Параллельный регистр сдвига

Регистры

Регистрами называют устройства, предназначенные для приема, хранения и передачи информации. Последняя в регистре хранится в виде двоичного кода, каждому разряду которого соответствует свой элемент памяти (разряд регистра), выполненный на основе триггеров RS-, JK-, или D-типа.
Классификацию регистров можно провести по различным признакам, важнейшими из которых являются способ ввода-вывода информации и характер представления вводимой и выводимой информации.

По способу ввода-вывода информации различают параллельные , последовательные и параллельно-последовательные регистры. В регистрах памяти и ввод информации и ее вывод осуществляются в параллельном коде. При этом время ввода (вывода) всего числа равно времени ввода (вывода) одного разряда. В регистрах сдвига число вводится и выводится последовательно разряд за разрядом. Время ввода (вывода) m-разрядного двоичного числа в таких регистрах определяется величиной mTc, где Tc - период следования тактовых импульсов, осуществляющих ввод (вывод) информации. В параллельно-последовательном регистре ввод числа может осуществляться в параллельном коде, а вывод - в последовательном или наоборот.

По характеру представления вводимой и выводимой информации различают регистры однофазного и парафазного типов. В однофазных регистрах информация вводится в прямом либо в обратном кодах, а в парафазных - одновременно и прямом и в обратном. Регистры первого типа строятся на основе D-триггеров, второго - на основе RS- или JK-триггеров. Вывод информации из регистров обоих типов может осуществляться в прямом и в обратном кодах.

Параллельные регистры сдвига

Последовательный регистр сдвига, с работой которого мы познакомились в предыдущем разделе, обладает двумя недостатками: он позволяет вводить только по одному биту информации на каждом тактовом импульсе и, кроме того, каждый раз при сдвиге информации в регистре вправо теряется крайний правый информационный бит. На рис. 9.1 показана система, которая позволяет осуществлять одновременную параллельную загрузку 4 бит информации.

Рис. 9.1 Структурная схема 4-разрядного параллельного кольцевого регистра

Входы А, В, С, D в этом устройстве являются информационными входами. Эту систему можно снабдить еще одной полезной характеристикой - возможностью кольцевого перемещения информации, когда данные с выхода устройства возвращаются на его вход и не теряются.

Схема 4-разрядного параллельного кольцевого регистра сдвига показана на рис. 9.2. В этом регистре сдвига используются четыре JK-триггера. Обратите внимание на цепь обратной связи с выходов Q и /Q триггера TD на входы J и К триггера ТА. Благодаря этой цепи обратной связи введенная в регистр информация, которая обычно теряется на выходе триггера TD, будет циркулировать по регистру сдвига. Сигналом очистки регистра (установки его выходов в состояние 0000) является уровень логического 0 на входе CLR. Входы параллельной загрузки данных А, В, С и D связаны со входами предварительной установки триггеров (PS), что позволяет устанавливать уровень логической 1 на любом выходе (А, В, С, D). Если на один из этих входов даже кратковременно подать логический 0, то на соответствующем выходе будет установлена логическая 1. Подача тактовых импульсов на входы CLK всех JK-триггеров приводит к сдвигу информации в регистре вправо. Из триггера TD данные передаются в триггер ТА (кольцевое перемещение информации).

Рис. 9.2 Логическая схема 4-разрядного параллельного кольцевого регистра

Таблица поможет вам понять принцип работы параллельного регистра сдвига. При включении питания на выходах регистра может установиться любая двоичная комбинация, такая, например, как в строке 1 таблицы. Подача логического 0 на входы CLR триггеров инициирует очистку регистра (строка 2). Далее (строка 3) осуществляется загрузка в регистр двоичной комбинации 0100. Последовательные тактовые импульсы вызывают сдвиг введенной информации вправо (строки 4-8). Обратите внимание на строки 5 и 6: единица из крайнего правого триггера TD переносится в крайний левый триггер ТА. В данном случае можно говорить о кольцевом перемещении единицы в регистре.

Далее (строка 9) вновь инициируется очистка регистра с помощью входа CLR. Загружается новая двоичная комбинация 0110 (строка 10). Подача 5 тактовых импульсов (строки 11-15) приводит к кольцевому сдвигу информации на 5 позиций вправо. Обратите внимание, что для возвращения данных в исходное состояние требуется 4 тактовых импульса. Если в регистре сдвига на рис. 9.1 разорвать петлю обратной связи, то мы получим обычный параллельный регистр сдвига: возможность кольцевого перемещения информации будет исключена.

Вернуться в оглавление:Цифровые автоматы