Однонаправленные регистры сдвига

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4

Наиболее распространенным видом регистров являются регистры сдвига. Регистром сдвига называют цифровую схему, состоящую из последовательно включенных триггеров, содержимое которых можно сдвигать на один разряд влево или вправо подачей тактовых импульсов.

Также может быть один выход с последнего относительно входа разряда для считывания информации последовательно во времени, т. е. последовательным кодом.

Вход регистра для импульсов сдвига получается объединением
С-входов вcex триггеров, а установочный вход – R-входов.

Перед записью информации регистр устанавливается в нулевое состояние подачей положительного импульса по шине «Уст 0». Записываемая информация должна быть представлена последовательным кодом. Запись осуществляется поразрядно со стороны старшего (рис. 2.39) или младшего разряда (направление сдвига указывается стрелкой на условном обозначении регистра) путем продвижения кодовой комбинации с каждым тактовым импульсом от разряда к разряду. Следовательно, для записи N-разрядного слова необходимы N-импульсов сдвига.

Считывание информации последовательным кодом осуществляется, как и запись, поразрядным сдвигом записанной кодовой комбинации к выходу с каждым тактовым импульсом. Следовательно, для считывания
N-разрядного слова необходимы N-импульсов сдвига. Считывание информации параллельным кодом происходит в паузе между последним импульсом сдвига одного цикла записи и первым импульсом сдвига другого цикла записи, т. е. в интервале времени, когда на С-входах триггеров нулевой уровень и они находятся в режиме хранения.

Таким образом, с помощью регистра сдвига можно осуществлять преобразование информации из последовательной формы представления в параллельную. Очевидно, если предусмотрена запись информации параллельным кодом, то можно преобразовать информацию из параллельной формы представления в последовательную.

Регистры сдвига могут быть построены и на триггерах одноступенчатой структуры. В этом случае в каждом разряде регистра нужно использовать два RS-триггера, которые управляются двумя сдвинутыми во времени тактовыми импульсами. Наличие двух триггеров в одном разряде позволяет поразрядно продвигать информацию в регистре от входа к выходу. Если бы в регистре были применены одноступенчатые триггеры по одному на разряд, то правило работы регистра сдвига было бы нарушено; при первом же импульсе сдвига информация, записавшись в первый разряд, перешла бы во второй, затем в третий и т. д.

Реверсивные регистры сдвига объединяют в себе свойства регистров прямого и обратного сдвига. Строятся они по тем же схемотехническим принципам, что и рассмотренные регистры, но с использованием дополнительных логических элементов в межразрядных связях. Указанная особенность реверсивного регистра показана на примере i-гo разряда
(рис. 2.40) состоящего из D-триггера с динамическим управлением и логической схемы, на входы которой поданы: Qi-1 – сигнал с выхода младшего разряда, Qi+1 – сигнал с выхода старшего разряда, V – сигнал, управляющий направлением сдвига: V = 1 – вправо, V = 0 – влево.

Регистры сдвига как готовые изделия производятся в нескольких сериях ТТЛ и КМОП.

Реверсивные регистры сдвига

Регистром сдвига называют цифровую схему, состоящую из последовательно включенных триггеров, содержимое которых можно сдвигать на один разряд влево или вправо подачей тактовых импульсов. Регистры сдвига широко применяются в цифровой вычислительной технике для преобразования последовательного кода в параллельный или параллельного в последовательный, а также при построении арифметическо-логических устройств. Составляется регистр сдвига из соединенных последовательно триггеров, в которые записываются разряды обрабатываемого кода. При наличии разрешающих сигналов импульс, приходящий на тактовый вход регистра, вызывает перемещение записанной информации на один разряд влево или вправо. На рис. 1 приведена структурная схема регистра сдвига на синхронных JK-триггерах.

Если сигнал на входе направления сдвига N=1, то потенциал на входе «Di» триггера определяется выходом Q триггера, стоящего слева от него. Если N=0, то – выходом триггера, стоящего справа.

Кольцевой счетчик

Кольцевой счетчик представляет собой замкнутый в кольцо цепью ОС сдвигающий регистр, характерной особенностью которого является то, что только один из его триггеров может находиться в состоянии “1”, а остальные - в состоянии “0”. Схема такого счетчика представлена на рис.3.55. Здесь счетные импульсы подаются на синхронизирующий вход и выполняют роль продвигающего импульса.

Перед началом работы все триггеры, кроме Т_n, устанавливаются в нулевое состояние, а Т_n - в единичное, что достигается путем подачи импульса установки исходного состояния. В том случае, когда n > 10, целесообразно вместо одного n-разрядного делителя использовать несколько делителей с меньшей разрядностью. При этом произведение их коэффициентов деления должно равняться требуемому коэффициенту деления. Применяется последовательное и параллельное соединение делителей (рис.3.56а, б). При последовательном соединении делителей (рис.3.56а) минимальное количество элементов достигается тогда, когда коэффициенты деления делителей равны между собой или мало отличаются друг от друга. При последовательном соединении счетчиков уменьшается быстродействие делителя.

Счетчик Джонсона

Счетчик Джонсона можно получить на основе кольцевого регистра, если одну из связей между триггерами сделать перекрестной, т.е. вход одного из триггеров соединить с инверсным выходом предыдущего триггера.

После установки всех триггеров в нулевое состояние за счет перекрестных связей с последнего триггера на входе первого триггера окажется логическая 1, которая будет с каждым тактовым импульсом передаваться на следующий триггер до заполнения всех разрядов. За счет обратной связи в следующем цикле в первый триггер запишется нуль. Пойдет процесс записи нулей по аналогии с записью единиц в предыдущем цикле.

Достоинством счетчика Джонсона является то, что для дешифрации одного из его состояний требуется двухвходовая схема И, т.к. значение двух рядом стоящих разрядов (триггеров) может быть 01 или 10 в течении одного цикла только один раз. Вторым немаловажным достоинством счетчика Джонсона является то, что при смене его состояний только в одном триггере происходят изменения. Поэтому не появляются промежуточные состояния в процессе смены состояний счетчика Джонсона.

Недостаток – повторение возникшей ошибки в результате сбоев. Она устраняется введением корректирующей логической цепи, следящей за состоянием триггеров.

⇐ Предыдущая 1 2 34