Б3В Регистры – общие принципы построения, сдвиг информации, способы записи и считывания, параметры.

Регистры – упорядоченная последовательность триггеров, предназначенная для хранения слов и выполнения микроопераций над ними. Над словами выполняется ряд операций: приём, выдача, хранение, сдвиг в разрядной сетке, поразрядные логические операции. Регистры состоят из разрядных схем, в которых имеются триггеры и, чаще всего, также и логические элементы. По количеству линий передачи переменных регистры делятся на однофазные и парафазные, по системе синхронизации на однотактные, двухтактные и многотактные. Однако главный классификационным признаком является способ приёма и выдачи. По этому признаку различают параллельные (статические) регистры, последовательные (сдвигающие) и параллельно-последовательные. В параллельных регистрах приём и выдача слов производится по всем разрядам одновременно. В них хранятся слова, которые могут быть подвергнуты поразрядным логическим преобразованиям. В параллельных регистрах приём и выдача слов производится по всем разрядам одновременно. В них хранятся слова, которые могут быть подвергнуты поразрядным логическим преобразованиям. В последовательных регистрах слова принимаются и выдаются разряд за разрядом. Их называют сдвигающими, т.к. тактирующие сигналы при вводе и выводе слов перемещают их в разрядной сетке. Сдвигающий регистр может быть нереверсивным (с однонаправленным сдвигом) или реверсивный (с возможностью сдвига в обоих направлениях).

Последовательно-параллельные регистры имеют входы-выходы одновременно последовательного и параллельного типа. Имеются варианты с последовательным входом и параллельным выходом (SIPO), параллельным входом и последовательным выходом (PISO), а также с возможностью любого сочетания способов приёма и выдачи слов. В параллельных (статических) регистрах схемы разрядов не обмениваются данными между собой. Общими для разрядов обычно являются цепи тактирования, сброса/установки, разрешение выхода или приёма, т.е. цепи управления. Пример схемы статического регистра, построенного на триггерах типа Dс прямым динамическими входами, имеющего входы сбросаRи выходы с третьим состоянием, управляемые сигналом EZ, показан на рис. 3.37. Для современной схемотехники характерно построение регистров именно на D-триггерах, преимущественно с динамическим управлением. Многие имеют выходы с третьим состоянием, некоторые регистры относятся к числу буферных.

Сдвигающие регистры Последовательные (сдвигающие) регистры представляют собой цепочку разрядных схем, связанных цепями переноса. В однотактных регистрах со сдвигом на один разряд вправо (рис.3.39,а) слово сдвигается при поступлении синхросигнала. Вход и выход последовательные (DSR – DataSerialLeft). На рис. 3.39,б показана схема регистра со сдвигом влево (вход данных DSL – DataSerialLeft), а на рис.3.39,в иллюстрируется принцип построения реверсивного регистра, в котором имеются связи триггеров с обоими соседними разрядами, но соответствующими сигналами разрешается работа только одних их этих связей (команды «влево» и «вправо» одновременно не подаются).

Многотактные сдвигающие регистры управляются несколькими синхропоследовательностями. Из их числа наиболее известны двухтактных с основным и дополнительным регистрами, построенными на простых одноступенчатых триггерах, управляемых уровнем. По такту C1 содержимое основного регистра переписывается в дополнительный, а по такту C2 возвращается в основной, но уже в соседние разряды, что соответствует сдвигу слова.

Универсальные регистры Многорежимные (многофункциональные) или универсальные регистры способны выполнять набор микроопераций. Многорежимность достигается композицией в одной и той же схеме частей, необходимых для выполнения различных операций. Управляющие сигналы, задающие вид выполняемой в данное время операции, активизируют необходимые для этого части схемы.

Типичным представителем многорежимных регистров является микросхема ИР13 серии КР1533 и другие (рис. 3.40). Это восьмиразрядный регистр с возможностью двухсторонних сдвигов. Имеет также параллельные входы и выходы, вход асинхронного сброса и входы выбора режима S0и S1, задающие четыре режима (параллельная загрузка, два сдвига и хранение). Функционирование регистра определяется табл. 3.13.