Регистры

Регистр – это последовательностное логическое устройство, используемое для хранения n – разрядных двоичных чисел и выполнения преобразования над ними. Регистр представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове. С каждым регистром обычно связано комбинационное цифровое устройство, с помощью которого обеспечивается выполнение некоторых операций над словами.

Типичными являются следующие операции:

- прием слова в регистр;

- передача слова из регистра;

- поразрядные логические операции;

- сдвиг слова вправо или влево на заданное число разрядов;

- преобразование последовательного кода в параллельный и обратно;

- установка регистра в начальное состояние (сброс).

Регистры классифицируются по следующим видам:

- накопительные (регистры памяти, хранения);

- сдвигающие.

В свою очередь сдвигающие регистры делятся:

По способу ввода-вывода информации:

- параллельные,

- последовательные,

- комбинированные

По направлению передачи информации:

- однонаправленные,

- реверсивные.

Рис. 2. Функциональная схема двухразрядного регистра

Для записи информации в двоичном коде сначала выполняют операцию обнуления триггеров путем подачи соответствующих сигналов на все R- и S-входы. После этого через S-входы осуществляют либо переключения триггеров (для записи «1»), либо не меняют их состояния (для сохранения «0»). Считывание информации, заключенной в регистре, производится с Q-выходов триггеров регистра.

Количество триггеров определяет разрядность регистра. Регистры могут выполнять также операции приема, передачи и преобразования информации, обеспечиваемые системой управления.

Важнейшими показателями регистра являются число разрядов и быстродействие устройства. Низкое быстродействие ограничивает максимальную частоту тактовых импульсов системы управления, которая обеспечивает запись, считывание и простейшую обработку информации. Последняя операция достигается в сдвиговых регистpax путем перемещения информации вправо и влево — в соответствии с операциями деления и умножения двоичных чисел на значения (n = 0, 1, 2...). В регистрах сдвига обычно применяют соединенные последовательно D-триггеры с тремя одами: информационным (D-вход), сдвигающим (С-вход) и установочным (R-вход). При этом С- и R-входы всех триггеров объединяют для одновременного управления (при сдвигах или установке нуля) всем устройством.

В сложных цифровых устройствах обмен информацией между отдельными регистрами, как правило, осуществляется по общей шине, соединяющей входы и выходы соответствующих разрядов всех регистров

Фактически любое цифровое устройство можно представить в виде совокупности регистров, соединенных друг с другом при помощи комбинационных цифровых устройств.