Жылжымалы регистрлер

Мазмұны

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3
І. Әдебиеттер көзінің мәні ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
1.1 Регисторлар туралы жалпы түсінік ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
1.2 Триггерлер туралы жалпы түсінік ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...9
1.3 Жылжымалы регистр ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..16
1.4 Әмбебап регисторлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..22
ІІ. Жылжымалы регисторының схемасын өңдеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 30
2.1. Бастапқы мәндер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .30
2.2 Жылжымалы регисторды өңдеу реті ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .30
2.3 Төртфазалы жылжымалы регисторды өңдеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 30
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 33
Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...34

Пайдаланылған әдебиеттер
регистр триггер синхронный логический
1. Прянишников В.А. Электроника (курс лекций). – С-П., 1998
2. Скаржепа В.А., Луценко А.Н. Электроника и микросхемотехника (часть первая). – К.: Высшая школа, 1989
3. Будищев М.С. Электротехника, электроника и микропроцессорная техника. – Л.: Афиша, 2001
4. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. – С-П., 2000
5. Справочник современных интегральных микросхем
6. Генри С. Уоррен, мл. Глава 2. Основы // Алгоритмические трюки для программистов = Hacker's Delight. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 288. — ISBN 0-201-91465-4
7. Нефедов А.В, Савченко А.М., Феоктистов Ю.Ф. Под редакцией Широкова Ю.Ф. Раздел 3. Цифровые интегральные микросхемы и их электрические параметры // Зарубежные интегральные микросхемы для промышленной электронной аппаратуры: Справочник. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 288 с. — ISBN 5-283-01540-8
8. Петровский И.И., Прибыльский А.В,, Троян А.А., Чувелов В.С. Функциональный состав микросхем серии КР1533: 5. Регистры; Функциональный состав микросхем серии КР1554: 4. Регистры // Логические ИМС КР1533, КР1554. Справочник. — М.: ТОО «Бином», 1993. — 497 с. — ISBN 5-85959-045-5

Пән: Информатика, Программалау, Мәліметтер қоры
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 24 бет
Таңдаулыға:

Кіріспе

Регистр - бұл қабылдау функцияларын, ақпаратты т-разрядтық екілік код түрінде сақтау және беру қызметін атқарады.
Регистрлердің классификациялық белгілері болып екілік кодтың регистрде жазылуы және оның берілуі, анықтап айтқанда параллельді, тізбекті (қозғалтқышты) және параллельді-тізбектелген регистрлерді ажыратуы жатады.
ЦЕМ регистрі есептегіш машинада есте сақтауының бір бөлігіндегі машиналық сөзінде,кодтарды есте сақтауға (кейде түрлендіруге) арналған. Әрбір ЦЕМ-де әртүрлі белгіде Р топтары болады, оған біз Р орталық басқару құрылымын (ОБҚ); Р арифметикалық құрылымын (РАҚ); жеке Р мезгіл және Р жатқыза аламыз. Бұл адрестер барлық есте сақтау құрылымдарында брлады. Олар онда өтпелі жинақтауыш функцияларын,машинадағы керекті уақытша диограммалардың жұмысын қамтамасыз етеді. ЦЕМ-нің үшінші кезеңінде әртүрлі құрылымдарды басқарудағы ақпаратты енгізу мен шығаруды құрылымдық басқарумен жүзеге асырылады, оларды біз канал деп атаймыз, ал оның Р-ін Р-каналы деп атаймыз.
Кез келген сандық құрылғыны сандық құрылғылар комбинациясымен біріктірілген регисторлар жиынтығы түрінде қарастыруға болады.
Жылжымалы регисторлар (тізбекті) n-разрядты сандарды бір бағытта жылжыту үшін қолданылады. сонымен қатар оларды сандық емес ақпараттарды жылжыту үшін де қолдануға болады. [1, 5]
Жылжымалы регисторларды сақтайтын құрылғы, тізбекті кодты параллельді кодқа түрлендіруші, импульстің санағышы мен кідірісі ретінде қолданады.

І. Әдебиеттер көзінің мәні

0.1. Регисторлар туралы жалпы түсінік

Регистр әртүрлі қалыпқа қарай классификациялы болуы мүмкін.
Олардың негізгілері:
Параллельдік (статикалық) - ақпарат тек параллельдік пішінде жазылып, есептелетін регистр;
тізбекті (қозғалғыштық) - ақпараттың тек тізбекті пішінде жазылуы немесе есептелуі;
Тізбекті - параллельді ақпарат параллельді сол сияқты тізбекті пішінде жазылуы және есептелуі.
Регистр ақпаратты каналдық беру бойынша келесі түрде жіктеледі:
Жұпфазалық - ақпараттың турасы (Q) және керісі (Q) кодтарымен жазылып, есептелуі.
Бірфазалы - ақпараттың не тура (Q), не кері (Q) кодында жазылуы және есептелуі.
Тактілеу регистрінде келесі түрлерге бөлінеді:
Біртактілі - бір басқарушы импульсті тізбектігін басқару.
Көптактілі - бірнеше басқарушы импульстің тізбектігін басқару.
Регистрлер тізбектелген сұлбаға немесе есте сақтау сұлбасына жатады.
Регистрлер функциясы:
1) Ақпаратты сақтау
2) Ақпаратты қабылдау
3) Ақпаратты беру
4) Ақпаратты жылжыту
5) Кодты түрлендіру
6) Нөл немесе бір керекті санға келтіру
7) Қосразрядты логикалық операциялар:дизъюнкция, конъюнкция, 2 модуль бойынша көбейту
Параллель регистр
Параллельдік (статикалық)- ақпарат тек параллельдік пішінде жазылып, есептелетін регистр Қозғалтқыш регистрдің блок-сұлбасы: Т-триггер; ЛЗ-күту линиясы (линия задержки); У-қозғалғыш сигнал.
Бұл суретте триггердегі үшразрядты қозғалғыш регистр түрі. Кіріс сигналы Т1 және ол 1 кодтық күйде болса онда Т1 1 қалыпта беріледі. Кодты оңға жылжыту үшін, триггерді түгелімен бір уақытта қозғалтқыш у басқару сигналы беріледі. Енді триггердің 1 күйдегі коды 0-ге айналады, сонымен қатар триггер шығысында ЛЗ-ға сигнал түседі, соған қарай келесі триггерді 1 түрде, т.с.с 1-лерді жібереді, олар регистрдің оңға бір разрядпен жылжуында сақталады,орналастырады. Регистрдің жұмысы сақталатын элементтердің уақыттық жылдам қосылуында. [2, 87]

1-сурет. Параллельді регистр

Регистрдің негізгі құраушысы болып RS-триггері немесе В-триггері жатады. Параллельді т-разрядтырегистрдің принципиалдық сұлбасы көрсетілген (1-сурет ).
Параллельді регистрде кодтың саны сәйкес триггердің D-кірісіне беріледі. Жазылуы С кірісіне логикалық бірліктер берілген кезде жүзеге асырылады. Код Q шығысынан алынады. Параллельдік регистр тек тура кодты қарама-қарсы кодқа және керісінше түрлендіруін жүзеге асырады.
Параллель (статикалық) регистрлерде разряд сұлбалары арасында ақпарат алмасу жүрмейді. Разрядтарға ортақ болатыны ырғақтау, істен шығаруорнату, шығаруға немесе қабылдауға рұқсат ету тізбегі болып табылады, яғни басқару тізбегі. EZ сигналымен басқарылатын үшінші жағдайдағы шығыстары және R істен шығару кірістері бар, тура динамикалық кірістерден тұратын D типті триггерлерден жиналған статикалық регистр сұлбасы 1.2-суретте келтірілген.

2-сурет. Статикалық регистр сұлбасы (а) және оның шарты белгіленуі (б)

Тізбектелген регистр
Тізбектелген регистрлер, ақпаратты сақтаудан басқа, тізбектелген кодты параллель кодқа және керісінше түрлендіре алады. Тізбектелген регистрді құрған кезде триггерлер Qi шығысы тізбектей қосылған кезде Di кірісіне қосылады, 2 - суретте көрсетілгендей.

3-сурет. Тізбектелген регистр

Тізбектелген регистрлерде міндетті түрде жаңа сигнал транзистордың Q шығысында синхросигналдың аяқталуынан кейін жүргізілуі қажет. Бұл міндеттің орындалуы үшін тізбекті регистрде екіқадамды триггерлерді қолданылуы керек. Әрбір тактілік импульстің қозғалысынан кейін регистрдегі код бір разрядқа жылжиды. 3-суреттегі сұлбада көрсетілген кодтың оңға қозғалысы болады (кіші разрядтар жаққа).Шынында, триггердің Qi+1 шығысында триггердің Dі кірісіне әсер етеді, ал триггердің Qі шығысы триггердің Di-1 кірісіне әсер етеді. Синхросигналы іске қосылған кезде і-триггері і+1 күйге, ал і-1 күйдегілер і-триггерлерге көшеді, дәл айтқанда бір разрядқа кодтың оңға қозғалу.
Параллельдік екілік код біруақытта триггердің Q шығысынан алынады. Кодтың солға қозғалуы үшін, триггердің Qi-1 шығысынан триггердің Qі (үлкен) кірісіне берілуі керек.
Тізбекті регистрлерде сөздер разрядтан соң разряд арқылы қабылданады және шығарылады. Оларды ығыстырушы деп атайды, себебі тактілі сигналдар сөзді енгізу және шығару кезінде оларды разрядты сұлбада жылжытады. Ығыстырушы регистр реверсивті емес (бірбағытта ығыстырушы) немесе реверсивті (екі бағытта да ығыстыру мүмкіндігі бар).
Тізбекті -параллельді регистрлерде біруақытта тізбекті және параллель типті кірісшығыстары болады. Сонымен қатар, тізбекті кірісі және параллель шығысы бар нұсқалары (SIPO, Serial Input - Parallel Output), параллель кірісі және тізбекті шығысы (PISO) бар нұсқалары кездеседі.
Реверісті регистрлердің логикалық басқару сұлбалары болуы, сигналдың триггердің Qі шығысынан триггердің Dі-1 кірісіне кодтың оңға қозғалуы кезінде және осы сигналдың Dі+1 кірісіне кодтың солға қозғалуы кезінде болуы қажет. Бұл процесс 1.4-суретте көрсетілген.

4-сурет. Реверсті регистр

Қозғалтқыш кодтың бағыты керекті сигналдың басқарылуы сәйкес кірісі берілуінен анықталады.Осылай 210-суретте көрсетілген, SO кірісіне берілген кернеудің логикалық бірлігінен кодтың қозғалуы солға қарай болады (үлкен разрядтар жаққа), 2И-2И-2ИЛИ логикалық сұлбаның басқарылуы триггердің Qі-дегі шығыс сигналының триггердің Dі-дегі кірісіне өтуіне рұқсат етіледі және керісінше, S1 кірісіне берілген кернеудің логикалық бірлігінен сигнал триггердің Qі шығысынан триггердің Dі-1 кірісіне өтуіне рұқсат етіледі-кодтың оңға қозғалуы (кіші разрядтар жаққа) анықталады.
1.2 Триггерлер туралы жалпы түсінік

Триггерлер - бір тұрақыт жағдайда ұзақ уақыт тұруға мүмкіндік беретін және сыртқы құрылғыларыдың әсерінен олаоды ауыстыратын электрлік құралдардың үлкен класы. [3, 61]
Триггер - жадысы бар импульсті логикалық құрылғы (жады элементі - фиксатор).
Интегралды триггерлердің ондаған мың түрлері бар. Олардың классификациясының негізіне мыналар кіреді:
- функциональды белгісі,
- ақпаратты триггерге жазу тәсілі.
Функционалдық белгілеріне қарап триггер Т-триггер, JK-триггер, RS-триггер, D-триггер, комбинирленген триггер (TV, DV, E, R) және т.б. болып бөлінеді.
Ақпаратты жазу тәсіліне қарай:
1) Асинхронды триггер:
а) ішкі кедергісімен;
б) кіріс импульс деңгейін басқару;
2) Синхронды триггер (тактируемые):
а) ішкі кідірісімен;
б) тактильдеу импульс деңгейін басқару:
- біртактілі әрекет (бірбаспалдақты);
- көпретті әрекет.
Тактилдеу триггеріне ақпаратты жазу тек рұқсат беруші тактилдеу импульсінің берілуімен жазылады. Мұндай триггерлер деңгейді басқаушы (для срабатывания необходим определённый уровень сигнала) және фронтты басқушысы тактилдеу импульсі деп бөлінеді. Тактильдеу импульсін кейде синхронизациялаушы, орындаушы және командалық сигнал (на схемах обычно обозначают буквой С - Clock) деп атайды.
Динамикалық енгізу тура және инверсті болцы мүмкін. Тура динамикалық басқару кіріс сигналы 1-ден 0-ге ауысқанда орындалады. Инверсті динамикалық басқару - тактильды сигналдың 1-ден 0-ге ауысуымен өзгереді.

Ішкі кідірісті тактильдеу триггері ереже бойынша біртактілі болып саналады. Көптактілі триггерлер n-импульсынан кейін лрындалады.
RS-триггердің екі ақпараттық кірісі бар: S (Set) пен R (Reset). S пен R сигналдары бір мезетте берілмейді. 5-суретте тактильдеу сигнал фронды бойынша жиналған синхронды RS-триггер көрсетілген.

5-сурет. Синхронды RS-триггер

Кірістерінен бөлек қарапайым RS-триггерде екі шығысы болады. Шығыстары Q және деп белгіленеді. Q шығысы тура, ал - инверсті деп аталады. Екі шығысындағы қысым деңгейі өзара инверсті: егер Q = 1 болса, онда = 0, немесе егер Q = 0, онда = 1. Оған қоса триггердің жағдайы Q = 1, aл = 0 болғанда оны бірлік деп атайды. Триггердің нөлдік жағдайында Q = 0 және = 1. Триггердің жағдайын байланысты кірісіне сигнал түскенде не ауысу қосылады немесе жағдай сақталады.

6-сурет. -триггер: оның шартты белгіленуі мен ЖӘНЕ-ЕМЕС екі логикалық элементінің схемасы

6-суретте типті қарапайым триггер көрсетілген. Мұнда тек екі ЖӘНЕ-ЕМЕС логикалық элементі қолданылған. Кірістердің бағытталуы: -триггерді бірлік жағдайда орнату үшін және - нөлдік қалпына қайта әкелу. Белгіленген кірістердегі сызықша триггердің ауысуы жоғары деңгейдегі қысым кірісіндегі төменгі деңгейдегі қысыммен ауысын білдіреді (7-сурет). Триггер кірісіне сигнал келмесе ол жағдайын сақтайтыны суреттен көрініп анық тұр. Егер, мысалы, Q = 1 мен = 0, онда триггер бірлік жағдайда, себебі DD1 шығысы DD2 бір кірісімен байланысқан, ал DD2 шығысы - DD1 бірі кірісімен байланысқан. DD2 екі кірісінде жоғары қысым әсер етеді, ал шығысында төмен ( = 0) деңгей. Сол мезетте DD1 бір кірісінде төмен қысымда, ал шығысында жоғары қысымда. Егер енді кірсіне берілген полярлық сигналы келіп түссе (момент t1, 7-сурет), триггердің жағдайы өзгермейді. Себебі сигналдың DD1 екінші кірісіне келуі тек кірісіндегі сигналдардың сәйкестігіне әсер етеді (до подачи сигнала оно было 1 и 0, а стало 0 и 0), бірақ DD1 шығыс жағдайы өзгеріссіз қалады. Егер сигнал кірісіне келсе (момент t2), DD2 екі кірісінде әртүрлі деңгейдегі қысым пайда болады, логикалық элементтердің жағдайы өзгереді және оның шығысында қысымның жоғары деңгейі болады. DD1 екі кірісінде жоғары деңгейдегі қысым пайда болып, ал шығысында төмендейді, яғни триггер "опрокинется" және басқа жағдайға көшеді: Q = 0 мен = 1.

7-сурет. -триггерінің уақытша жұмыс диаграммасы
Осы айтылғандардан триггер жағдайының өзгеруі тек и кірістеріндегі төмен деңгейлі сигналдардың ауысуының нәтижесінде болады деп айта аламыз. Сонымен қатар егер мұндай сигналдар екі кіріске бір мезетте түссе, онда олардың тоқтауынан кейін триггер анықталмаған болып қалады (жағдайы Q = 0 немесе Q = 1). Сондықтан сигналдардың төмен деңгейінде бір мезетте берілуіне рұқсат етілмейді. [4, 89]
триггердің жұмыскестемен қарастырылады (индексы n и n+1 означают принадлежность сигнала моменту времени tn и следующему за ним tn+1):

1
1

1
0
1
0
0
1
0
1
0
0
Анықталмағандық жағдай

-триггерінің екі кірісіне де төмен деңгейдегі бірдей сигнал берілуге рұқсат етілмейді.
RS типті триггер -триггері секілді екі кірістің қайсысында соңға сигнал келгенін жаттап қалады: егер R кірісінде триггер нөлдік жағдайда болса (Q = 0 и = 1), аал егер S кірісінде, онда бірлік жағдайда (Q = 1 и = 0).

8-сурет. RS-триггер: оның шартты белгіленіу мен төрт логикалық элементінің схемасы

8-суретте RS-триггерінің схемасы көрсетілген, ол ЖӘНЕ-ЕМЕС логикалық элементінде орындалған. Ол -триггер схемасынан әрбір кірісен инверсия қосылғандығымен ерекшеленеді (DD3 и DD4), олар тек кіріс сигналдардың деңгейімен ерекшеленеді.
Кіріс сигналдардың төмен деңгейден жоғарғы деңгейге өзгерісі триггердің жағдайынының өзгерісіне әкеледі (моменты t1, t2, t2 и t5; в момент t4 опрокидывания не происходит, так как триггер уже установлен в единичное состояние в предшествующий момент - t3, рисунок 6).

9-сурет. RS-триггер жұмысының уақытша диаграммасы

Барлық көрсетілгендер RS-триггер күшті -триггері үшін де сақталады. Кіріс сигналдарында тек бір инверсия деңгей анықталаыд ( орнына R және орнына S). [5, 74]
RS-триггердің жұмысын келесі кесте арқылы түсінуше болаыд:

0
0

0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
Анықталмағандық жағдай
1.3 Жылжымалы регистр

Жылжымалы регистр жұмысын (әрбір жаңа санды тергенде) сандар клавиатурасынан әрбір санды тергенде индикатордағы сандардың солға қарай ығымқанын көрсететін микроколькулятордан бақылауға болады. Мысалы, 573 санын теру үшін келесі қадамдар істеледі. Ең алдымен 5 санының клавинасын басамыз және жібереміз. Осыдан кейін 7 саны бар клавинасын басамыз және жібереміз. Нәтижесінде индикатордағы 5 саны бір позицияға солға қарай ығысады, ал оның орнына 7 саны пайда болады; Индикаторда 57 саны шығады соңында 9 санын басып, жібергеннен кейін индикаторда 579 саны пайда болады. Берілген мысалдан ығыструшы регистрдің екі негізгі сипаттамасн көруге болады: 1) ығыструшы регистр уақытша жадылы құрылғы, осыған орай индикатордағы сандар клавинаны жібергеннен кейін де сақталады; 2) бұл құрылғы индикатордағы сандарды, әрбір жаңа сан терілгенде, саны солға қарай бір позицияға ығыстрады. Осындай қасиеттеріне байланысты регистрлер көптеген сандық жүйелерде қолданылады.
Жылжымалы регистрді бірнеше триггенрді байланыстра отырып алуға болады. Триггер - жады элементінен тұрады. Оның дәл осы қасиеті ығыструшы регистрлерді жеке логикалық элементтерден немесе триггерлерден жинаудың орнына, бұл құрылғыларды монолитті ИС түрінде алуға болады.

10-сурет. Санау жүйесінде қолданылған ығыструшы регистр

Жылжымалы регистрлер мәліметтерді уақытша сақтау үшін қолданылады. 10-суретте санау жүйесінде қолданылған ығыструшы регистр келтірілген. [7, 26]
Берілген сандық жүйе калькулятор болып табылады. Көңіл аударып қараса ығыструшы регистр уақытша буферлі жады ретінде шифратормен процессор, сондай-ақ процессор мен дешифратор арасында қолданылған. Олардың сандық жүйесінің басқа жерлерінде де қолдануға болады.
Тізбекті ығыструшы регистр 2.2-суретте қарапайым регистр сұлбасы көрсетілген. Бұл триггер төрт D-триггерлерінен жиналған. Мұндай регистр төртразрядты ығыструшы регистр деп аталады. А, В, С, D Мәліметтерінің төрт екілік разрядын сақтауға мүмкіндік береді.

11-сурет. Тізбекті ығыструшы регистр

2.1.-кесте және 11-сурет көмегімен регистр жұмысын қадағалауға болады. Ең алдымен регистрді тазартамыз. (А, В, С, D шығыстарында логикалық 0 деңгейін орнатамыз). Бұл үшін СLR тазарту кірісіне логикалық 0 бі беру керек. Регистрдің алынған жағдайына (күйіне) 2.1-кестенің 1 жолы сәйкес келеді.
Кесте - 2.1 регистр жұмысын қадағалау кестесі

Кіріс импульсінің номері
Q1
Q2
Q3
Q4
...
Qn-1
Qn
0
1
2
3
...
n-2
n-1
n
1
0
0
0
...
0
0
0
0
1
0
0
...
0
0
0
0
0
1
0
...
0
0
0
0
0
0
1
...
0
0
0
...
...
...
...
...
...
...
...
0
0
0
0
...
1
0
0
0
0
0
0
...
0
1
0

Тактілі импульстер келіп түскенге дейін регистр шығыстары 0000 күйінде болады. СLК синхрондаушы кірісіне бірінші импульсті береміз индикатор 1000 санын көрсетеді (2.1-кестенің 3 жолы), себебі ТА триггерінің ақпараттық кірісіндегі тактілі импульстегі логикалық 1 оның Q шығысына ауыстрылады. Енді регистрдің ақпараттық кірісіндегі логикалық 1 кезінде осы бірлік әр тактілі импульспен А разрядына енгізіледі, ал оның алдында енгізілген бірліктер бір позицияға (разряд) оңға қарай (2 және 3 тактілі импульстері; 2.1 - кесте) ығысады. Дәл осындай ақпаратты кіріске логикалық 0 ді беру кезінде осы нөл әрбір тактілі импульспен А разрядына енгізіледі, ал оның алдында енгізілген бірліктер оңға қарай ығысады. (4-8 тактілі импульстері; 2.1 - кесте) 9 тактілі импульс кермес бұрын ақпаратты кірісте 1 орнатылады; ал 10 импульсінен бұрын бұл кіріс 0 ге оралады. 9-13 тактілі импульстер әсері нәтижесінде регистрге енгізілген бірлік индикаторда оңға қарай жылжиды. 2.1 - кестенің 15 жолы 13 ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.