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).

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). https://www.youtube.com/watch?v=YrQZHD2bE78

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».

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).