Послідовні регістри - студопедія
Послідовні регістри. або регістри зсуву, призначені для виконання операцій зсуву двійковій інформації під дією зовнішніх синхроімпульсів.
У напрямку зсуву регістри розрізняються за трьома ознаками:
- регістри, які виконують зсув числа від молодших розрядів до старших, називаються регістрами зсуву вправо;
- регістри, які виконують зсув числа від старших розрядів до молодших, називаються регістрами зсуву вліво;
- регістри, які виконують зсув числа як вправо, так і вліво, - реверсивні регістри зсуву.
Основне призначення регістрів послідовного дії - це зсув інформації, що надходить на вхід.
На рис. 14.1 дана схема і умовне позначення четирёхразрядного регістра зсуву вправо на D -тригер.
Регістр має один інформаційний вхід D. на який надходить інформація у вигляді послідовності нулів та одиниць, і тактовий вхід С. на який подаються синхронізуючі імпульси.
Регістр зсуву вправо працює наступним чином.
Малюнок 14.1 - Регістр зсуву вправо: а) схема; б) умовне позначення
На паралельних виходах регістра Q1 - Q4 інформація з'являється одночасно, а на послідовному вході D тільки по черзі по одному біту.
Перший тригер D1 відповідає за молодший розряд кожного слова інформації, а D4 - за старший. Інформація надходить, починаючи з молодшого розряду.
З надходженням синхронізуючих імпульсів одночасно на тактові входи С усіх D -тригер з кожним фронтом З вихід подальшого тригера копіює стан попереднього.
Регістр з чотирьох тригерів або чотирьох розрядів може прийняти інформацію, яка складається з чотирьох біт.
Принцип дії регістразсуву вправо ілюструє тимчасова діаграма його роботи (рис. 14.2).
Малюнок 14.2 - Тимчасова діаграма роботи регістра зсуву вправо
Для запису інформації в даному регістрі необхідні чотири такту синхроимпульсов С (1 ... 4).
Зчитування інформації виходів Q1. Q2. Q3. і Q4 можна виконати в паралельному коді одночасно з чотирьох названих виходів або в послідовному коді з виходу останнього тригера D4.
Нехай до моменту t1 на інформаційний D -вхід регістра надійшла одиниця. Вона підготує до взводу тільки тригер 1-го молодшого розряду D1. Входи D інших тригерів D2. D3 і D4 залишаються під нульовими потенціалами.
Фронт 1-го синхроимпульса З в момент t1 зводить тригер D1 і на його виході буде Q1 = 1. Ця інформація передається до входу D тригера D2 і готує тригер D2 до взводу.
2-й синхроимпульс в момент t2 зводить тригер D2 і тим самим змінює потенціал на його виході Q2 з нуля на одиницю.
З приходом 3-го синхроимпульса в момент t3 на виході Q3 встановлюється логічна одиниця.
4-й синхроимпульс в момент t4 зводить тригер D4 і на його виході Q4 потенціал дорівнюватиме 1.
Аналогічним чином запи-Сива і зсуваються логічес-кі одиниці, що надійшли на D -вхід регістра в моменти t4. t5, t6.
Таким чином, у розглянутій схемі (рис. 14.1) здійснюється зрушення логічних одиниць і нулів, що надійшли на D- вхід регістра, від молодшого розряду до старшого розряду, тобто вправо.
Для збільшення ємності регістрів використовують їх каскадне з'єднання, як показано на рис. 14.3, при якому вихід останнього разрядапредшествующего регістра D1 з'єднують з D -вхід подальшого регістра D2. а входи С об'єднують в шину. При цьому ті ж самі виходи подальшого регістра D2. Q1; Q2; Q3; Q4 мають в з'єднанні іншу розрядність: Q5; Q6; Q7; Q8. тобто після розряду Q4 буде розряд Q5. потім Q6 і т.д.
Малюнок 14.4 - Регістр зсуву вліво: а) схема; б) умовне позначення
На рис. 14.4 дана схема четирёхразрядного регістра зсуву вліво.
Для здійснення зсуву вліво D- входом регістра є вхід D останнього тригера D4. а вихід кожного наступного тригера з'єднаний з D -вхід попереднього.
Принцип дії регістра зсуву вліво ілюструє тимчасова діаграма його роботи (рис. 14.5).
Малюнок 14.5 - Тимчасова діаграма роботи регістра вліво
Регістр зсуву вліво працює наступним чином.
Нехай до моменту t1 на інформаційний D -вхід регістра надійшла одиниця. Вона підготує до взводу тільки тригер старшого розряду D4. Входи D тригерів D1. D2. D3 залишаться під нульовими потенціалами.
Фронт 1-го синхроимпульса З в момент t1 зводить тригер старшого розряду D4 і на його виході буде Q4 = 1. Ця інформація передається входу D тригера D3 і готує тригер D3 до взводу.
2-й синхроимпульс в момент t2 зводить тригер D3 і тим самим змінює потенціал на його виході Q3 з нуля на одиницю.
З приходом 3-го синхроимпульса в момент t3 на виході Q2 встановлюється логічна одиниця.
4-й синхроимпульс в момент t4 зводить тригер D1 і на його виході Q1 потенціал дорівнюватиме 1.
Аналогічним чином записуються і зсуваються логічні одиниці, що надійшли на D -вхід регістра в моменти t4. t5, t6.
Таким чином, у розглянутій схемі (рис. 14.4) здійснюється зрушення логічних одиниць і нулів, що надійшли на D -вхід регістра, від старшого розряду до молодшого, тобто вліво.
При каскадному з'єднанні регістрів зсуву вліво (рис. 14.6), збільшення ємності здійснюється нарощуванням молодших розрядів, тобто підключенням до регістру D2 регістру D1. При цьому D -вхід регістра D1 підключається до виходу старшого розряду Q5 регістра D2.
Перевагою обох рассмот-корінних однотактний регістрів зсуву (і вправо, і вліво) є їх порівняльна простота, так як тригери всіх розрядів Синхронізація
руются сигналом, який подається через одну єдину шині С.
Недолік полягає в явищі змагання фронтів, суть якого в тому, що запис інформації в наступний розряд (тригер) і спрацьовування попереднього тригера, з якого переписується інформація, відбуваються одночасно. Це може привести до того, що попередній тригер вже спрацював, а переписати з нього інформацію наступний тригер ще не встиг. Тому функціональна надійність однотактного регістразсуву в умовах дестабілізуючих факторів, наприклад, при дії перешкод, може бути недостатньою.