Регистры (сдвиговые, параллельные, последовательные)

Общие сведения о регистрах

• параллельный регистр
• Сдвиговый регистр
• Последовательный регистр
• Преобразования формы представления чисел из последовательной в параллельную
• Преобразование формы представления чисел из параллельной в последовательную

Фрагменты из лекции:

Основная выполняемая регистром функция заключается в хранении одного многоразрядного числа. При этом число должно быть представлено в двоичной системе счисления или в любой другой системе, но с двоичным представлением цифр разрядов (т. е. в любой двоично-кодированной системе счисления.)

Регистр строится в виде набора триггеров, каждый из которых предназначается для хранения цифр определенного разряда двоичного числа. Таким образом, регистр для хранения n-разрядного двоичного числа должен содержать n триггеров. Регистры могут использоваться для выполнения и некоторых других функций: сдвиг хранимого в регистре числа на определенное число разрядов влево или вправо, преобразование числа из последовательной формы (при которой оно передается последовательно разряд за разрядом) в параллельную (с передачей всех разрядов одновременно) либо, наоборот, преобразование из параллельной формы представления числа в последовательную и др.

В зависимости от формы представления числа (параллельной или последовательной), используемой при его вводе в регистр, различают два типа регистров: параллельные и последовательные. В параллельный регистр предназначенное для хранения число подается одновременно всеми разрядами, т. е. в параллельной форме. В последовательный регистр ввод числа производится путем последовательной во времени подачи цифр отдельных разрядов (обычно начиная с цифры младшего разряда), т. е. в последовательной форме.

Последовательный регистр

Представляет собой сдвиговый регистр, в который многоразрядное двоичное число вводится последовательно цифра за цифрой (обычно начиная с цифры младшего разряда) через один из его крайних разрядов (обычно через старший).

Таким образом, представленный на рис. 38,а сдвиговый регистр может выполнять функции последовательного регистра, если на вход D-триггера старшего разряда подавать не постоянный уровень логического 0 (как показано на рисунке), а вводимое в регистр число в последовательной форме.

Временные диаграммы на рис. 39 иллюстрируют работу такого последовательного регистра при вводе числа 1011, подаваемого на вход последовательно разряд за разрядом, начиная с младшего разряда. В момент tl появление синхронизирующего импульса на входе С вызывает сдвиг информации в регистре на один разряд вправо. Если до этого момента в регистре было число 0000, то в результате сдвига в первом, втором, третьем разрядах сохранится значение 0, в четвертый разряд будет со входа принято значение 1. Таким образом, в регистре возникает число 10002. В момент t2 появления следующего синхронизирующего импульса процессы сдвига и приема очередного разряда вводимого числа приводят регистр в состояние 11002. Далее, в момент t3 в регистре образуется число 01102 и, наконец, в момент t4-число 10112. Поданное на вход число оказывается зафиксированным в регистре.

Преобразование формы представления чисел из последовательной в параллельную

Данное преобразование может быть выполнено сдвиговым регистром, в котором предусматривается выдача числа в параллельной форме (одновременно с выходов триггеров всех разрядов). В процессе преобразования формы представления числа n-разрядное двоичное число в последовательной форме подается на вход последовательного регистра. Через n тактов (после подачи и синхронизирующих импульсов) число окажется принятым в регистр и может затем быть снято в параллельной форме с выходов триггеров всех разрядов.

Преобразование формы представления чисел из параллельной в последовательную

Это преобразование может быть выполнено сдвиговым регистром, в котором предусмотрены входы для приема числа в параллельной форме. После принятия в регистр n-разрядного числа на выходе триггера первого разряда образуется младший разряд числа. При сдвиге числа в регистре на один разряд вправо в триггер первого разряда передается цифра второго разряда введенного в регистр числа и, таким образом, с выхода этого триггера снимается цифра следующего разряда. При повторении сдвигов вправо (n - l) раз на выходе триггера первого разряда регистра появляются цифры всех n разрядов и, таким образом, число может быть снято в последовательной форме. Для выдвижения из регистра числа в последовательной форме, начиная с его старшего разряда, необходимо производить серию сдвигов влево, снимая цифры разрядов числа с выхода триггера старшего разряда регистра.