Цель работы:
Исследование принципа работы схемы трехразрядного синхронного реверсивного сдвигового регистра, построенного на D триггерах.
Задание:
Выполнить исследование принципа работы реверсивного сдвигового кольцевого регистра в статическом и динамическом режимах.
Приборы и оборудование:
1. Макет стенда реверсивного кольцевого сдвигового регистра.
2. Осциллограф С1-55, С1-68 или любой аналогичный.
8.1. Краткие теоретические сведения
Регистрами называют функциональные узлы для хранения информации.
Информация поступает и хранится в регистре в виде n-разрядных двоичных чисел. Регистры также используют для преобразования последовательного кода числа в параллельный и наоборот; для сдвигов кодов чисел на определенное количество разрядов вправо и влево, например, для нормализации чисел.
Регистры бывают последовательного и параллельного действия, одноразрядные и многоразрядные. Для их построения используют RS, D и JK-триггеры.
Последовательный регистр
П
оследовательный
регистр работает как сдвигающий регистр.
Схема трехразрядного последовательного
RG и временные диаграммы
его работы приведены на рис 8.1.
Последовательный регистр выполнен на
синхронных D-триггерах.
Записываемое число поступает по входу Х в виде последовательного кода (напр. 1241), т.е. значения разрядов передаются последовательно, подобно многоразрядному числу.
При поступлении первого импульса С в момент его фронта в каждом триггере записывается значение логического сигнала на его входе: Q(n+1)1=X (его значение равно 1),
Q(n+1)2=Qn1 (его значение в момент прихода первого импульса С=0), Q(n+1)3=Qn2
(в тот же момент времени Qn2=0).
Рис. 8.1. Последовательный регистр
Эта информация хранится до поступления второго импульса С, когда процесс записи сигнала на входе осуществляется в каждом триггере:
Q(n+1)1= X = 0, Q(n+1)2=Qn1 = 1, Q(n+1)3 = Qn2 = 0. (8.1)
Третий импульс С производит запись значений сигналов на входе триггеров в момент действия импульса q:
Q(n+1)1 = X = 1, Q(n+1)2 = Qn1 = 0, Q(n+1)3 = Qn2 = 1. (8.2)
Рассматривая временные диаграммы можно отметить следующее:
Поступившее на вход Х число 101 после третьего импульса С оказывается записанным в разрядах триггера:
Q3=1; Q2=0; Q1=1 (перечисляем от старшего разряда к младшему).
В общем виде: n-разрядный регистр запоминает n-разрядное число за n-тактовых импульсов.
Поступивший на вход Х последовательный код преобразуется в регистре в параллельный код: число может быть считано с выходов триггеров: Q3, Q2, Q1.
С поступлением каждого тактового импульса С записанная информация сдвигается в регистре (движение от входа к выходу), поэтому последовательный регистр называется сдвигающим регистром.
Сдвиг информации на один разряд равнозначен умножению кода на два.
Например, записанное число 101 (в десятичном коде 5) сдвигаем на один разряд влево и получаем число 1010 (в десятичном коде 10).
Параллельный регистр
С
хема
трехразрядного параллельного регистра
на синхронных Д-триггерах – показана
на рис. 8.2.
Информация поступает в виде параллельного кода, т.е. на все разряды одновременно. Пусть число разрядов регистра n = 3, входы обозначены X,Y,Z.
На тактовые входы всех триггеров одновременно подается сигнал "С" (команда "записать").
При воздействии фронта на входе С срабатывают все
триггеры: Q(n+1)1 = X; Q(n+1)2 = Y; Q(n+1)3 = Z. (8.3)
Рис. 8.2. Схема параллельного регистра
здесь X,Y,Z - значения входных переменных (разрядов записываемого в память числа) в момент поступления импульса С. Информация хранится в || регистре в виде параллельного кода и может быть прочитана с выходов триггеров: Q1, Q2, Q3.