Лабораторная работа
«Изучение регистров»
1. Схемы, моделирующие
работу регистров по всем пунктам
задания.
2. Временные
диаграммы, поясняющие работу регистров.
3. Проанализировать
работу регистров с помощью программы EWB
"логический анализатор".
1. Регистр
параллельного занесения
При исходном положении ключа K (верхнее положение) индикация
подключается к прямым выходам регистра.
Положение нижних
переключателей 1,2,3 определяет код,
подаваемый на вход
регистра.
Включение 1 и 3 выключателей (нажатие клавиш 1 и 3)
соответствует заносимому коду 101.
В результате загораются соответствующие светоиндикаторы.
При изменении положения переключателя K
на индикаторах
отображается инверсный
код.
2. Сдвигающий регистр
Изменяя частоту генератора
синхроимпульсов в пределах 0.1 до
1 Гц , с помощью переключателя S (клавиша S)
можно заносить
последовательный код.
Контрольные вопросы.
1. Назначение различных типов регистров в вычислительных
устройствах.
Регистр - это электронное устройство
для запоминания (хранения) слова, а также для выполнения над словами некоторых
логических операций.
Регистры выполняют следующие основные операции:
- установка регистра в нулевое состояние (сброс);
- приём слова из другого
регистра;
- передача слова в другой регистр;
- сдвиг вправо и влево на
требуемое число разрядов;
- преобразование последовательного кода в параллельный и
параллельного в последовательный.
2. Какие типы триггеров могут быть использованы для построения
регистров?
Регистры, как правило, строятся на
D-триггерах, т.к. эти триггеры позволяют производить запись информации
однофазным кодом без предварительного "обнуления" по входу D.
3.
Назначение синхросигнала в работе регистров.
Запись информации осуществляется по
фронту синхросигнала. Для правильной работы регистра необходима предварительная
установка и соответствующее удержание данных относительно фронта синхросигнала.
4. Какие дополнительные устройства необходимы для построения
универсального регистра.
2. Используемые элементы программы EWB.
1)
Voltage Source. С помощью этого
источника на вход
триггеров и логических элементов
подается логическая единица.
2) Переключатель (Basic->Switch).
Переключение производится нажатием на клавишу, указанную в скобках над
этим элементом.
3) Логический элемент "И" (Logic gates->2-Input AND gate).
4) Логический элемент "ИЛИ" (Logic gates->2-Input OR gate).
5) Триггер типа D
(Digital->D Flip-Flop) 
6) Светоиндикатор (Indicators->red Prob).
При подаче на этот элемент логической единицы светодиод загорается
красным цветом.
7) Источник прямоугольных
сигналов (Sources->Clock).
Выполняет функцию синхронизатора,
который обеспечивает
одновременность подачи сигналов на входы триггеров.
5. Последовательность действий, выполняемых на регистрах с целью
преобразования параллельного кода в последовательный код и обратно.
Сдвигающие регистры. В регистрах этого типа осуществляется сдвиг слова
влево или вправо на заданное число разрядов.
3а один такт происходит сдвиг на один разряд. Применяются эти peгистры в основном для преобразования
параллельного кода в последовательный и наоборот, а также в арифметических
устройствах при выполнении операций над специальными кодами. Сдвигающие регистры выполняются на D-триггерах.
На рис. 3.2 представлена схема сдвигающего регистра, выполняющего
операцию преобразования последовательного кода в параллельный. Число X=x1x2x3 в последовательном коде поступает на вход D-триггера Т1 старшим разрядом вперёд. При поступлении I-го ТИ x3 записывается в T1. По второму ТИ
x3 переписывается в T2, а в T1 записывается x2 и т.д.
Рис. 3.1
Рис. 3.2
Рис. 3.3
Таким образом, после трёх тактирующих
импульсов всё число окажется записанным в регистр и может быть считано в
параллельном коде с выходов Q1,Q2,Q3 (Y=X) или !Q1, !Q2, !Q3 (Y=!X). Процесс считывания организуется
точно также как и в схеме рис. 3.1
На рис. 3.3 изображена
схема сдвигающего регистра, выполняющего преобразования параллельного кода в
последовательный. Входное слово X=x1x2x3 при P1=[ТИ]=1 и P2=0 записывается в T1T2T3 точно также как и в схеме рис. 3.1. Затем при
P2=[ТИ]=1 и P1=0 происходит перезапись информации из T1 в T2, из T2 в T3 и т.д. Из младшего разряда в старший по каждому тактирующему
импульсу. Таким образом, на входе
последнего разряда Q3
будут последовательно появляться x3,x2,x1, т.е. входное слово X, представленное в параллельном коде
будет преобразовано в выходное слово Y, представленное последовательным
кодом.
В регистрах по схемах
3.1, 3.2, 3.3 количество триггеров в регистре зависят от разрядности
преобразуемого машинного слова. Процесс
записи, считывания и преобразования остаётся таким же, как было описано выше.