Регистр – принцип работы

Практически вся цифровая техника оснащается процессорами и блоками оперативной памяти, помогающими записывать и обрабатывать полученную информацию. Функциональной единицей логических и запоминающих устройств является регистр, принцип работы которого основывается на способности его составных элементов (триггеров) принимать определенные состояния, за счет чего формируется двоичный код.

Классификация и функции

Обычно регистры подразделяются на накопительные и сдвигающие. Последние классифицируются по следующим типам:

• параллельные — информация записывается на все триггеры одновременно, и так же происходит ее считывание;
• последовательные — первый бит информации задается в первую ячейку памяти, а затем смещается на следующие по мере поступления новых битов;
• комбинированные — сочетают соединения обоих видов.

Регистры характеризуются особой работоспособностью, которая расширяет функциональность обычной памяти. В некотором смысле запоминающее действие в них дополняется функциями, относящимися к аппаратному обеспечению.

Типично подобные устройства находят применение в качестве буферного хранилища, например, для модемов или видеокарт, для реализации интерфейса ввода-вывода, отладки и запуска, а также для опознания состояний периферийных устройств.

Наиболее часто встречаются регистровые комплексы, состоящие из D-триггеров, которые имеют по меньшей мере два входа. Количество элементов в цепи зависит от разрядности машинного слова, являющегося единицей передачи информации для конкретного прибора.

Работа регистра

Рассмотрим работу регистра, состоящего из четырех триггеров. Каждый из них имеет контакт для входного сигнала. Также имеется общий синхронизирующий вход, использующийся частично для установки устройства в исходное состояние.

В параллельной схеме запись битов осуществляется одновременно путем подачи электросигнала на входы D. При наличии сигнала соответствующий запоминающий элемент переходит в состояние 1; если сигнал отсутствует, положение остается равным значению 0. Такие же логические значения устанавливаются на выходах Q, предназначенных для считывания записанной информации.

В физическом отношении состояние триггера определяется уровнем напряжения на его выходах. В зависимости от конструкции установки памяти, высокое напряжение может представлять 1, а низкое — 0, или наоборот.

При последовательной записи сдвиг значений происходит с каждым импульсом тактового сигнала. С помощью сдвигового алгоритма код последовательного типа может преобразовываться в параллельный код.

checheninfo.ru