Студопедия — Краткие теоретические сведения. Регистры и счетчики являются наиболее рас­пространенными функциональными узлами последовательностного типа в устройствах вы­числительной техники
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Краткие теоретические сведения. Регистры и счетчики являются наиболее рас­пространенными функциональными узлами последовательностного типа в устройствах вы­числительной техники






Регистры и счетчики являются наиболее рас­пространенными функциональными узлами последовательностного типа в устройствах вы­числительной техники. Они строятся на основе триггеров – элементов, обладающих памятью, и поэтому их состояние оказывается зависимым не только от сигналов, воздействующих на входы в данный момент времени, но также и от предыдущих состояний.

Регистром называют цифровой узел, предназначенный для за­писи и хранения числа. Помимо хранения информации некоторые виды регистров могут преобразовывать информацию, например, из последовательной во времени формы представления в параллельную, сдвигать записанную информацию на один или несколько разрядов в сторону младшего разряда (вправо) или старшего разряда (вле­во), инвертировать код.

В соответствии с назначением различают регистры хранения и регистры сдвига. Важнейшей характеристикой регистров хранения является разряд­ность, которая определяется количеством триггеров для хранения числа. Основу регистра хранения составляют одноступенчатые асин­хронные RS -триггеры, каждый из которых служит для хранения одного разряда (рис. 8.1).

 

       
 
а
 
б

 

 


Рис. 8.1. Регистр хранения:

а – функциональная схе­ма; б – условное обозначение

Регистры сдвига предназначены для преобразования информа­ции путем ее сдвига под воздействием тактовых импульсов. Такие регистры пред­став­ляют совокупности последовательно соединенных триггеров, как правило, двухступен­чатой структуры. Число тригге­ров определяется разрядностью записываемого слова. Различают регистры прямого сдвига (вправо, т. е. в сторону младшего разряда), обратного сдвига (вле­во, т. е. в сторону старшего разряда) и реверсивные, допускающие сдвиг в обоих направлениях.

Наиболее широко распространены регистры сдвига на D -триггерах со статическим управлением (рис. 8.2). Такие регистры имеют один информационный вход, вход для так­товых импульсов (импульсов сдвига) и установочный вход. Выходы в регистре могут быть с каждого разряда для считывания информации одновременно со всех разрядов, т. е. параллельным кодом.

 

б
а
Рис. 8.2. Регистр сдвига:

а – функциональная схе­ма; б – условное обозначение

Запись осуществляется поразрядно со стороны старшего или младшего разряда. Для записи N- разрядного слова необходимы N импульсов сдвига. С помощью регистра сдвига можно осуществлять преобразование информации из последовательной формы представления в параллельную, а если предусмотрена запись информации параллельным кодом, то можно преобразовать информацию из параллельной формы представления в последовательную.

Цифровым счётчиком импульсов называют цифровой узел, который осуществляет счет поступающих на его вход импульсов. Результат счета формируется счетчиком в за­данном коде и может храниться требуемое время.

Счетчики строят на Т -триггерах и JK -триггерах с применением при необходимости логических элементов в цепях межразрядных связей. Количество триггеров N должно быть таким, чтобы множе­ство внутренних состояний счетчика 2N было не меньше максимального числа импульсов, которое должно быть зафиксировано. С приходом очередного счетного импульса изменяется состояние счетчика, которое в заданном коде отображает результат счета.

Считывание результата параллельным N -разрядным кодом может быть произведено после каждого счетного импульса. Если ко­личество счетных импульсов не ограничивать, то счетчик будет работать в режиме деления их числа на коэффициент (модуль) счета КСЧ, равный 2N. Через каждые 2N импульсов он будет возвращать­ся в начальное состояние и снова считать импульсы. Эта операция часто называется пересчетом, а счетчики, ее осуществляющие, – пере­счетными устрой­ствами, либо делителями, либо счетчиками-дели­телями.

Если необходимый коэффициент счета не равен 2N, применяют различные способы сокращения числа внутренних состояний счетчи­ка.
Для построения счетчика применяются не только триггеры со счетным входом, но и D -триггеры, и JK -триггеры двухступенча­той структуры или с динамическим управлением.

Счетчики можно классифицировать по ряду признаков. По на­правлению счета их делят на суммирующие (с прямым счетом), вычитающие (с обратным счетом) и реверсивные. В суммирующих счетчиках с приходом очередного счетного импульса результат уве­личивается на единицу, а в вычитающих – уменьшается на единицу. Реверсивными называются счетчики, которые могут работать как в режиме суммирующего счетчика, так и в режиме вычитающего.

По способу организации переноса различают счетчики с по­следовательным, параллельным и комбинированным (параллельно-последовательным) переносом.

Порядок смены состояний суммирующего счетчика показан в табл. 8.1. В качестве исходного принято состояние, определяемое нулевым уровнем на выходах всех триггеров, т. е. Q1 = Q2 = Q3 = 0. С приходом очередного счетного импульса к содержимому счетчика прибавляется единица.

Из таблицы 8.1 также следует, что триггер первого, самого младшего разряда, на который поступают входные сигналы, должен менять свое состояние каждый раз с при­ходом очередного счетного импульса, а триггер каждого последую­щего разряда – вдвое реже триггера предыдущего разряда.

Описанные порядок смены состояний счетчика и характер про­цесса их установления могут быть реализованы, если счетчик будет построен на последовательно соединен­ных Т -триггерах (рис. 8.3). Каждый по­следую­щий разряд при этом будет переключаться сигналом пере­носа, формируемым на выходе предыдущего разряда. Счетчики, построенные таким образом, получили название счетчиков с последо­вательным переносом.

 

Рис. 8.3. Счетчик с последовательным переносом:

а – функциональная схе­ма; б – условное обозна­чение; в – временные диаграммы

 

Таблица 8.1

Таблица переходов суммирующего счетчика

Номер состояния Q3 Q2 Q1
       

 

Широко применяют триг­геры с прямым динамическим входом, которые для опрокидывания требуют перепада уровня от 0 к 1. При использовании таких триггеров для построения сумми­рующего счетчика с последо­вательным переносом необходимо вход каждого после­дующего триггера соеди­нять с ин­версным вы­хо­дом предыдущего. При­мер такого счетчика на Т -триг­герах, по­лученных из D -триг­геров с динами­че­ским управлением, приве­ден на рис. 8.4.

Вычитающий счетчик с последовательным переносом имеет об­ратный порядок смены состояний: с приходом очередного счетного импульса содержащееся в счетчике число уменьшается на единицу.

 

       
 
а
 
б

 


Рис. 8.4. Счетчик на D –триг­герах с динами­ческим управ­лением:

а – функциональная схе­ма; б – условное обозна­чение

 

Счетчики-делители предназначены для деления числа или ча­стоты повторения импульсов на заданный коэффициент КСЧ . Обыч­но требуемый коэффициент меньше числа состояний счетчика 2N, что обусловливает необходимость исключения «лишних» состояний. Например, для построения счетчика-делителя с КСЧ = 10 необходим четырехразрядный счетчик, число состояний которого следует умень­шить с 16 до 10 исключением шести лишних.

Счетчик-делитель может быть реализован и на D -триггерах. Однако функцио­нальная схема получается более сложной из-за большого числа дополнительных логических элементов. Поэтому для таких делителей предпочтительнее JK -триггеры с входной логикой.

Широкое применение на практике находят делители, построен­ные на основе счетчиков с последовательным переносом, в схему которых вводится обратная связь для исключения лишних состояний. Такой счетчик работает в режиме суммирова­ния или вычитания до некоторого состояния, задаваемого коэффициентом счета КСЧ. Это состояние дешифрируется устройством, на выходе которого формируется сигнал сброса счетчика в исходное нулевое состояние. Сигнал сброса по цепи обратной связи поступает на R -входы всех триггеров одновременно, благодаря чему они устанавливаются в нуль.

На рис. 8.5 приведен счетчик-делитель на JK -триггерах с КСЧ = 10.

 

Рис. 8.5. Счетчик-делитель на 10 с устройством сброса

 

Дешифратором служит логический элемент И. Поскольку из-за наличия на его входе состязаний сигналов возможны сбои в работе счетчика, то к нему добавляется RS -триггер Т 5, который, переключившись, сохраняет на выходе единичный уровень до прихода следующего счетного импульса, возвращаю­щего триггер в нулевое состояние, чем обеспечивается функциональная надежность счетчика. При достижении в счетчике дешифрируемой комбинации 1010 благодаря тому, что входы логического элемента И соединены с выходами второго и четвертого разрядов счетчика, происходит воздействие на RS -триггер, который формирует сигнал сброса, и схема возвращается в исходное состояние.

Функциональные возможности регистров и счетчиков широко используются в различных цифровых устройствах. На основе счетчиков могут быть составлены схемы для временного распределения тактовых импульсов, каким, например, является кольцевой регистр (рис. 8.6).

 

 

 


Рис. 8.6. Кольцевой регистр

 

Временные диаграммы распре­делителя импульсов на кольцевом регистре представлены на рис. 8.7.

 

Рис. 8.7. Временные диаграммы распределителя импульсов
на кольцевом регистре

 

В таком кольцевом регистре с каждым очередным тактовым импульсом единица, предварительно записан­ная в первый триггер T1, передвигается в соседний триггер и т. д. Число вы­ходов распределителя, соответственно, равно числу триггеров в регистре.

 







Дата добавления: 2015-09-04; просмотров: 1199. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Понятие и структура педагогической техники Педагогическая техника представляет собой важнейший инструмент педагогической технологии, поскольку обеспечивает учителю и воспитателю возможность добиться гармонии между содержанием профессиональной деятельности и ее внешним проявлением...

Репродуктивное здоровье, как составляющая часть здоровья человека и общества   Репродуктивное здоровье – это состояние полного физического, умственного и социального благополучия при отсутствии заболеваний репродуктивной системы на всех этапах жизни человека...

Случайной величины Плотностью распределения вероятностей непрерывной случайной величины Х называют функцию f(x) – первую производную от функции распределения F(x): Понятие плотность распределения вероятностей случайной величины Х для дискретной величины неприменима...

Эндоскопическая диагностика язвенной болезни желудка, гастрита, опухоли Хронический гастрит - понятие клинико-анатомическое, характеризующееся определенными патоморфологическими изменениями слизистой оболочки желудка - неспецифическим воспалительным процессом...

Признаки классификации безопасности Можно выделить следующие признаки классификации безопасности. 1. По признаку масштабности принято различать следующие относительно самостоятельные геополитические уровни и виды безопасности. 1.1. Международная безопасность (глобальная и...

Прием и регистрация больных Пути госпитализации больных в стационар могут быть различны. В цен­тральное приемное отделение больные могут быть доставлены: 1) машиной скорой медицинской помощи в случае возникновения остро­го или обострения хронического заболевания...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.012 сек.) русская версия | украинская версия