25. Параллельные регистры. Последовательные регистры

Регистрами называют цифровые устройства, предназначенные для временного хранения информации, которая подается на них в виде многоразрядных двоичных чисел. Основой любого регистра является элемент памяти – триггер. Количество триггеров, размещенных параллельно или объединенных последовательно, определяет разрядность регистров.

В регистрах используются RS, JK и D-триггеры. Для обеспечения управления записью информации в триггеры и ее считыванием используются комбинационные схемы, которые закладывают алгоритм управления регистрами.

Регистры могут классифицироваться по разным признакам, но основным является способ ввода и вывода информации. Исходя из этого они разделяются на:

- параллельные (накопительные или записывающие или регистры памяти);

- последовательные (регистры сдвига);

- последовательно-параллельные или комбинированные регистры.

Параллельные регистры

Самыми простыми структурами являются параллельные регистры. Триггеры, используемые в таких регистрах должны быть синхронными для обеспечения более адекватного управления схемой.

На рисунке 3.44 изображена простейшая структура записывающего трехразрядного регистра.

Рисунок 3.44 – Параллельный регистр на базе D-триггеров, синхронизированных передним фронтом

Одновременно во все разряды регистра записываются данные, поступающие на его входы.

Последовательные регистры

Последовательные регистры могут быть однонаправленными или двунаправленными (реверсными). В любом случае, триггеры, составляющие регистры должны быть двухступенчатыми (если они статически управляемые) или динамически управляемыми. Иначе сдвиг реализовать не получится.

На рис. 3.45 изображен однонаправленный последовательный регистр сдвига. Он также построен на базе D-триггеров и имеет 3 разряда.

Рисунок 3.45 – Последовательный однонаправленный регистр на базе D-триггеров, синхронизированных передним фронтом

На рис. 3.46 представлены временные диаграммы работы сдвигового регистра.

Рисунок 3.46 – Временные диаграммы работы сдвигового регистра

Для реализации реверсного сдвигового регистра необходимо использовать мультиплексоры. Мультиплексоры из 2 в 1 будут разделять 2 режима: сдвиг от входа D3 к выходу Q1 (A=1) и сдвиг от входа D1 к выходу Q3 (A=0) (рис. 3.47).

Рисунок 3.47 – Последовательный реверсный регистр на базе D-триггеров, синхронизированных передним фронтом