71285

РЕГИСТРЫ

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

В зависимости от способа записи информации кода числа различают параллельные последовательные и параллельно последовательные регистры. Их функция сводится только к приему хранению и передаче информации двоичного числа. Параллельный Nразрядный регистр состоит из N триггеров...

Русский

2014-11-04

174 KB

10 чел.

Лекция №16

РЕГИСТРЫ

Регистрами называют функциональные узлы, предназначенные для приема, хранения, передачи и преобразования информации. В зависимости от способа записи информации (кода числа) различают параллельные, последовательные и параллельно - последовательные регистры.

Параллельные  регистры. В параллельных регистрах запись двоичного числа (слова) осуществляется параллельным кодом, т.е. во все разряды регистра одновремено. Их функция сводится только к приему, хранению и передаче информации (двоичного числа). В связи с этим параллельные регистры часто называют регистрами памяти.

Параллельный N-разрядный   регистр   состоит   из N триггеров, каждый из которых имеет число входов, соответствующих количеству источников информации. Если источник цифровой информации один, то каждый триггер имеет один вход. При двух и трех параллельных каналах информации триггер разряда выполняется на два и три входа. Запись цифровой информации того или иного канала в регистр осуществляется по цепи управления регистром.

Принцип построения параллельных регистров иллюстрируется их структурной схемой (рис. 3.50) при одном канале четырехразрядной цифровой информации. Обозначения на рисунке: Т1 — триггер младшего разряда; Т4 — триггер старшего разряда; Э1 — Э4 — элементы, предназначенные для управления записью информации в регистр; Э5 — Э8 — элементы, служащие для управления считыванием информации из регистра.

                               

Рис. 3.50. Структурная схема параллельных регистров

Перед записью двоичного числа все триггеры устанавливают в состояние «0» подачей импульса по входу «Установка нуля». Для записи в регистр входной информации подают импульс записи, открывающий входные элементы И. Код входного числа записывается в регистр. Если, например, на входе присутствует код 1011, что соответствует числу 11, то это же число будет записано в регистр. По окончании операции записи информация, записанная в регистр, сохраняется, несмотря на то что входная информация (число) может изменяться. Для считывания информации подают импульс по входу «Считывание». На выходные шины регистра передается код числа, записанный в регистр. При этом число, записанное в регистр,   сохраняется.

Для получения новой информации описанные операции повторяются.

Последовательные регистры (регистры сдвига). Последовательные регистры (регистры сдвига) характеризуются записью числа последовательным кодом. Регистр состоит из последовательно соединенных двоичных ячеек памяти, состояния которых передаются (сдвигаются) на последующие ячейки под действием тактовых импульсов. Тактовые импульсы управляют работой регистра. Регистры сдвига могут управляться одной последовательностью тактовых импульсов. В этом случае регистры называют однотактными. При управлении двумя, тремя, четырьмя и т. д. последовательностями тактовых импульсов регистры соответственно относят к двух-, трех- и четырехтактным, а в общем случае — к многотактным.

Частота следования тактовых импульсов обычно неизменна.

Однотактные регистры сдвига выполняют по структурной схеме рис. 3.52а, показанной для четырех разрядов Первая ячейка регистра относится к его младшему разряду, а четвертая — к старшему. При таком расположении разрядов запись числа в регистр производится начиная с его старшего разряда. При обратном расположении разрядов в регистре запись числа должна начинаться с его младшего  разряда.

Тактовые импульсы подаются на все триггеры ячеек одновременно. Их воздействие направлено на переключение триггеров из состояния «1» в состояние «О» с записью единицы в триггер следующей ячейки. На рис. 3.52б приведены временные диаграммы, иллюстрирующие процесс записи информации в регистр.

 

Рис. 3.52. Структурная схема последовательных однотактных регистров (а) и их временные диаграммы (б)

В качестве примера взят код 1011, соответствующий числу 11. Перед записью информации регистр устанавливают в состояние «0». Для этого в отсутствие сигнала на входе подается серия тактовых импульсов с числом импульсов, равным количеству разрядов в регистре. При записи информации одновременно с поступлением кода числа подаются тактовые импульсы. Тактовыми импульсами осуществляется продвижение информации от младшего разряда регистра к старшему. В результате после  четвертого тактового импульса ячейки регистра принимают состояния, соответствующие коду принятого четырехразрядного числа.

Операция считывания информации из последовательного регистра может быть проведена в параллельном или последовательном коде. Для передачи информации в параллельном коде используют выходы разрядов регистра. Таким образом, последовательный регистр позволяет осуществить операцию преобразования последовательного кода в параллельный. Считывание информации в последовательном коде реализуется подачей серии тактовых импульсов.

В последовательном регистре записанное число может быть сдвинуто тактовыми импульсами на один или несколько (k) разрядов. Операции сдвига соответствуют умножению числа на 2k. Например, сдвиг кода 0010 числа 2 на один разряд дает код 0100 (число 4), на два разряда — код 1000 (число 8).

Параллельно-последовательные и реверсивные регистры. В параллельно - последовательных регистрах сочетаются свойства регистров параллельного и последовательного действия. Они позволяют осуществлять запись информации как в последовательном, так и параллельном коде, в связи с чем могут быть использованы для преобразования кодов из последовательного в параллельный и обратно. Эти регистры допускают однотактный (рис. 3.55) и многотактный принципы построения.

Рис.  3.55. Структурная схема параллельно-последовательных регистров

Для преобразования последовательного кода в параллельный серией тактовых импульсов в регистр записывается информация (число) последовательного кода. Выходы разрядов регистра при этом представляют ту же информацию в параллельном коде. Для обратного преобразования информация в регистр вводится по входам параллельного кода. Посредством серии тактовых импульсов с выхода последнего разряда регистра информация считывается в последовательном коде.

Реверсивные регистры предназначены для осуществления сдвига кода числа в сторону как старшего, так и младшего разрядов. Регистр содержит связи последовательной передачи информации в направлении от младших разрядов к старшим, а также от старших разрядов к младшим. Прямой или обратный сдвиг кода осуществляют управляющим сигналом, вводящим в действие либо прямую, либо обратную связи между разрядами.

КОМБИНАЦИОННЫЕ  СХЕМЫ. ДЕШИФРАТОРЫ

При разработке различного рода цифровых управляющих устройств часто необходимо решать задачу, когда управляющее воздействие определяется значениями входных сигналов только в данный момент времени и не зависит от их значений в предыдущие моменты времени. Иными словами, выходной сигнал, характеризующий управляющее воздействие, здесь зависит только от наличия соответствующей комбинации сигналов на входах устройства. Такой принцип построения используют, в частности, для управления позиционными исполнительными механизмами, осуществления контроля, сигнализации и защиты, реализации программного управления последовательностью операций по заданному алгоритму и т. д.

Устройства, предназначенные для решения подобных задач, называют комбинационными схемами или автоматами с нулевой памятью.

Принцип проектирования комбинационных схем заключается в следующем. По требуемому алгоритму работы схемы находят управляющее воздействие (функцию) от входных сигналов (переменных). Затем по найденной функции синтезируют логическую схему ее реализации. Задачу нахождения функции связывают с необходимостью построения схемы с минимальным содержанием в ней логических элементов. Для этого функция предварительно проходит стадию минимизации, т. е. приведения ее к наиболее простому виду. Математическим аппаратом анализа и синтеза комбинационных схем служит алгебра логики. Примером комбинационных схем являются дешифраторы.

Дешифратором называют комбинационную логическую схему, в. которой каждой из комбинаций сигналов на входах соответствует сигнал только на одном из его выходов. Они находят применение в управляющих системах для выдачи управляющих воздействий в те или иные цепи в зависимости от комбинации сигналов на входах. Широко распространены дешифраторы для преобразования кодов, например двоичного  или двоично-десятичного в  десятичный.

На рис. 3.56 приведена схема дешифратора, предназначенного для перевода   показаний   двоично-десятичного счетчика (см. рис. 3.47) с модулем счета 10 в десятичную систему счета. Сигнал «1» на соответствующем выходе дешифратора определяет число, записанное в счетчик. Так, при нулевом показании счетчика сигнал «1» присутствует только на выходе хо дешифратора (табл. 3.6). При кодах чисел 1, 2, 3, ..., 9, записанных в счетчик, дешифрация характеризуется наличием сигнала «1» соответственно только на одном из выходов x1, х2, х3, ..., х9.

Рис. 3.56. Схема дешифратора для перевода показаний двоично-десятичного счетчика в десятичную систему счета

Таблица 3.6

Значения сигналов а, b, с, d на выходах счетчика и требуемые при этом показания дешифратора могут быть использованы для определения элементов схемы дешифратора. Так, при нулевом показании счетчика сигнал «1» присутствует на инверсных выходах его триггеров (см. табл. 3.6), в связи с чем реализуемая каналом хо 

Аналогично, из табл. 3.6 для канала х1 имеем

а для канала х9

Логические функции могут быть реализованы с помощью четырехвходовых логических элементов И.

Мультиплексоры и демультиплексоры

Мультиплексор (селектор данных, цифровой или аналоговый коммутатор) – это один из видов распределителя импульсов, позволяющий, например, поочередно подключать несколько источников сигналов к одному общему выходу. Функциональная схема простейшего мультиплексора цифровых сигналов приведена на рис. 4.24, а.

Рис. 4.24. Цифровой мультиплексор (а) и демультиплексор (б)

На информационные входы 1...N логических элементов «И» подаются цифровые сигналы, которые могут появиться на выходе только тогда, когда на входы управления подаются напряжения логической 1. Если импульсы управления подаются поочередно к 1 ... N-й схемам «И», то они поочередно отпираются и на выходе суммирующей схемы «ИЛИ» поочередно появляются сигналы от 1-го... до No источников.

В случае аналоговых (непрерывных) сигналов вместо схем «И» устанавливаются аналоговые ключи, а схема «ИЛИ» заменяется сумматором на основе операционного усилителя.

Мультиплексор не обязательно должен работать в циклическом (поочередном) режиме опроса источников сигналов — все зависит от схемы управления, которая может работать по какой-либо другой, заранее заданной программе (или по программе, которая может перестраиваться в зависимости от условий или обстоятельств измерения сигналов).

Задача, обратная мультиплексированию сигналов, возникает тогда, когда необходимо источник сигнала поочередно (или по какому-то другому закону) подключать к некоторому числу измерителей (или других цепей приемников сигналов).

Это обычно осуществляется с помощью демулътиплексоров, функциональная схема одного из которых приведена на рис. 4.24, б.

Если необходимо демультиплексировать непрерывные сигналы (т. е. разделить их на составные части), то вместо схемы «И» применяют ключевые элементы (биполярные или полевые транзисторы, оп-троны, контактные реле и т. д.).

На рис. 4.25 приведены условные графические изображения мультиплексора (рис. 4.25, а) и демультиплексора (рис. 4.25, б).

Рис. 4.25 Условные графические изображения мультиплексора (а) и демультиплексора (б).

Мультиплексоры и демультиплексоры, выпускаемые в России в виде интегральных микросхем, имеют стандартный семиэлементный код с буквами КП, что означает коммутаторы, переключатели.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

85338. Діагностика порушень зору 38.28 KB
  Діагностика порушень зору процедура необхідна для кожної людини. В ідеалі діагностику порушень зору необхідно проходити раз на рік для того щоб своєчасно встигнути виявити захворювання на початковому етапі його розвитку. Діагностика порушень зору передбачає аналіз здатності людського ока чітко розглядати обєкти розташовані у видаленні та поблизу від очей а також дається оцінка полю зору і здатності розрізняти кольори.
85339. Соціально-психологічні особливості людини з порушеннями роботи внутрішніх органів 38.6 KB
  Розкриваючи соціальнопсихологічні особливості людини з порушеннями роботи внутрішніх органів зупинимося на таких соматичних захворюваннях: цукровий діабет онкологічні захворювання та бронхіальна астма. Цукровий діабет Цукровий діабет ендокринне захворювання обумовлене абсолютною або відносною інсуліновою недостатністю що приводить до порушення всіх видів обміну речовин перш за все вуглеводного ураження судин нервової системи а також інших органів і тканин. Причинами виникнення цукрового діабету можуть бути порушення центральної...
85340. Психологічні проблеми сімейного виховання дітей з обмеженими можливостями 37.62 KB
  У звязку зі станом дитини змінюється поведінка дорослих у родині виникають проблеми з якими батьки не можуть упоратися самостійно: порушується взаємодія із соціальним оточенням; коло спілкування становлять близькі родичі спеціалісти; виражена тривога і неспокій батьків викликані відставанням дитини в розвитку від однолітків; відсутність необхідних знань з психології і педагогіки аномальної дитини; відсутність досвіду роботи з психологом на ранніх етапах розвитку дитини; пасивність позиції матері у відносинах фахівець мати дитина ....
85341. Соціально-психологічні особливості людини з порушеннями опорно-рухового апарату 39.38 KB
  У них вище ніж у інших інвалідів самооцінка; вони відчувають себе найбільш особистісно сильними найменше виражена депресивність. У цієї категорії інвалідів міжособистісні відносини взагалі стабільні і благополучні вони не виглядають відгородженими ізольованими від інших людей. Проте насправді все це є прямо протилежне: у цих інвалідів виявляється значна психологічна дезадаптація їх самооцінка суперечлива. Їх загальне відношення до оточуючих більш негативне ніж у інвалідів I і II групи з дитинства.
85342. Предмет і завдання спеціальної психології 37.66 KB
  Психологія людини з обмеженими можливостями розглядається в межах окремої галузі психологічної науки що вивчає закономірності психічного розвитку й особливості психічної діяльності дітей і дорослих із психічними й фізичними недоліками спеціальної психології. Спеціальна психологія це галузь психологічної науки яка вивчає своєрідність психічного розвитку осіб з психофізичними порушеннями...
85343. Методи дослідження психологічних особливостей людей з різними психофізичними порушеннями у спеціальній психології 39.99 KB
  Діагностика аномального розвитку дитини спрямована на визначення ступеня виразності психічної інтелектуальної емоційної мовної недостатності й на якісну оцінку структури дефекту з виділенням основного психопатологічного синдрому на встановлення звязків його з іншими клінічними проявами віком соматичним і неврологічним станом дитини. За допомогою бесіди можна виявити коло знань дитини про навколишню дійсність а також особливості її орієнтування в просторі часі явищах природи й громадському житті. У процесі бесіди психолог довідується...
85344. Загальна характеристика інвалідів (людей з обмеженими можливостями) як соціальної групи 40 KB
  У нашій країні якість життя інвалідів як правило нижче решти населення що обумовлено наступним: недостатністю в нашому суспільстві гуманізму і милосердя по відношенню до людей з особливими потребами; нерозвиненістю і непристосованістю соціальної інфраструктури міст і сільських населених пунктів з урахуванням задоволення основних потреб інвалідів; низьким рівнем матеріального забезпечення і соціального обслуговування їх недостатньою гнучкістю; низькою якістю чи відсутністю технічних засобів і пристосувань необхідних для...
85345. Девіантна поведінка. Причини виникнення девіантної поведінки 37.16 KB
  Причини виникнення девіантної поведінки. У соціології девіантної поведінки виділяються кілька напрямків що пояснюють причини виникнення такої поведінки. Мертон причиною поведінки що відхиляється вважає неузгодженість між цілями висунутими суспільством і засобами яке воно пропонує для їхнього досягнення. Особливої гостроти ця проблема набула сьогодні в нашій країні де всі сфери суспільного життя перетерплюють серйозні зміни відбувається девальвація колишніх норм поведінки.
85346. Наукові підходи до проблеми психології людини з обмеженими можливостями 41.76 KB
  Одними із осно вних понять в даній теорії в межах проблеми інвалідності є почуття неповноцінності компенсація комплекс неповноцінності. Він вважав що майже всі люди мають за мету подолання почуття неповноцінності однак це почуття у деяких людей може бути надмірним та пере рости у комплекс неповноцінності. Відомий психоаналітик вважав що комплекс неповноцінності у психоаналізі майже не вживається. Комплекс неповноцінності має глибоко еротичні корені.