Обнинск, 2010

Цель работы :

Изучить работу регистров и смоделировать их в среде EWB.

Краткая теория:

Регистром называется логическое устройство, используемое для хранения n-разрядных двоичных слов (чисел) и выполнения преобразований над ними. Он представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове. С каждым регистром обычно связано комбинационное цифровое устройство, с помощью которого обеспечивается выполнение некоторых операций над словами.

Регистры можно разделить по способы обработки информации на накопительные регистры (регистры памяти или хранения) и сдвигающие регистры. Сдвигающие регистры, в свою очередь подразделяются по способы выдачи информации на параллельные, последовательные и комбинированные регистры. Также сдвигающие регистры классифицируют по направлению передачи данных: однонаправленные и реверсивные.

Основные элементы регистра – двоичные ячейки, в качестве которых применяются триггеры. Количество двоичных ячеек определяется количеством двоичных разрядов слова (длиной слова), на которую рассчитан регистр. Обычно регистры выполняют на основе RS-, D-, JK- триггеров.

Регистр – один из основных элементов ЭВМ и многих других устройств автоматики и вычислительной техники. Конкретные регистры обычно являются специализированными и реализуют лишь некоторые операции.

Регистры классифицируют следующим образом:

1) по виду выполняемых операций: для приема и передачи сдвига; приема, передачи и сдвига;

2) по способу приема и передачи: последовательные, параллель­ные и параллельно-последовательные;

3) по способу сдвига: нереверсивные (левый, правый), реверсивные, кольцевые, накапливающие и др.

4) по числу тактов управления: однотактные, двухтактные, многотактные;

5) в зависимости от элементной базы: потенциальные, импульс­ные, потенциально-импульсные и релейные.

Рекомендуется следующая последовательность организации регистров:

1) составление исходной диаграммы работы на основе техничес­кого задания;

2) анализ этой диаграммы и принятие решения по выбору типа ячеек памяти, числу тактов управления;

3) составление структуры регистра;

4) корректировка и дополнение исходной диаграммы;

5) синтез комбинационной части структуры;

б) принципиальная схема.

Рис. 1 Условное обозначе­ние регистра.

Принцип работы :

1) Соберём параллельный регистр, состоящий из совокупности триггеров R-S типа и конъюнкторов D₁– D₁₂ (рис. 2). Word Generator и временная диаграмма представлена на рис. 3.

Рассмотрим его работу:

В начале работы все триггеры устанавливаются в состояние "О" с помощью сигнала установки нуля " YO ". Конъюнктуры D₁– D₁₂пропускают двоичную информацию на входы S - триггеров только при наличии синхроимпульса C₁. Для передачи двоичного числа из регистра на выходе конъюнкторов D₁– D₁₂необходимо на входы R - триггеров подать импульс, который перебросит триггеры из состояния "I" в "О" (при этом нулевое состояние триггеров не из­менится).

При переходе RS - триггера из состояния "I" в "О" на вхо­да конъюнкторов поступит сигнал передачи единицы и синхроимпульс С₂. Коньюнктор на выходе регистра пропустят единичную инфор­мацию далее в другие устройства. В тех разрядах регистра, где были 0» сигналов не будет.

Рис. 2 Схема регистра, состоящего из совокупности триггеров R-S типа.

а) б)

Рис. 3 Word Generator(а) и временная диаграмма (б) работы параллельного регистра.

2) Соберём четырехразрядный регистр сдвига на базе D триггеров (рис. 4). Word Generator и временная диаграмма представлена на рис. 4.

Рассмотрим его работу:

Этот регистр реализован на четырех D - триггерах. Его называют четырехразрядным регистром сдвига, поскольку он позво­ляет хранить четыре двоичных разряда данных А, В, С, D.

В начале работы сигналом " Y 0 " регистр устанавливается в состояние “0”, то есть на всех выходах сигнал равен 0. Этой ситуации соответствует строка 1 таблицы состояний (табл.1). До прихода тактового импульса, при подаче на информационный вход I и I на вход У0, состояние регистра не изменится (строка 2). При поступлении на "актовый вход ТИ сигнала I в регистр запишется число 1000, так как при поступлении первого синхроимпульса C₀ входа триггера Т, записывается I на его выход. С каждым последующим тактовым импульсом единица данных записывается в триггер Т», а записанная ранее единица сдвига­ется на одну позицию вправо (строки 4-5). Если на входе данных появляется 0, то при каждом тактовом импульсе этот 0 вводится в разряд T₁, а введенные ранее 0 и I сдвигаются вправо (тактовые импульсы 4-8). Перед приходом тактового импульса 9 на информационный вход поступает 1, а затем 0. В результате при поступлении тактовых импульсов будет смещаться вправо. При 15-ом тактовом импульсе 1-ая покидает последний разряд T_y сдвига и теряется. Если выход последнего разряда соединить с входом информационного то получим схему кольцевого перемещения информации, без её потерь.

Табл. 1

а) б)

Рис. 5 Word Generator(а) и временная диаграмма (б) работы сдвигового регистра.

Вывод:

В ходе выполнения данной работы мы ознакомились с работой регистров и смоделировали их в среде EWB.

---

Дата добавления: 2015-11-14