Классификация регистров:
По форме представления вводимых чисел регистры бывают:
· параллельные;
·
последовательные.
В параллельный регистр число подаётся одновременно всеми разрядами. Простейший вариант выглядит так: на вход регистра подаётся парафазный код числа, т.е. само число и его инверсия. Очевидно, что необходим триггер, имеющий два входа. Такие регистры обычно строятся на основе простейших синхронных RS-триггеров. Условное обозначение параллельного регистра показано на рисунке 2. Здесь буквами RG показано, что это регистр. Видно, что регистр состоит из двух триггеров, входы первого обозначены S0 и R0, выходы – Q0 и`Q0. Для второго соответственно входы S1 и R1, выходы – Q1 и`Q1. Вход С – это вход сигнала записи (или синхронизирующий, управляющий вход).
Последовательный регистр отличается от параллельного тем, что число подаётся последовательно, разряд за разрядом. На вход подаётся однофазный код числа (без подачи инверсных значений цифр разрядов), следовательно, RS-триггеры не могут быть использованы, нужны триггеры с одним входом, поэтому обычно применяют D-триггеры. Условное обозначение последовательного трёхразрядного регистра показано на рисунке 3.
6.3 Счётчики
Счётчик – это функциональное устройство, предназначенное для счёта поступающих на его вход сигналов. Счётчики строятся на основе триггеров, следовательно, n-разрядный счётчик содержит n триггеров, при этом количество сигналов, которое может подсчитать счётчик, определяется из выражения N = 2n - 1, где n – число триггеров, а минус один, потому что в цифровой технике за начало отсчёта принимается 0. Таким образом, чтобы подсчитать число элементарных автоматов (триггеров), необходимых для построения счётчика, нужно из формулы выразить n: n = log2N. Классификация счётчиковСчётчики можно классифицировать по следующим признакам:1). По основанию системы счисления счётчики делятся на:а) двоичные;б) десятичные (или двоично-десятичные); Большинство счётчиков работают в двоичном коде, то есть считают от 0 до (2n - 1). Например, 4-х разрядный счётчик будет считать от 0 (код 0000) до 15 (код 1111), а 8-ми разрядный – от 0 (код 0000 0000) до 255 (код 1111 1111). После максимального значения кода счётчик по следующему входному импульсу переключается опять в 0, то есть работает по кругу.
4-х разрядный двоично-десятичный счётчик будет считать от 0 (код 0000) до 9 (код 1001), а 8-ми разрядный двоично-десятичный счётчик будет считать от 0 (код 0000 0000) до 99 (код 1001 1001). Двоично-десятичные счётчики применяются реже обычных двоичных счётчиков.
Принцип работы простейшего 3-х разрядного счётчика показан в таблице 1. Сигнал переноса возникает после появления в счётчике последней комбинации 111 и исчезает при установлении в счётчике состояния 000.
Таблица 1 – Таблица состояний 3-х разрядного счётчика
2). По направлению переходов счётчики принято подразделять на:а) суммирующие (когда счёт идет на увеличение);б) вычитающие (счёт идет на уменьшение);в) реверсивные (счётчик может переключаться в процессе работы с суммирования на вычитание и наоборот). 3). По способу организации счёта счётчики подразделяют на:а) асинхронные (или последовательные); б) синхронные (или параллельные). Асинхронные счётчики строятся из простой цепочки триггеров, каждый из которых работает в счётном режиме. Выходной сигнал каждого триггера служит входным сигналом для следующего триггера. Поэтому все разряды (выходы) асинхронного счётчика переключаются последовательно (отсюда название – последовательные счётчики), один за другим, начиная с младшего и заканчивая старшим. Синхронные счётчики характеризуются тем, что все их разряды в пределах одной микросхемы переключаются одновременно, параллельно. Это достигается существенным усложнением внутренней структуры микросхемы по сравнению с простыми асинхронными счётчиками. Синхронные счётчики гораздо быстрее асинхронных. Управление работой синхронного счётчика гораздо сложнее, чем в случае асинхронного счётчика, а количество разрядов синхронных счётчиков обычно не превышает четырех.
6 Шифраторы, дешифраторы
Шифратор или кодер – это логическое устройство, осуществляющее преобразование десятичных чисел в двоичную систему счисления. Классический шифратор имеет m входов и n выходов, при этом между количеством входов и выходов шифратора существует связь: m = 2n. Шифратор с таким количеством входов и выходов называется полным, но используются такие шифраторы достаточно редко, так как в большинстве случаев достаточно меньшего количества входов, т.е. m << 2n.Шифраторы используются для преобразования в двоичную систему счисления относительно небольших десятичных чисел. Шифраторы широко используются в разнообразных устройствах ввода информации, например, в клавиатуре, каждая клавиша которой связана с определённым входом шифратора. При нажатии на клавишу подаётся сигнал на соответствующий вход шифратора, и на его выходе возникает двоичное число, соответствующее выгравированному на клавише символу.
Условное обозначение шифратора показано на рисунке 4. Символ CD образован из букв, входящих в английское слово coder (кодер). Шифратор называется 8-3, так как имеет 8 входов и 3 выхода. Входы показаны слева, они обозначаются десятичными цифрами 0, 1, 2, …, 9, выходы шифратора – справа. Цифрами 1, 2, 4, обозначены весовые коэффициенты двоичных разрядов, соответствующие отдельным выходам.
Дешифратором или декодером (decoder) называют кодирующее устройство, преобразующее двоичный код в десятичный. На вход дешифратора подается двоичное число. Сигнал появляется на выходе, номер которого соответствует поданному на вход двоичному числу.Если декодер имеет n входов, m выходов и использует все возможные наборы входных данных, то m=2n. Такой декодер называется полным. Как и полные шифраторы, полные дешифраторы используются редко, поэтому чаще всего для дешифраторов справедлива формула m << 2n.
Входы декодера нумеруют не порядковыми номерами, а в соответствии с весами двоичных разрядов 1, 2, 4, 8. Выходы нумеруются десятичными числами, соответствующими отдельным комбинациям входных сигналов. Условное обозначение дешифратора 3-8 (3 входа и 8 выходов) показано на рисунке 5.
Дешифраторы часто имеют разрешающий вход Е (от англ. enable – давать возможность). При Е=1 дешифратор работает как обычно, при Е=0 на всех выходах устанавливаются неактивные уровни независимо от поступившего кода (см. рис. 5). В схемах дешифраторы обозначаются DC.
6.5 Сумматоры
Сумматор – цифровое устройство, выполняющее операции арифметического сложения над числами.
Если сумматор предназначен для сложения двух входных двоичных кодов, то выходной код будет равен арифметической сумме этих двух входных кодов. Например, если один входной код = 7 (0111), а второй = 5 (0101), то суммарный код на выходе будет = 12 (1100).
При необходимости сумматоры с помощью некоторых вспомогательных операций могут выполнять алгебраическое сложение, вычитание, умножение, деление, сравнение и другие действия с числами.