Register (digital teknik)

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 10 februari 2020; kontroller kräver 13 redigeringar .

Ett register  är en anordning för att skriva, lagra och läsa n -bitars binära data och utföra andra operationer på dem [1] .

Registret är en ordnad uppsättning vippor , vanligtvis D-vippor , vars antal motsvarar antalet bitar i ordet . En kombinerad digital enhet kan kopplas till registret , med hjälp av vilken vissa operationer utförs på ord.

Basen för byggnadsregister är: D-vippa , RS-vippa , JK-vippa .

Operationer i register

Följande operationer är typiska:

• ta emot ett ord i registret (ställa in tillståndet );
• överföra ett ord från ett register;
• ordskiftning åt vänster eller höger med ett givet antal bitar i skiftregistren;
• konvertering av en seriell kod för ett ord till en parallell kod och vice versa;
• ställa in registret till utgångsläget (återställning).

Klassificering av register

Register klassificeras [2] enligt följande typer:

• lagring (minnesregister, lagring) [3] [4] ;
• växling eller växling [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] .

I sin tur är skiftregistren uppdelade:

• enligt metoden för input-output information:
  • parallell: information skrivs och läses samtidigt till alla ingångar och från alla utgångar [16] ;
  • sekventiell: information skrivs och läses in i den första triggern, och informationen som fanns i denna trigger skrivs över till nästa - samma sak händer med resten av triggern [17] [18] ;
  • kombinerad;

• i riktning mot informationsöverföring:
  • enkelriktad;
  • reversibel [19] [20] .

Registertyper

Register särskiljs av typen av inmatning (laddning, mottagning) och utmatning (uppladdning, utfärdande) information:

1. Med sekventiell inmatning och utmatning av information
2. Med parallell in- och utmatning av information
3. Med parallell ingång och seriell utgång. Till exempel: SN74LS165J(N), SN74166J(N), SN74LS166J(N)
4. Med seriell ingång och parallell utgång. Till exempel: SN7416J(N), SN74LS164J(N), SN74LS322J(N), SN74LS673J(N)

Användningen av vippor med spärrar med tre tillstånd vid utgången, ökad (jämfört med standardmikrokretsar i serien) belastningskapacitet tillåter användning ( i mikroprocessorsystem med ryggradsorganisation ) av register direkt på ryggraden som register, buffertregister, I/O-register, stamnätssändare etc. utan extra gränssnittskretsar.

Utöver de binära registren som beskrivits ovan kan registret också baseras på ett annat talsystem , såsom ternär eller decimal .

Parallella register

I parallella (statiska) register utbyter inte bitkretsar data med varandra. Gemensamt för bitarna är vanligtvis klocka, återställa / ställa in, mata ut eller ta emot behörigheter, det vill säga styrkretsar. Ett exempel på en statisk registerkrets byggd på typ D vippor med direkta dynamiska ingångar, med återställningsingångar och tredjetillståndsutgångar styrda av EZ-signalen.

Skift (seriella) register

Skiftregister (eller sekventiella (skift)register ) är en kedja av bitkretsar som är sammankopplade med överföringskretsar. Huvuddriftssättet är förskjutningen av kodens bitar från en trigger till en annan för varje puls av klocksignalen. I enkelcykelregister med en förskjutning en bit åt höger skiftas ordet när en klocksignal kommer . Ingången och utgången är seriella ( Engelska  Data Serial Right, DSR ).

Enligt synkroniseringskraven i skiftregister som inte har logiska element i inter-bit-anslutningar, kan enstegs nivåstyrda triggers inte användas, eftersom vissa vippor kan växla upprepade gånger under aktiveringsnivån för klocksignalen, vilket är oacceptabel. Uppkomsten av logiska element i inter-bit-anslutningar, och ännu mer, logiska kretsar av icke-enhetsdjup, förenklar uppfyllandet av villkoren för drift av register och utökar utbudet av triggertyper som är lämpliga för dessa kretsar. Flercykelskiftregister styrs av flera klockor. Av dessa är de mest kända push-pull med huvud- och tilläggsregistren, byggda på enkla enstegs nivåkontrollerade flip-flops. Vid cykel Cl skrivs innehållet i huvudregistret om till ett ytterligare, och vid cykel C2 återgår det till huvudregistret, men redan till angränsande bitar, vilket motsvarar en ordförskjutning. När det gäller utrustningskostnader och hastighet är detta alternativ nära ett encykelregister med tvåstegs vippor.

Exempel:

• SN74ALS164 (KR1533IR8) är ett åttabitars skiftregister med seriell laddning och parallell urladdning. Den är utrustad med två ingångar, A och B, som gör det möjligt att låsa en av dem (ställa in den på en låg spänningsnivå på den positiva kanten av klockpulsen), för att utföra datainmatning i seriell kod på den andra ingången.
• SN74ALS165 (KR1533IR9), SN74ALS166 (KR1533IR10) - åttabitars skiftregister med sekventiell avlastning, som fungerar i två lägen: parallell belastning och skift,
• SN74198 (KR155IR13) är ett åttabitars reversibelt skiftregister med fyra driftlägen: parallellladdning, vänsterväxling, högerväxling och blockering.
• SN74LS295 (KR1533IR16) är ett fyrabitars skiftregister med parallellladdning och tre utgångstillstånd, som har tre driftlägen: parallellladdning, vänsterskift och blockering. Baserat på registret kan ett omvänt skiftregister byggas med sekventiell datainmatning och vänster och höger skiftlägen [21] .
• 74HC595N (KR1564IR52) är ett åtta-bitars låsbart skiftregister som kan kombineras parallellt eller seriellt med tre utgångslägen: hög, låg och hög impedans.

Processorregister

Behandlande register skiljer sig efter syftet med:

• ackumulator - används för att lagra mellanresultat av aritmetiska och logiska operationer och I/O-instruktioner;
• flagga  - lagra tecken på resultaten av aritmetiska och logiska operationer;
• allmänt syfte - lagra operander av aritmetiska och logiska uttryck, index och adresser;
• index  - lagra indexen för käll- och målelementen i arrayen ;
• pekare  - lagra pekare till speciella minnesområden (pekare för nuvarande operation, baspekare, stackpekare);
• segment  - lagra adresser och väljare av minnessegment;
• chefer - lagra information som styr processorns tillstånd, samt adresser till systemtabeller.

Ternära register

Ternära register är byggda på ternära flip-flops . Liksom ternära vippor, kan ternära register vara av olika ternära kodningssystem för ternära data (ternära siffror): tre-nivå entråd, två-nivå tvåsiffrig tvåtråd, två-nivå tresiffrig en-en tre -tråd, två-nivå tre-siffrig en-noll tre-tråd, etc.

Bilden till höger visar ett diagram över ett nio-bitars parallellt statiskt grindat ternärt dataregister på tre tre-bitars parallella statiska grindade ternära dataregister i ett trebitars en-enhetssystem av ternära logiska element (linjer med beteckningen 3B: tretråd), som har en kapacitet i det exponentiella positionella ternära talsystemet av tal (koder).

Se även

• Utlösare
• Räknare (elektronik)
• Huggorm
• Halvhuggorm
• Kodare (elektronik)
• Avkodare
• Multiplexer (elektronik)
• Demultiplexerare
• Digital komparator
• Logiska element

Anteckningar

1. ↑ Gabrielyan Sh., Vakhtina E. Elektroteknik och elektronik. Riktlinjer. - Stavropol: Argus, 2013. - S. 32. - ISBN 978-5-9596-0837-8 .
2. ↑ http://wiki.miem.edu.ru/index.php/Circuit Engineering: Föreläsningar Arkivkopia daterad 17 januari 2010 på Wayback Machine Kapitel 11 Avsnitt 1.1 11.1 Klassificering av register
3. ↑ http://www.intuit.ru/department/hardware/archhard2/2/2.html Arkiverad 25 februari 2008 på Wayback Machine Internet University of Information Technology. Arkitektur och organisation av datorer. V.V. Gurov, V.O. Chukanov. 2. Föreläsning: Datorns huvudfunktioner, del 2. Lagringsregister. Fig.2.5. Fyrabitars lagringsregisterstruktur med asynkron inställning till 0 -ingång . Fig.2.6. Konventionell grafisk beteckning för ett 4-bitars lagringsregister med en asynkron inställningsingång till 0
4. ↑ http://www.bashedu.ru/perspage/wsap/posobie/chapter3/6.htm  (otillgänglig länk) Grunderna i digital elektronik. 3.6. Register. Förvaringsregister. Fig.3.25. Funktionsdiagram över huvudtyperna av register. Ris. 3,26. Lagringsregister, på D-vippor synkroniserade med klocknivån (a), kant (b) och på RS-vippor synkroniserade med kanten (c)
5. ↑ http://www.gsm-guard.net/glossary/_r.htm Arkiverad 6 januari 2009 på Wayback Machine -ordlistan. Skift register
6. ↑ http://kpe.hww.ru/spravka_circuitry/rs.htm Arkiverad 17 november 2007 på Wayback Machine Shift-registren
7. ↑ http://dssp.karelia.ru/~ivash/ims/t12/TEMA6.HTM Arkiverad 9 juni 2009 i Wayback Machine Shift-registren. Figur 1. Skiftregister på JK flip-flops
8. ↑ http://www.airalania.ru/airm/147/53/index.shtml Arkiverad 6 mars 2009 på Wayback Machine 6.1. Skiftregister och ringräknare
9. ↑ http://www.intuit.ru/department/hardware/archhard2/2/2.html Arkiverad 25 februari 2008 på Wayback Machine Internet University of Information Technology. Arkitektur och organisation av datorer. V.V. Gurov, V.O. Chukanov. 2. Föreläsning: Datorns huvudfunktioner, del 2. Skiftregister. Fig.2.7. Skiftregisterstruktur. Fig.2.8. Konventionell grafisk beteckning för ett fyrabitars skiftregister med en asynkron inställningsingång till 0
10. ↑ http://dfe3300.karelia.ru/koi/posob/log_basis/registr2.html Arkivexemplar daterad 20 augusti 2009 på Wayback Machine Computer logical foundations. Parallella skiftregister. Fig.9.1 Strukturdiagram av ett 4-bitars parallellringregister. Fig.9.2. 4-bitars ringregisterlogik
11. ↑ http://www.bashedu.ru/perspage/wsap/posobie/chapter3/6.htm  (otillgänglig länk) Grunderna i digital elektronik. 3.6. Register. skiftregister. Ris. 3.27. Skiftregister på D-vippa a), RS-vippa b) och kombinerat register på D-vippa
12. ↑ http://www.texnic.ru/tools/cif_ms/7.html Arkiverad 6 december 2008 på Wayback Machine 7.REGISTERS. 7.1. skiftregister. Ris. 248. Tolvbitars skiftregister
13. ↑ http://shema.relline.ru/main/lections/second/Reg_sdwig Arkiverad 25 maj 2009 på MGIEM Wayback Machine . Kretslopp. Föredrag. skiftregister. Implementering av skiftregister på encykels RS-vippor. Tretakts skiftregister
14. ↑ http://www.exponenta.ru/educat/systemat/1006/3_projects/vavilkin_kornilov.asp Arkivkopia daterad 23 maj 2009 på Wayback Machine Fig.2 Skiftregister som består av fyra D-vippor. Fig. 3 Ett typiskt skiftregister som består av fyra JK-vippor. Fig.5 Laddar data till skiftregistret med hjälp av parallell ingång.
15. ↑ http://it.fitib.altstu.ru/neud/shemotechnika/index.php?doc=teor&st=141 Arkiverad 6 januari 2014 på Wayback Machine 12.1.1. skift register
16. ↑ http://www.texnic.ru/tools/cif_ms/7.html Arkiverad 6 december 2008 på Wayback Machine 7.REGISTERS. Fig. 208. parallellt register
17. ↑ http://www.texnic.ru/tools/cif_ms/7.html Arkiverad 6 december 2008 på Wayback Machine 7.REGISTERS. Fig. 209. Serieregister
18. ↑ http://kt1bladerunner.livejournal.com/1339.html Seriellt skiftregister. Fig.6 Strukturdiagram över ett 4-bitars parallellringregister. Ris. 7. Logikdiagram över ett 4-bitars parallellringregister
19. ↑ http://www.erudition.ru/referat/ref/id.36006_1.html Arkivexemplar av 4 februari 2009 på Wayback Machine 16-bitars omvända skiftregister
20. ↑ http://www.texnic.ru/tools/cif_ms/7.html Arkiverad 6 december 2008 på Wayback Machine 7.REGISTERS. Fig. 210. omvänt register
21. ↑ Pukhalsky G. I. , Novoseltseva T. Ya. Digitala enheter: Lärobok för universitet . - St Petersburg. : Yrkeshögskola, 1996. - S.  600 . — 885 sid. — ISBN 5-7325-0359-5 .

Litteratur

• Henry S. Warren, Jr. Kapitel 2: Grunderna // Algoritmiska knep för programmerare = Hacker's Delight. - M . : "Williams" , 2007. - S. 288. - ISBN 0-201-91465-4 .
• Nefedov A.V., Savchenko A.M., Feoktistov Yu.F. Under redaktion av Shirokov Yu.F. Avsnitt 3. Digitala integrerade kretsar och deras elektriska parametrar // Utländska integrerade kretsar för industriell elektronisk utrustning: en handbok. - M. : Energoatomizdat, 1989. - 288 sid. — ISBN 5-283-01540-8 .
• Petrovsky I.I., Pribylsky A.V., Troyan A.A., Chuvelov V.S. Den funktionella sammansättningen av mikrokretsar i KR1533-serien: 5. Register; Den funktionella sammansättningen av mikrokretsar i KR1554-serien: 4. Register // Logiska IC:er KR1533, KR1554. Katalog. - M. : Binom LLP, 1993. - 497 sid. — ISBN 5-85959-045-5 .
• Averchenkov O. E. Circuitry: utrustning och program. - M. : DMK Press, 2012. - 588 sid. - ISBN 978-5-94074-402-3 .

Länkar

• Metodiska instruktioner. Registrera forskning