи зі старшого розряду, за чотири такти. Побудувати часові діаграми зміни вмісту тригерів регістру.
Дати порівняльну характеристику швидкодії регістру зсуву при переміщенні інформації зліва направо та справа наліво.
Розробити схему регістру зсуву на мікросхемі КР1533ИР23.
Використовуючи набір D-тригерів ИР23, розробити регістр зсуву справа наліво.
Розробити стек на вісім чотирьохрозрядних слів на основі регістру зсуву.
На основі регістрів зсуву та допоміжної логіки розробити лічильники:
а) з M = 10; б) з M = 12; в) з M = 24.
Використовуючи регістри зсуву, розробити схему пристрою для циклічної генерації послідовності 01110101.
Побудувати таблицю станів для чотирьохрозрядних регістрів зсуву з елементами ВИКЛ. АБО в колі зворотного зв’язку при наступних умовах:
а)
; б)
.
Знайти функцію зворотного зв’язку DO, при якій лічильник не матиме станів:
а) 00000; б) 11111.
Для генерації двох послідовностей, довжина яких складає 7 біт і 5 біт, використовується трьохрозрядний регістр зсуву. Для переходу від однієї послідовності до іншої використовується керуючий сигнал d. Спроектувати на основі регістра зсуву такий генератор, щоб при d = 0 генерувалася б послідовність довжини 7 біт, а при d = 1 – відповідно, 5 біт.
Розробити імітатор секундної стрілки на круглому циферблаті за допомогою кільцевого лічильника і кільця світлодіодів.
Розробити восьмибітний кільцевий самокорегований лічильник з циклічним переміщенням одного нуля.
Спроектувати чотирьохбітний лічильник Джонсона з декодуванням на вісім станів з мінімальною кількістю допоміжних логічних елементів.
Визначити максимальну довжину циклу для схеми на рис. 7.40, якщо один з входів суматора за модулем 2 взяти не Q2 , а Q1. Побудувати таблицю станів.
Проаналізувати таблиці станів для трьохбітного лічильника зі зворотним зв’язком через елементи ВИКЛ. АБО і знайти рівняння зворотного зв’язку для послідовності максимальної довжини, яке відрізняється від приведеного у Табл. 7.12.
Рис. 7.42
На рис. 7.42 приведена схема автомату для гри на угадування, в основу якої покладено регістр ИР11. Проаналізувати і описати роботу автомату.