Изучение регистров
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
1. Теоретические сведения
Регистры данных
Регистры данных предназначены для записи и хранения информации. В зависимости от способа записи информации и ее передачи от входа к выходу различают статические и динамические регистры. В статических регистрах информация записывается по уровню, а в динамических регистрах - по фронту синхроимпульса.
Рассмотрим временные диаграммы работы статических регистров на примере одноразрядного регистра с входом данных D, входом записи C и выходом данных Q (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Временные диаграммы работы статических регистров
Данные регистры называют регистры-защелки. Они применяются в микропроцессорных системах в качестве портов вывода и для защелкивания адреса и другой информации; управляются сигналами, формируемыми микропроцессором. Рассмотрим временные диаграммы работы динамических регистров на примере одноразрядного регистра с входом данных D, входом записи C и выходом данных Q (управление по переднему фронту) (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Временные диаграммы работы динамических регистров
Динамические регистры применяются в схемах конечных автоматов (основное назначение), так как только регистры данного типа могут обеспечить работоспособность схемы автомата, а также в качестве портов ввода и портов вывода в микропроцессорных системах, если необходима привязка вводимых и выводимых данных к определенному моменту времени (задается приходом переднего или заднего фронта импульса).
Для исследования регистров данных следует собрать схему, изображенную на рис. 1.3.
Рис. 1.3 Схема для исследования работы регистров
Прямоугольник, обозначенный RG, обозначает исследуемый регистр. Для исследования регистра с динамическим управлением используется один из D-триггеров установки УМ11 или УМ11 или JK-триггер.
Для исследования регистра со статическим управлением собирается схема, изображенная на рис. 1.4.
Рис. 1.4. Схема для исследования работы статических регистров
Поясним работу схемы. При нулевом уровне на входе Сброс на выходах элементов DD2 и DD5 будет единичный уровень, а на выходе Q элемента DD4 будет нулевой уровень независимо от значений на входах D и C. При единичном уровне на входе Сброс схема функционирует следующим образом.
Элементы DD4 и DD5 образуют асинхронный RS-триггер, элементы DD1 DD3 формируют цепи управления RS-триггером на элементах DD4 и DD5 так, что схема в целом образует синхронный RS-триггер. Так, элемент DD1 обеспечивает подачу на элементы DD2 и DD3 парафазного сигнала D, что исключает одновременную подачу активных уровней сигналов R и S на входы асинхронного RS-триггера. При нулевом уровне на входе C значения R и S равны 1, и триггер хранит свое предшествующее состояние. При единичном уровне сигнала C работу триггера определяет значение D. Если D = 0, то на выходе DD2 будет 1, на выходе DD3 будет 0, соответственно на выходе DD5 и на нижнем входе DD4 будет 1, как и на верхнем входе DD4, поэтому на выходе Q будет 0. Если D = 1, то на выходе DD2 будет 0, что приведет к появлению на выходе Q значения 1. Если теперь значение C станет равным 0, то на всех входах DD5 будет 1, на выходе DD5 будет 0, соответственно этот 0 появится на нижнем входе DD4 и удержит на выходе значение 1.
Сдвиговые регистры
Определение. Регистром сдвига (сдвиговым регистром) называется последовательное цифровое устройство, позволяющее сдвигать записанную в него информацию вправо или влево при поступлении на его тактовый вход очередного синхроимпульса.
Регистры сдвига реализуются на базе двухтактных RS-триггеров, D-триггеров или JK-триггеров, чаще всего для этой цели используют D-триггеры. Регистры сдвига в виде ИМС выполняются реверсивными, т. е. имеется возможность сдвига информации как вправо, так и влево, имеют входы для параллельной записи информации и входы для управления режимом работы ИМС. Типичным представителем семейства реверсивных сдвиговых регистров является ИМС К155ИР13.
Сдвиговые регистры обычно применяются для преобразования параллельного кода в последовательный и наоборот: в схемах интерфейса ввода-вывода, а также для деления частоты и распределения импульсов [1]. Рассмотрим схемы сдвиговых регистров на D-триггерах и JK-триггерах. В интегральном исполнении регистры сдвига выполняются 4-разрядными (ИР1) и 8-разрядными (ИР13, ИР15), рассмотрим схемы 4-разрядных регистров.
Регистры для сдвига вправо
Схема 4-разрядного регистра сдвига вправо на D-триггерах приведена на рис. 1.5.
Рис. 1.5. Регистр сдвига вправо на D-триггерах
Параллельный код записывается по входам D1 D4 (D1 - младший разряд, D4 - старший разряд) при единичном уровне сигнала на входе WR, на входе сброса в это время должен быть единичный уровень сигнала.
Изменение состояния триггеров и, соответственно, выходов регистра сдвига, осуществляется по фронту сигнала C. Выходы регистра 20 23 соответствуют двоичным весам разрядов параллельного кода, который записывается в регистр. Вход D - вход последовательного ввода данных.
Пусть на вход R был подан нулевой сигнал, после чего на входе R постоянно присутствует &#