Реферат: Однофазные параллельные регистры двухтактного действия и однотактного действия. Парафазные параллельные регистры, сдвигающие регистры
Под регистрами (от лат. registrum — список, указатель) в цифровой электронике и технике подразумевают узлы и устройства, осуществляющие ряд операций с информацией, представленной в виде многоразрядного двоичного кода. К этим операциям относятся: хранение, сдвиг в разрядной сетке, поразрядные логические операции и выдача числовых слов в определенном коде. Уже одно перечисление функций регистров показывает, что это самые распространенные узлы цифровых устройств.
На схемах регистры обозначаются буквами RG. В отечественных сериях микросхем регистрам соответствуют буквы ИР.
Итак, регистрами называются устройства, выполняющие функции приема, хранения и передачи информации. Информация в регистрах хранится в виде числа (слова), представленного комбинацией сигналов 0 и 1. Каждому разряду числа, записанному в регистр, соответствует свой разряд, выполненный на основе триггера CRS-, CD- и CJK-типов с управлением записью видов L, LF, и F. Другими словами, регистр – это цепочка триггеров для запоминания одного двоичного числа (обычно от 4 до 16). Общее количество триггеров равно наибольшей разрядности хранимого числа.
На регистрах могут осуществляться операции преобразования информации из одного вида в другой (последовательного кода в параллельный и т.п.), а так же некоторые логические операции (например, поразрядное логическое сложение, умножение).
Основным классификационным признаком, по которому различают регистры, является способ записи информации или кода числа в регистр. По этому признаку можно выделить регистры трех типов: параллельные (статические); последовательные (сдвигающие); параллельно-последовательные.
В параллельные регистры запись числа осуществляется параллельным кодом, т.е. во все разряды одновременно.
Последовательные регистры характеризуются последовательной записью кода числа, начиная с младшего или старшего разряда, путем последовательного сдвига кода тактирующими импульсами.
Параллельно-последовательные регистры имеют входы как для параллельной, так и для последовательной записи кода числа. В зависимости от числа каналов, по которым поступает информация на входы разрядов регистра, различают регистры парафазного и однофазного видов .
Парафазные регистры характеризуются тем, что информация на каждый разряд поступает по двум каналам (прямому и инверсному).
В однофазных регистрах информация поступает на каждый разряд только по одному каналу. Парафазные регистры выполняются, как правило, с применением триггеров CRS-типа, а однофазные – на основе триггеров CD-типа.
В зависимости от типов триггеров, применяемых при построении регистров, и способа их тактирования различают регистры многотактные и однотактного действия.
Параллельные регистры
В параллельных (статических) регистрах схемы разрядов не обмениваются данными между собой. Общими для разрядов обычно являются цепи тактирования, сброса установки, разрешения выхода или приема, т.е. цепи управления. В этих регистрах прием и выдача слов производится по всем разрядом одновременно. В них хранятся слова, которые могут быть подвергнуты поразрядным логическим преобразованиям.
При построении N-разрядных параллельных регистров необходимо применить N триггеров, каждый из которых будет иметь число входов, соответствующее числу источников информации, подключенных ко входу регистра. По сути каждый из триггеров имеет свой независимый информационный вход и свой независимый информационный выход. Тактовые входы (С) всех триггеров соединены между собой. В результате параллельный регистр представляет собой многоразрядный, многовходовый триггер.
Однофазные параллельные регистры двухтактного действия
Наиболее экономичными по числу компонентов являются однофазные регистры двухтактного действия, в качестве разрядов которых используются триггеры - типов (двухтактные D-триггеры на рис.1).
На рис.1 приводится схема параллельного регистра двухтактного действия с однофазной записью информации для режима записи двух чисел A и B (регистр на два входа). Входы соответствуют входам разрядов первого числа, а входы - входам разрядов второго числа.
|
Первый тактирующий сигнал осуществляет установку всех разрядных триггеров в состояние 0 ().
Второй сигнал обеспечивает запись в регистр числа А, а импульс - запись числа В.
Однофазные параллельные регистры двухтактного действия характеризуются наименьшим быстродействием, но вместе с тем и наименьшими затратами по числу элементов.
Однофазные параллельные регистры однотактного действия
Для реализации однотактных параллельных однофазных регистров применяются - триггеры, число входов которых соответствует числу входов регистра. На рис.2 приведена функциональная схема такого регистра на два входа. Запись числа осуществляется при поступлении импульса , а запись числа -при поступлении импульса без предварительной установки разрядов в состояние 0.
|
Быстродействие данного регистра увеличилось примерно в 2 раза по сравнению со схемой рис. 1, но и аппаратурные затраты на их реализацию увеличились, так как реализация - триггера требует большего числа вентилей.
На рис. 3 показан один из наиболее экономичных вариантов схем такого регистра, каждый разряд которого выполнен на - триггере с использованием элементов НЕ, И-НЕ, И-ИЛИ-НЕ.
|
В режиме хранения информации, т.е. при отсутствии тактирующих импульсов открыты вентили обратной связи всех триггеров регистра. При поступлении ТИ (например ) закрываются вентили и с задержкой открываются вентили записи кода числа А (вентили ). В разрядах регистра установятся уровни в соответствии с кодом числа А. Например, при и на выходе сформируется уровень 0, а на выходе -уровень 1. После окончания действия ТИ () вначале откроются вентили обратных связей всех триггеров и зафиксируется новый код в его разрядах, а затем через закроются вентили записи числа А. Регистр перейдет в режим хранения информации. Схема получила широкое распространение при разработке параллельных цифровых устройств благодаря своей экономичности и надежности. Однако самые экономичные варианты схем рассмотренных регистров получаются при их реализации на основе элементов T-TTL, когда каждый разрядный триггер выполняется на одном элементе.
Парафазные параллельные регистры
Парафазные параллельные регистры (ППР) не отличаются широким многообразием, как однофазные. Все ППР по своему принципу действия являются однотактными и выполняются на триггерах - типа. На рис. 4 приведена схема ППР на два входа (для записи чисел А и В).
Код числа поступает на регистр по двум каналам (прямому и инверсному), а тактирующие импульсы и открывают вентили прямого и инверсного каналов одновременно. Быстродействие ППР полностью определяется быстродействием триггеров, используемых в качестве типовых разрядов регистра.
При сравнительной оценке однофазных и парафазных регистров необходимо отметить, что однофазные являются наиболее эффективными при выполнении на ИМС, так как содержат в 2 раза меньше информационных входов, чем парафазные регистры. Уменьшение числа входов позволяет сократить число выводов микросхем, что упрощает процесс проектирования БИС.
|
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--