Регистры. 
Информатика

Назначение регистров

Регистром называют последовательностное устройство, выполненное на триггерах того или иного типа. Его основной функцией является хранение данных (информации) в виде N-разрядного двоичного кода. Двоичный код фиксируется на N триггерах. Занесение новых данных в регистр называется операцией записи (записью), вывод данных из регистра — операцией считывания (считыванием). Обмен информацией между регистром и внешними устройствами может происходить в последовательном и (или) параллельном кодах.

Классификация регистров

По способу записи/считывания данных различают: последовательные, параллельные и комбинированные регистры.

По функциональному признаку регистры разделяют на две большие группы:

• • регистры хранения, выполняющие только одну — основную функцию;
• • регистры сдвига, выполняющие, помимо хранения, сдвиг информации вдоль регистра. Среди регистров последней группы выделяют реверсивные регистры, позволяющие сдвигать информацию в обе стороны.

Рассмотрим особенности основных типов регистров, иллюстрируя принципы их построения и работы для N= 4.

Последовательные регистры

В регистрах этого типа запись и считывание выполняются в последовательном коде. В процессе записи данные заносятся в триггеры последовательно во времени бит за битом, при считывании также бит за битом выводятся из регистра. Последовательные регистры имеют один информационный вход X и один выход Y, вход С записи/считывания, вход R начальной установки триггеров регистра в нулевое состояние (сброса). При записи и считывании осуществляются перемещение (сдвиг) информации вдоль регистра. Поэтому последовательные регистры также называют сдвигающими.

Схема 4-разрядного регистра, построенного на D-триггерах с асинхронными /?5-входами, приведена на рис. 3.27, а.

В приведенной схеме RS-входы задействованы для сброса регистра путем подачи на каждый триггер сигналов R = 0, 5 1. =.

Правила работы JV-разрядного регистра отражены в табл. 3.10. При этом следует иметь в виду, что п = 1, …, JV — 1, выход <2″ при п = JV — 1 является выходом регистра (рис. 3.27). Особенности основных режимов регистра:

• сброс регистра производится сигналом R = 0, при этом состояние тактового С и информационного X входов.

Рис. 3.27. Схема последовательного регистра (а) и состояния входных данных, триггеров регистра и выходных данных в режимах записи/считывания (б)

может быть любым (Ф = 0 или 1). На выходах всех триггеров устанавливается нулевой сигнал (¾ = Q, = 0);

Таблица 3.10

Входы.			Выходы триггеров.		Режим.
R	С	X
	Ф.	Ф.			Сброс.
					Хранение.
					Запись-сдвиг; считывание.

• • при R = 1, С= 0 регистр находится в режиме хранения, в котором на выходах триггеров сохраняются сигналы Q^_1, поступившие на предыдущем такте. Состояние информационного входа X может быть любым. Подлежащий записи входной сигнал Хк следует устанавливать в этом режиме, так как состояние входов триггеров Т0 — TN_ t не влияет на их выходы;
• • при R = 1, Ск = 1 установленный ранее входной сигнал .X*-1 появится на выходе (¾ триггера Г0. На выходе Q, триггера Тп появится сигнал Qkn~_ с выхода триггера Тп_, который был записан на (к — 1)-м такте. Таким образом, при Ск = 1 можно одновременно записывать, сдвигать и считывать информацию.

Работа последовательного регистра в режиме записи/ считывания показана на рис. 3.27, б. В исходном состоянии в регистре хранился код 1001. За четыре такта в регистр записан код 1010, а код 1001 выведен из регистра.