Регистры. Классификация. Принцип работы, электрические схемы, применение.
Регистры – это функциональные устройства, предназначенные для приёма и запоминания n-разрядного слова (кода), а также для выполнения определённых операций над этим словом. Регистр представляет собой совокупность триггеров со схемой управления входными и выходными сигналами. Разрядность регистра соответствует количеству используемых
в нём триггеров. Каждый триггер регистра имеет прямой и инверсный выходы, используемые для получения прямого и инверсного кодов. С помощью регистров можно осуществить операции преобразования информации из одного вида в другой. Например, преобразовать последовательный код (слово) в параллельный, а также некоторые
логические операции, такие, как поразрядное логическое сложение, умножение и т.д.
Классификация:
- по виду выполненных операций над словами: регистры для приёма,
передачи и сдвига информации;
- по способу приёма и передачи информации: последовательные,
параллельные и параллельно-последовательные;
- по количеству каналов: одно- и парафазные. В однофазных регистрах
информация поступает только по прямому или только по
инверсному каналу, а в парафазных – по обоим;
- по количеству тактов управления, необходимых для записи слова:
одно-, двух- и многотактные.
Типичными является следующие операции:
прием слова в регистр;
передача слова из регистра;
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).
Фактически
любое цифровое устройство можно
представить в виде совокупности
регистров, соединенных друг с другом
при помощи комбинационных цифровых
устройств.
Рассмотрим накопительный регистр с параллельными вводом и выводом информации (рис. 16.18). Основой регистра являются D-триггеры, которые на своих выходах повторяют значения сигналов на входах Х1 – Х4 (информационные входы) при логическом сигнале 1 на входе синхронизации (т.е. осуществляется параллельный ввод входной информации в регистр).
Рис. 16.18. Накопительный регистр с параллельными вводом
и выводом информации
На четырех двухвходовых элементах «И» реализованы схемы совпадения, входные сигналы которых совпадают с выходными сигналами триггеров в том случае, когда на вход Y2 подана логическая единица. Таким образом осуществляется параллельный вывод информации. В качестве примера рассмотрим микросхему регистра К155ИР15. Приведем условное обозначение и таблицы внутренних и выходных состояний (рис. 16.19).
Сумматоры на логических элементах. Принцип работы, электрические схемы, применение.
Сумматор — логический операционный узел, выполняющий арифметическое сложение двоичных кодов двух чисел. При арифметическом сложении выполняются и другие дополнительные операции: учёт знаков чисел, выравнивание порядков слагаемых и тому подобное.
По числу входов и выходов одноразрядных двоичных сумматоров различают:
четвертьсумматоры, характеризующиеся наличием двух входов, на которые подаются два одноразрядных числа, и одним выходом, на котором реализуется их арифметическая сумма;
полусумматоры, характеризующиеся наличием двух входов, на которые подаются одноимённые разряды двух чисел, и двух выходов: на одном реализуется арифметическая сумма в данном разряде, а на другом - перенос в следующий (старший разряд);
полные одноразрядные двоичные сумматоры, характеризующиеся наличием трёх входов, на которые подаются одноимённые разряды двух складываемых чисел и перенос из предыдущего (более младшего) разряда, и двумя выходами: на одном реализуется арифметическая сумма в данном разряде, а на другом - перенос в следующий (более старший разряд).
По способу представления и обработки складываемых чисел многоразрядные сумматоры подразделяются на:
последовательные, в которых обработка чисел ведётся поочередно, разряд за разрядом, на одном и том же оборудовании;
параллельные, в которых слагаемые складываются одновременно по всем разрядам, и для каждого разряда имеется своё оборудование