Регистровое запоминающее устройство
РЗУ – регистровое запоминающее устройство, представляющее собой совокупность регистров и средств управления ими. РЗУ имеет две ступени: первая ступень хранит информацию, вторая представляет собой буферные регистры на выходе РЗУ. Когда одна ступень открыта, другая закрыта и наоборот. Буферные регистры запоминают данные, считываемые из РЗУ.
РЗУ имеет три входа: адресные (вход А и вход В), шину данных и два выхода, соответствующие адресным входам. При этом по адресу А можно только читать, а по адресу В и писать, и читать. Выбор регистров по входному адресу осуществляется с помощью мультиплексора для адреса А и с помощью дешифратора для адреса В (используется унарный код – единица в соответствующем разряде указывает на адресуемый регистр).
Дешифратор преобразует двоичный взвешенный код в унарный код.
Операции «открыть – закрыть» привязываются к тактовому сигналу. В течение одного такта мы можем заменить содержимое регистра.
Регистры необходимо сделать 2-ступенчатыми. Это можно осуществить, построив их на 2-хступенчатых триггерах (триггеры типа MS (master-slave), динамические триггеры).
Минимальный триггер (одноступенчатый) с разрешением записи (управлением по записи) строится на четырех элементах типа «И».
Динамические триггеры непрозрачны, состоят из 6 элементов типа «И», соответственно, если строить регистры на динамических триггерах, то на каждый разряд требуется 6 элементов типа «И».
При построении РЗУ можно использовать триггер из 4-х элементов типа «И», а вторую ступень реализовать в виде двух буферных регистров, которые требуют по 4 элемента на разряд (использовать одноступенчатые триггеры).
Таким образом, если требуется N регистров, то решая неравенство:
6*N>4*N+2*4 => N>4
Мы получаем, что при N большим 4 выгоднее использовать РЗУ, а при меньшем – отдельные регистры. В неравенстве слева – количество элементов типа «И», необходимых для построения одного разряда N отдельных регистров. Справа - количество элементов типа «И», необходимых для построения одного разряда N регистров, соединенных в РЗУ (4 элемента «И» на регистр + 4*2 элемента на два буферных регистра).
Здесь реализуются функции сложения, вычитания, логические функции «И», «ИЛИ», «Сложение по модулю 2».
ВнВх – внешние входы.
МS – мультиплексор
Если нужно выполнить однооперандное действие, то на один из входов подается 0.
Расширение функциональных возможностей автомата
Для расширения функциональных возможностей автомата существует два пути – реализация новых операций и совмещение операций.
Реализация новых операций. Тут есть два варианта:
А) Реализация «собственных» операций
Б) Реализация «чужих» операций
Этот способ реализуется путем добавления к автомату новых комбинационных схем.
С
овмещение
операций. Этот способ осуществляется
путем добавления новых автоматов
(регистров).
Схема при числе автоматов больше двух неудобна. Схема получается очень большой, но она возможна. Более того, возможны два варианта.
В этой схеме вместо магистральной шины используется интерфейсный приемо-передатчик.