Общие сведения. Регистрами называют устройства для приема, хранения и выдачи кода двоичного числа

Регистрами называют устройства для приема, хранения и выдачи кода двоичного числа, представленного комбинацией сигналов 1 и 0 (двоичной информации). Важными параметрами регистра являются:

- разрядность (число разрядов в регистре);

- быстродействие (максимальная тактовая частота синхроимпульсов, при которой регистр надежно переключается без сбоев).

Кроме того, в регистрах может производиться некоторое преобразование информации: преобразование параллельного кода в последовательный и обратно, сдвиг числа влево или вправо и др. Сдвиг числа, хранящегося в регистре, вправо (в сторону старшего разряда) эквивалентен умножению этого числа на 2 (при сдвиге на один разряд) или на 2 ⁿ (при сдвиге на n разрядов). Сдвиг числа влево на n разрядов (в сторону младшего разряда) эквивалентен делению числа на 2 ⁿ (n = 1, 2, …). Следует различать регистры как узлы цифровых устройств и регистры-микросхемы.

Регистры-узлы цифровых устройств (ЭВМ). Могут состоять из нескольких десятков разрядов. Количество разрядов регистра (разрядность) определяется максимальным количеством разрядов обрабатываемых двоичных чисел. Каждому разряду двоичного числа должен соответствовать разряд регистра.

Регистры-микросхемы. По назначению и по устройству аналогичны регистрам-узлам ЭВМ. Количество разрядов в регистрах-микросхемах в настоящее время не превышает 4 – 8. В основном это – четырехразрядные регистры-микросхемы. Регистры-микросхемы имеют законченную само-стоятельную структуру и могут использоваться в качестве самостоятельного регистра-узла, если количество разрядов двоичного числа не превышает количество разрядов регистра-микросхемы. Чаще же регистры-микросхемы используются для построения многоразрядных регистров-узлов ЭВМ, являясь «строительными кирпичиками». В этом смысле регистры-микросхемы являются довольно сложными электронными приборами. В пособии в дальнейшем будут рассматриваться только регистры-микросхемы. Было бы меньше непонимания, если бы регистры-узлы и регистры-микросхемы имели разные названия или хотя бы различия в названиях.

Из большого количества разновидностей используемых регистров ниже рассмотрены наиболее простые регистры, построенные на основе триггеров, тактируемых фронтом и уровнем.

Для запоминания каждого разряда (цифры) двоичного числа в регистре имеется свой разряд, основу которого составляет триггер одной из рассмотренных разновидностей. Триггер в разряде выполняет функцию элемента памяти для хранения кода двоичной цифры (1 или 0). Кроме элемента памяти – триггера, в разряд регистра могут входить логические элементы, образующие схему управления как на входе (для приема информации в разряд), так и на выходе регистра (для выдачи информации, хранящейся в разряде регистра).

Код двоичного числа может вводиться в регистр и выводиться из него параллельно, когда при приеме каждый разряд двоичного числа вводится одновременно на вход своего разряда регистра, а при выводе каждый разряд двоичного числа, хранящегося в регистре, выводится одновременно из соответствующего разряда регистра. Например, восьмиразрядный ре-

гистр К155ИР13 имеет восемь входов и восемь выходов. Такие регистры называются регистрами с параллельным приемом и выдачей (параллельно-параллельные регистры), они представлены на рис. 3.1,а. Если код числа вводится на один вход регистра (старший или младший) последовательно, начиная с младшего (старшего) разряда числа, и выводится с одного выхода последовательно, разряд за разрядом, то такие регистры называются регистрами с последовательным приемом и выдачей (последовательно-последовательные регистры), они представлены на рис. 3.1,б. Например, 64-разрядный регистр К176ИР4 имеет один вход и один выход. Могут быть регистры параллельные по входу и последовательные по выходу (параллельно-последовательные, см. рис. 3.1,г) [3] и, наоборот, регистры с последовательным приемом и параллельным выводом (последовательно-параллельные, см. рис. 3.1,в). Например, восьмиразрядный регистр К155ИР8 имеет один вход и восемь выходов. Часто регистры бывают комбинированными (универсальными). В них прием и выдача информации (кода двоичного числа) могут производиться либо параллельно, либо последовательно. Такой регистр представлен на рис. 3.1,д (по командам синхровхода С_В вводится последовательно число В, по команде синхровхода С_А вводится число А параллельно). Регистры с последовательным приемом или с последовательной выдачей называются сдвиговыми (или регистрами сдвига).

Дата добавления: 2015-07-25