2.7. Регистры и счетчики.

В вычислительных машинах и других технических средствах АСУ широкое распространение получили регистры и счетчики. В регистрах хранятся различные машинные слова (двоичные коды), а счетчики, которые подсчитывают количество поданных на вход импульсов, используются в управлении вычислительным процессом. Знание принципов построения и работы регистров и счетчиков является необходимым для проведения грамотной эксплуатации средств АСУ, выполнения ремонтно-восстановительных работ.

2.8. Регистры.

Регистром называется логическое устройство предназначенное для приема, хранения и выдачи информации, представленной двоичными кодами.

Для решения этих задач в составе регистра имеются элементы памяти, реализованные, как правило, на триггерах, и вспомогательные логические комбинационные узды.

Элементы памяти в регистре называются разрядами

0

1

2

....

n-2

n-1

Количество разрядов в регистре / n / - важный показатель устройства.

п - разрядный регистр способен хранить n - разрядный двоичный код.

Основной классификационный признак, по которому различают регистры -это способ приема информации. По этому признаку регистры разделяются на три типа:

Параллельные;

последовательные /сдвиговые/;

параллельно-последовательные.

В параллельном регистре прием информации осуществляется параллельным кодом, т.е. во все элементы памяти одновременно

входной n - разрядный код

0

1

2

....

n-2

n-1

Достоинство - высокая скорость записи данных /за один такт работы/. Недостаток - необходимость иметь n - каналов передачи данных.

Последовательный регистр характеризуется последовательной записью кода числа, начиная с младшего или старшего разряда /двоичный код как бы вдвигается в регистр/.

Входной код 

0

1

2

....

n-2

n-1

Достоинство - прием информации производится по одному каналу.

Недостаток - низкое быстродействие. Прием осуществляется за несколько тактов /Как правило, в n- разрядный регистр информация заносится за n тактов/.

В параллельно-последовательные регистры запись данных может производиться как параллельным, так и последовательным кодом.

Г рафическое обозначение регистров имеет следующий вид:

Сдвиг в регистрах может осуществляться и влево // и в обе стороны //.

В ариант принципиальной схемы параллельного 4-разрядного регистра на D- триггерах представлен на рисунке

Входы синхронизации D-триггеров объединены. Прием информации осуществляется по единому управляющему сигналу /импульсу/ «Прием».

Регистры могут строиться и на RS-триггерах. Чаще всего это используется, когда информация передается парафазным кодом. Вариант принципиальной схемы 4-разрядного регистра на синхронных RS-триггерах представлен на рисунке.

/Здесь также входы синхронизации триггеров объединены./

При приеме однофазного кода может использоваться регистр на RS-триггерах. Его предварительно /всякий раз перед поступлением кода/ нужно приводить в исходное состояние.

Для приема однофазного прямого кода схема регистра на RS-триггерах будет иметь следующий вид (высвечиваете я с помощью кодоскопа):

Перед поступлением входного кода регистр должен быть установлен в нулевое состояние /коротким отрицательным импульсом на объединенном входе «Уст. 0»/. Только после этого на объединенный вход синхронизации «Прием» поступает короткий положительный импульс, обеспечивающий запись входного кода в регистр. Такой способ записи информации в регистр иногда называют «Активная единица».

Для приема однофазного инверсного кола используется способ «Активный нуль». Схема регистра, обеспечивающего прием информации этим способом, имеет следующий вид (высвечивается с помощью кодоскопа):

Перед приемом входного инверсного кода регистр должен быть установлен в единичное состояние /коротким отрицательным импульсом на объединенном входе «Уст. 1»/.

Только после этого на объединенный вход синхронизации «Прием» подается короткий положительный импульс, обеспечивающий запись входного кода в регистр.

Графическое обозначение и вариант параллельно-последовательного регистра:

П рием информации параллельный кодом осуществляется при наличии сигнала «ПАР» (параллельный код) и «ПРИЕМ». Установка в нулевое состояние производится по сигналу «Уст. 0». Прием информации последовательный кодом осуществляется при отсутствии сигнала «ПАР» и наличии импульсов «ПРИЕМ». С наступлением каждого импульса «ПРИЕМ» производится сдвиг числа, хранящегося в регистре на один двоичный разряд. При этом содержимое второго триггера принимается в третий, а содержимое первого триггера во второй. Кроме того, в первый триггер записывается очередной разряд входного кода.

Вариант принципиальной схемы последовательного /сдвигового/ регистра на D-триггерах представлен на рисунке (высвечивается с помощью кодоскопа):

Для передачи каждой двоичной цифры последовательного кода отводится временной интервал длительностью ∆t. Короткие импульсы «Сдвиг», обеспечивающие прием информации в регистр, формируются в середине каждого интервала ∆t. Временная диаграмма приема последовательного кода показана на рисунке (высвечивается с помощью кодоскопа):

Под действием перепада 0-1 /положительного перепада/ напряжения на входе «Сдвиг» один разряд двоичного кода входной последовательности принимается в первый разряд регистра. Ранее хранимая информация сдвигается на один разряд вправо.