Лабораторная работа №8 «Изучение принципа работы регистров параллельного действия»

Цель работы: Исследовать принцип работы регистров параллельного действия.

Оборудование: ПЭВМ

Программное обеспечение: Electronics Workbench

Основные положения

Регистр представляет собой упорядоченную последовательность (совокупность) триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове. Регистр используется для хранения n-разрядного слова и выполнения логических преобразований над ним. В регистре могут выполняться следующие микрооперации: прием (запись) слова; передача слова в другой регистр; поразрядные логические операции; сдвиг слова влево или вправо на заданное число разрядов; преобразование последовательного кода слова в параллельный и обратно; установка регистра в начальное состояние (сброс). Кроме того, регистр может осуществлять преобразование двоичного кода из прямого в обратный (когда единицы заменяются нулями, а нули – единицами), и наоборот.

Поскольку регистр предназначен для хранения двоичного числа (слова), то основу его составляют запоминающие элементы – триггеры. В каждом из них должна храниться цифра разряда числа.

В зависимости от способа ввода и вывода разряда числа различают регистры параллельные, последовательные и параллельно-последовательные.

В параллельном регистре ввод или вывод слова осуществляется в параллельной форме – одновременно для всех разрядов, в последовательном регистре разряды числа вводятся и выводятся последовательно один за другим, в параллельно-последовательном регистре ввод числа осуществляется в параллельной форме, а вывод – в последовательной, или наоборот.

Параллельный регистр. Функциональная схема параллельного регистра на RS-триггерах при однофазном способе приема числа х₁...х₂ х₁ приведена на рис. 11.1. Поскольку сигналы, поступающие только на входы S, могут установить соответствующие триггеры только в состояние 1, но не в состояние 0, то перед приемом числа все триггеры регистра обнуляются. С этой целью по шине 0 подается сигнал на входы R всех триггеров регистра для их предварительной установки в состояние 0. Подготовка к приему новой информации составляет первый такт. Во втором такте по сигналу 1, подаваемому по шине П (Прием), двоичное число х₁...х₂ х₁ всеми разрядами одновременно (параллельно) через конъюнкторы (элементы И) записывается в разряды регистра. Выдача числа в прямом коде осуществляется по сигналу 1, подаваемому по шине В_пр, а в обратном – по сигналу 1, подаваемому по шине В_обр.

Рис. 11.1. Функциональная схема параллельного регистра на RS-триггерах

Ввод и вывод информации в рассматриваемом регистре может осуществляться однофазным и парафазным способами. При однофазном число представляется в прямом или обратном коде; при парафазном – одновременно в прямом и обратном кодах. При парафазном вводе числа его i-й разряд в прямом и обратном кодах (х_i и ) необходимо подавать на оба входа i-го триггера. Этим исключается необходимость предварительной установки триггера в 0, так как теперь его состояние целиком будет определяться сигналами на S- и R-входах, т.е. конкретной двоичной цифрой в разряде кода. Такая запись числа осуществляется в один такт и производится намного быстрее, чем двухтактная.

Параллельный регистр может быть реализован и на других типах триггеров, имеющих информационные входы.

Условное обозначение параллельного четырехразрядного регистра приведено на рис.11.2, где Q1 – Q4 – выходы разрядов регистра, a D1 – D4 – входы, с которых в регистр одновременно записываются все разряды заносимого слова; С – вход, импульс на котором разрешает запись с входов D1 – D4.

Рис. 11.2. Условное обозначение параллельного четырехразрядного регистра