30.3 Регистр памяти

Регистр памяти – регистр с параллельным приемом и параллельной выдачей информации. Имеет шины с размерностью, кратной 4. Информационные входы регистра памяти принято обозначать буквами D, выходы – Q. У регистра памяти имеется вход стробирования записи (то есть регистр является синхронным).

Регистр памяти предназначен для хранения информации в параллельном виде. УГО регистра памяти приведено на рисунке 30.1, описание работы – в таблице 30.1.

Рисунок 30.1 – УГО регистра памяти

Таблица 30.1 – Таблица истинности регистра памяти

Сравнивая таблицу 30.1 с таблицей 29.4, легко заметить, что регистр памяти строится на основе совокупности D-триггеров, у которых объединены входы С.

Внутренняя схема регистра памяти приведена на рисунке 30.2.

Параллельные регистры, в свою очередь, делятся на две группы:

– регистры, срабатывающие по фронту управляющего сигнала С (или тактируемые регистры);

– регистры, срабатывающие по уровню управляющего сигнала С (или стробируемые регистры).

Рисунок 30.2 – Внутренняя структурная схема регистра памяти

Принцип действия регистров, срабатывающих по фронту тактового сигнала, ничем не отличается от принципа действия D-триггера. По одному из фронтов (положительному или отрицательному) тактового сигнала С каждый из выходов регистра устанавливается в тот уровень, который был в этот момент на соответствующем данному выходу входе D, и сохраняется таковым до прихода следующего фронта сигнала С. То есть если триггер запоминает один сигнал (один двоичный разряд, один бит), то регистр запоминает сразу несколько (4, 6, 8, 16) сигналов (несколько разрядов, битов). Память регистра сохраняется до момента выключения питания схемы.

На рисунке 30.3, а показана типичная схема включения регистра для хранения кода, а на рисунке 30.3, б – временная диаграмма его работы. Код на входе регистра может изменяться произвольным образом, но в тот момент, когда этот код принимает необходимое значение, на вход С триггера подается синхросигнал (строб), который записывает код в регистр. Этот код будет храниться в регистре до прихода следующего строба. Причем важно и то, что все разряды выходного кода регистра будут переключаться одновременно даже в том случае, когда разряды входного кода переключаются не одновременно. Главное, чтобы к приходу положительного фронта строба (сигнала С) все разряды входного кода уже приняли нужное, устойчивое значение.

Параллельные регистры, срабатывающие по уровню стробирующего сигнала (или как их еще называют, регистры-защелки, английское «Latch»), можно рассматривать как некий гибрид между буфером и регистром. Когда сигнал на стробирующем входе – единичный, такой регистр пропускает через себя входные информационные сигналы, а когда стробирующий сигнал становится равен нулю, регистр переходит в режим хранения последнего из пропущенных значений входных сигналов.

а) б)

а – схема включения регистра для хранения параллельного кода;

б – временные диаграммы работы регистра

Рисунок 30.3 – Хранение кода в параллельном регистре

Применение таких регистров сильно ограничено, хотя иногда они довольно удобны. В некоторых схемах они могут успешно заменять регистры, срабатывающие по фронту, а в других схемах их применение вместо регистров, срабатывающих по фронту, недопустимо.

Основное применение регистра, срабатывающего по уровню стробирующего сигнала, состоит в запоминании на какое-то заданное время входного кода, причем в остальное время выходной код регистра должен повторять входной (рисунок 30.4).

а) б)

а – схема включения регистра;

б – временные диаграммы работы регистра

Рисунок 30.4 – Продление длительности входного кода

с помощью регистра-защелки

Стробирующий сигнал С в этом случае должен быть отрицательным на все время запоминания, и запоминаться будет входной код регистра в момент отрицательного (заднего) фронта сигнала С. Подобная функция бывает, например, необходима при построении устройств сопряжения для компьютеров. Регистр, по сути, продлевает во времени необходимое значение входного кода, в остальное время работая как повторитель.