Логические регистры: назначение, применение, устройство, классификация

Что такое регистр?

Регистр — это последовательностное логическое устройство, используемое для хранения n-разрядных двоичных чисел и выполнения преобразований над ними. Регистр представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове. С каждым регистром обычно связано комбинационное цифровое устройство, с помощью которого обеспечивается выполнение некоторых операций над словами.

Типичными являются следующие операции:

• прием слова в регистр;
• передача слова из регистра;
• поразрядные логические операции;
• сдвиг слова влево или вправо на заданное число разрядов;
• преобразование последовательного кода слова в параллельный и обратно;
• установка регистра в начальное состояние (сброс).

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Фактически любое цифровое устройство можно представить в виде совокупности регистров, соединенных друг с другом при помощи комбинационных цифровых устройств.

Классификация регистров

• накопительные (регистры памяти, хранения);
• сдвигающие.
  В свою очередь сдвигающие регистры делятся:
• по способу ввода-вывода информации на:
  • параллельные,
  • последовательные,
  • комбинированные;
• по направлению передачи информации на:
  • однонаправленные,
  • реверсивные.

Накопительный регистр с параллельными вводом и выводом информации

Рассмотрим накопительный регистр с параллельными вводом и выводом информации (рис. 3.72).
Основой регистра являются D-триггеры, которые на своих выходах повторяют значения сигналов на входах X₁ — Х₄ (информационные входы) при логическом сигнале 1 на входе синхронизации (т. е. осуществляется параллельный ввод входной информации в регистр).

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

На четырех двухвходовых элементах «И» реализованы схемы совпадения, входные сигналы которых совпадают с выходными сигналами триггеров в том случае, когда на вход Y2 подана логическая единица.

Таким образом, осуществляется параллельный вывод информации. В качестве примера рассмотрим микросхему регистра К155ИР15. Приведем условное обозначение и таблицы внутренних и выходных состояний (рис. 3.73).

Схема сдвигающего регистра

На рис. 3.74 представлен сдвигающий регистр. В исходном состоянии на выходах всех триггеров логический сигнал «О». При подаче логического сигнала «1» младшего разряда числа на вход 1 − го триггера он запоминается в нем в момент действия положительного перепада тактового импульса. Состояние же остальных триггеров не меняется, так как на их входах были логические сигналы «0».

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Во время второго тактового импульса на входе первого триггера действует логический сигнал «0», на входе второго триггера — логический сигнал «1», на входе третьего и четвертого — логические сигналы «0». Эти сигналы запоминаются триггерами, на входе которых они действовали, т. е. осуществляется сдвиг единицы вправо и т. д.

Таким образом, за четыре такта осуществляется последовательный ввод в регистр 4-разрядного двоичного числа. В качестве примера приведем микросхему сдвигающего регистра К155ИР13 и его таблицу состояний (рис. 3.75).