2.3. Універсальні регістри

В серіях ІС (інтегральних мікросхем) та бібліотеках ВІС/НВІС існує багато варіантів регістрів. Серед них часто зустрічаються багатофункціональні або універсальні регістри, здатні виконувати набір мікрооперацій. Багатофункціональність досягається компози­цією в одній і тій же схемі частин, необхідних для виконання різних операцій. Керуючі сигнали, що задають вид вконуваної в даний час операції, активують необхідні для цього частини схеми.

Типовим представником універсальних регістрів являється схема ИР13. Це восьмирозрядний реверсивний регістр, який має також паралельні входи і виходи, вхід асинхронного скиду R і входи вибору режиму S0 и S1, що задають чоти­ри режими (паралельне завантаження, два зсуви і зберігання). Таблиця істинності регістра ИР13подана в табл. 3. Умовне позначення регістра ИР13 приведено на рис. 2.5.

Таблиця 3.

Режим

Входи

Виходи

C

SO

S1

DSR

DSL

Dn

Q0

Q1

. . . .

Q6

Q7

Скид

X

0

X

X

X

X

X

0

0

. . . .

0

0

Зберігаиня



1

0

0

X

X

X

Q0

Q1

. . . .

Q6

Q7

Зсув вліво



1

1

0

X

0/1

X

Q1

Q2

. . . .

Q6

DSR

Зсув вправо



1

0

1

0/1

X

X

DSR

Q0

. . . .

Q5

Q6

Паралельна загрузка



1

1

1

X

X

Dn

D0

D1

. . . .

D6

D7

Рис. 2.8. Умовне позначення універсального регістра ИР13

Лабораторне завдання

1. Зібрати схему заданого регістра та порівняти його роботу з аналогічним з бібліотеки.

2. Навести таблицю істинності зібраних схем.

3. Показати часову діаграму роботи регістра для вказаного у варіанті числа. Число перевести у 2-ву систему числення і представити в математичному слові.

4. У результаті роботи регістра повинні прийняти всі 16 біт числа починаючи з нульового.

Варіант 76: Паралельний 15-ти бітний однофазний регістр на RS-тригерах (зібраних з лементів АБО). Число 1076₍₁₀₎.

Виконання:

Щоб побудувати потрібний регістр спочатку будую на RS-тригер на елементах АБО та звіряю його часові діаграми з бібліотечним.

Рис. 1. RS-тригер на елементах АБО

Рис. 2. Перевірка часових діаграм з бібліотечним тригером

З Рис. 2 видно, що тригери працюють однаково, а значить правильно.

На жаль, побудувати регістр з новостворених тригерів не вдалося, тому будую на бібліотечних, з’єднюю входи R та S та входи на сигнал синхронізації С.

Рис. 3. Паралельний 15-ти бітний однофазний регістр на RS-тригерах

1076	2
1076	538	2
0	538	269	2
	0	268	134	2
		1	134	67	2
			0	66	33	2
				1	32	16	2
					1	16	8	2
						0	8	4	2
							0	4	2	2
								0	2	1
									0

Переведення числа у двійкову систему:

(1076)₁₀ =

(00 00 01 00 00 11 01 00)₂

Записуємо число у генератор слів та отримуємо результат у логічному аналізаторі. Всі графіки є однаковими, отже регістр складений правильно.

Рис. 4. Результат підключення регістра

Таблиця істинності

R	S	Q(t)	Q(t+1)	Пояснення
0	0	0	0	Режим зберігання інформації R=S=0
0	0	1	1
0	1	0	1	Режим установлення одиниці S=1
0	1	1	1
1	0	0	0	Режим установлення нуля R=1
1	0	1	0
1	1	0	*	R=S=1 заборонена комбінація
1	1	1	*

Контрольні запитання

1. Що таке регістр, які функції виконує?

Регістри - пристрої для тимчасового зберігання й перетворення інформації у вигляді багато розрядних двійкових чисел. При порівняльній простоті регістри мають більші функціональні можливості. Вони використаються в якості керуючих і запам'ятовувальних пристроїв, генераторів і перетворювачів кодів, лічильників, дільників частоти, вузлів тимчасової затримки.

Для запам'ятовування окремих розрядів числа можуть застосовуватися тригери різних типів. Елементами структури регістрів є тригери D- або JK- типу з динамічним або статичним керуванням.

Одиночний тригер може запам'ятовувати (реєструвати) один розряд (біт) двійкової інформації. Тому, одиночний тригер можна вважати однорозрядним регістром.

Занесення інформації в регістр називається операцією запису або введення. Запис інформації в регістр не вимагає його попереднього обнуління.

Операція видачі інформації з регістра – зчитування або вивід.

2. Назвіть типи регістрів та їх можливе застосування

Класифікація регістрів: