Register (digital teknologi)

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 10. februar 2020; checks kræver 13 redigeringer .

Et register  er en enhed til at skrive, gemme og læse n - bit binære data og udføre andre operationer på dem [1] .

Registeret er et ordnet sæt af flip- flops , normalt D-flip-flops , hvis antal svarer til antallet af bit i ordet . En kombinationsdigital enhed kan forbindes med registret , ved hjælp af hvilken visse operationer udføres på ord.

Grundlaget for bygningsregistre er: D-flip-flops , RS-flip-flops , JK-flip-flops .

Operationer i registre

Følgende operationer er typiske:

• modtagelse af et ord i registret (indstilling af tilstanden );
• overførsel af et ord fra et register;
• ordskift til venstre eller højre med et givet antal bit i skifteregistrene;
• konvertering af en seriel kode af et ord til en parallel og omvendt;
• indstilling af registret til den oprindelige tilstand (nulstilling).

Klassifikation af registre

Registrene er klassificeret [2] efter følgende typer:

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

Til gengæld er skifteregistrene opdelt:

• i henhold til metoden for input-output information:
  • parallel: information skrives og læses samtidigt til alle indgange og fra alle udgange [16] ;
  • sekventiel: information skrives og læses ind i den første trigger, og informationen, der var i denne trigger, overskrives til den næste - det samme sker med resten af ​​triggerne [17] [18] ;
  • kombineret;

• i retning af informationsoverførsel:
  • ensrettet;
  • reversibel [19] [20] .

Registertyper

Registrene er kendetegnet ved typen af ​​input (indlæsning, modtagelse) og output (upload, udstedelse) information:

1. Med sekventiel input og output af information
2. Med parallel input og output af information
3. Med parallel indgang og seriel udgang. For eksempel: SN74LS165J(N), SN74166J(N), SN74LS166J(N)
4. Med seriel indgang og parallel udgang. For eksempel: SN7416J(N), SN74LS164J(N), SN74LS322J(N), SN74LS673J(N)

Brugen af ​​flip-flops med låse med tre tilstande ved udgangen, øget (sammenlignet med standard mikrokredsløb i serien) belastningskapacitet tillader brugen ( i mikroprocessorsystemer med backbone-organisation ) af registre direkte på backbone som registre, bufferregistre, I/O registre, backbone transmitter og etc. uden yderligere interface kredsløb.

Ud over de binære registre beskrevet ovenfor, kan registret også være baseret på et andet talsystem , såsom ternær eller decimal .

Parallelle registre

I parallelle (statiske) registre udveksler bitkredsløb ikke data med hinanden. Fælles for bitsene er normalt clock, reset/set, output eller receive permissions, det vil sige styrekredsløb. Et eksempel på et statisk registerkredsløb bygget på type D flip-flops med direkte dynamiske indgange, med nulstillingsindgange og tredjetilstandsudgange styret af EZ-signalet.

Skift (serielle) registre

Skifteregistre (eller sekventielle (skifte) registre ) er en kæde af bitkredsløb forbundet med overførselskredsløb. Hoveddriftsmåden er skiftet af kodens bits fra en trigger til en anden for hver impuls af ursignalet. I enkeltcyklusregistre med et skift en bit til højre forskydes ordet, når der kommer et clocksignal . Input og output er serielle ( engelsk  Data Serial Right, DSR ).

I henhold til synkroniseringskravene i skifteregistre, der ikke har logiske elementer i inter-bit forbindelser, kan et-trins niveaustyrede triggere ikke anvendes, da nogle flip-flops kan skifte gentagne gange under aktiveringsniveauet for kloksignalet, hvilket er uacceptabelt. Forekomsten af ​​logiske elementer i inter-bit-forbindelser, og endnu mere, logiske kredsløb med ikke-enhedsdybde, forenkler opfyldelsen af ​​betingelserne for registres funktionalitet og udvider udvalget af triggertyper, der er egnede til disse kredsløb. Flercyklusskifteregistre styres af flere ure. Af disse er de mest kendte push-pull med hoved- og ekstraregistrene, bygget på simple et-trins niveaukontrollerede flip-flops. Ved cyklus C1 omskrives indholdet af hovedregistret til et yderligere, og ved cyklus C2 vender det tilbage til hovedregistret, men allerede til nabobit, hvilket svarer til et ordskift. Med hensyn til udstyrsomkostninger og hastighed er denne mulighed tæt på et enkelt-cyklus register med to-trins flip-flops.

Eksempler:

• SN74ALS164 (KR1533IR8) er et otte-bit skifteregister med seriel indlæsning og parallel aflæsning. Den er udstyret med to indgange, A og B, som gør det muligt at låse den ene af dem (indstille den til et lavt spændingsniveau på den positive kant af urimpulsen), for at udføre datainput i seriel kode på den anden indgang.
• SN74ALS165 (KR1533IR9), SN74ALS166 (KR1533IR10) - otte-bit skifteregister med sekventiel aflæsning, der fungerer i to tilstande: parallel belastning og skift,
• SN74198 (KR155IR13) er et otte-bit reversibelt skifteregister med fire driftstilstande: parallel læsning, venstre skift, højre skift og blokering.
• SN74LS295 (KR1533IR16) er et fire-bit skifteregister med parallel læsning og tre udgangstilstande, som har tre driftstilstande: parallel læsning, venstre skift og blokering. Baseret på registeret kan der bygges et omvendt skifteregister med sekventiel datainput og venstre og højre skiftetilstand [21] .
• 74HC595N (KR1564IR52) er et otte-bit låsbart skifteregister, der kan kombineres parallelt eller serielt med tre udgangstilstande: høj, lav og høj impedans.

Processor registre

Efter formål adskiller processorregistre sig i:

• akkumulator - bruges til at gemme mellemresultater af aritmetiske og logiske operationer og I/O-instruktioner;
• flag  - gemme tegn på resultaterne af aritmetiske og logiske operationer;
• generelle formål - gemme operander af aritmetiske og logiske udtryk, indekser og adresser;
• indeks  - gemmer indekserne for kilde- og målelementerne i arrayet ;
• pointer  - gem pointere til specielle hukommelsesområder (aktuel operation pointer, basis pointer, stack pointer);
• segment  - gem adresser og vælgere af hukommelsessegmenter;
• ledere - gemmer information, der styrer processorens tilstand, samt adresser på systemtabeller.

Ternære registre

Ternære registre er bygget på ternære flip-flops . Ligesom ternære flip-flops kan ternære registre være af forskellige ternære kodningssystemer for ternære data (ternære cifre): tre-niveau enkelt-leder, to-niveau to-cifret to-leder, to-niveau tre-cifret en-en tre -wire, to-niveau tre-cifret en-nul tre-leder osv.

Figuren til højre viser et diagram af et ni-bit parallelt statisk gated ternært dataregister på tre tre-bit parallelle statiske gated ternære dataregistre i et tre-bit en-enhedssystem af ternære logiske elementer (linjer med betegnelsen 3B: tre-leder), der har en kapacitet i det eksponentielle positionelle ternære talsystem af tal (koder).

Se også

• Udløser
• Tæller (elektronik)
• Hugorm
• Halv hugorm
• Encoder (elektronik)
• Dekoder
• Multiplexer (elektronik)
• Demultiplekser
• Digital komparator
• Logiske elementer

Noter

1. ↑ Gabrielyan Sh., Vakhtina E. Elektroteknik og elektronik. Retningslinier. - Stavropol: Argus, 2013. - S. 32. - ISBN 978-5-9596-0837-8 .
2. ↑ http://wiki.miem.edu.ru/index.php/Circuit Engineering: Lectures Arkivkopi dateret 17. januar 2010 på Wayback Machine Kapitel 11 Afsnit 1.1 11.1 Klassifikation af registre
3. ↑ http://www.intuit.ru/department/hardware/archhard2/2/2.html Arkiveret 25. februar 2008 på Wayback Machine Internet University of Information Technology. Arkitektur og organisering af computere. V. V. Gurov, V. O. Chukanov. 2. Foredrag: Computerens hovedfunktionselementer, del 2. Lagerregister. Fig.2.5. Fire-bit lagerregisterstruktur med asynkront sat til 0 input . Fig.2.6. Traditionel grafisk betegnelse af et 4-bit lagerregister med en asynkron indstillingsindgang til 0
4. ↑ http://www.bashedu.ru/perspage/wsap/posobie/chapter3/6.htm  (utilgængeligt link) Grundlæggende om digital elektronik. 3.6. Registre. Opbevaringsregistre. Fig.3.25. Funktionelle diagrammer over hovedtyperne af registre. Ris. 3,26. Lagerregistre, på D-flip-flops synkroniseret med clock-niveauet (a), kant (b) og på RS-flip-flops synkroniseret med kanten (c)
5. ↑ http://www.gsm-guard.net/glossary/_r.htm Arkiveret 6. januar 2009 på Wayback Machine Glossary. Skift register
6. ↑ http://kpe.hww.ru/spravka_circuitry/rs.htm Arkiveret 17. november 2007 på Wayback Machine Shift-registrene
7. ↑ http://dssp.karelia.ru/~ivash/ims/t12/TEMA6.HTM Arkiveret 9. juni 2009 på Wayback Machine Shift-registrene. Fig.1. Skifteregistre på JK flip-flops
8. ↑ http://www.airalania.ru/airm/147/53/index.shtml Arkiveret 6. marts 2009 på Wayback Machine 6.1. Skifteregistre og ringetællere
9. ↑ http://www.intuit.ru/department/hardware/archhard2/2/2.html Arkiveret 25. februar 2008 på Wayback Machine Internet University of Information Technology. Arkitektur og organisering af computere. V. V. Gurov, V. O. Chukanov. 2. Foredrag: Computerens hovedfunktionselementer, del 2. Skifteregister. Fig.2.7. Skiftregisterstruktur. Fig.2.8. Traditionel grafisk betegnelse af et 4-bit skifteregister med en asynkron indstillingsindgang til 0
10. ↑ http://dfe3300.karelia.ru/koi/posob/log_basis/registr2.html Arkivkopi dateret 20. august 2009 på Wayback Machine Computers logiske grundlag. Parallelle skifteregistre. Fig.9.1 Strukturdiagram af et 4-bit parallelt ringregister. Fig.9.2. 4-bit ringregisterlogik
11. ↑ http://www.bashedu.ru/perspage/wsap/posobie/chapter3/6.htm  (utilgængeligt link) Grundlæggende om digital elektronik. 3.6. Registre. skifteregistre. Ris. 3,27. Skifteregistre på D-flip-flops a), RS-flip-flops b) og kombineret register på D-flip-flops
12. ↑ http://www.texnic.ru/tools/cif_ms/7.html Arkiveret 6. december 2008 på Wayback Machine 7.REGISTERS. 7.1. skifteregistre. Ris. 248. Tolv-bit skifteregister
13. ↑ http://shema.relline.ru/main/lections/second/Reg_sdwig Arkiveret 25. maj 2009 på MGIEM Wayback Machine . Kredsløb. Forelæsninger. skifteregistre. Implementering af skifteregistre på single-cycle RS flip-flops. Tretakts skifteregister
14. ↑ http://www.exponenta.ru/educat/systemat/1006/3_projects/vavilkin_kornilov.asp Arkivkopi dateret 23. maj 2009 på Wayback Machine Fig.2 Skifteregister sammensat af fire D-flip-flops. Fig. 3 Et typisk skifteregister bestående af fire JK flip-flops. Fig.5 Indlæsning af data i skifteregisteret ved hjælp af parallel input.
15. ↑ http://it.fitib.altstu.ru/neud/shemotechnika/index.php?doc=teor&st=141 Arkiveret 6. januar 2014 på Wayback Machine 12.1.1. skifteregister
16. ↑ http://www.texnic.ru/tools/cif_ms/7.html Arkiveret 6. december 2008 på Wayback Machine 7.REGISTERS. Fig.208. parallelregister
17. ↑ http://www.texnic.ru/tools/cif_ms/7.html Arkiveret 6. december 2008 på Wayback Machine 7.REGISTERS. Fig.209. Serieregister
18. ↑ http://kt1bladerunner.livejournal.com/1339.html Seriel skifteregister. Fig.6 Strukturdiagram af et 4-bit parallelt ringregister. Ris. 7. Logisk diagram af et 4-bit parallelt ringregister
19. ↑ http://www.erudition.ru/referat/ref/id.36006_1.html Arkivkopi af 4. februar 2009 på Wayback Machine 16-bit omvendt skifteregister
20. ↑ http://www.texnic.ru/tools/cif_ms/7.html Arkiveret 6. december 2008 på Wayback Machine 7.REGISTERS. Fig.210. omvendt register
21. ↑ Pukhalsky G. I. , Novoseltseva T. Ya. Digitale enheder: Lærebog for universiteter . - Sankt Petersborg. : Polyteknisk Læreanstalt, 1996. - S.  600 . — 885 s. — ISBN 5-7325-0359-5 .

Litteratur

• Henry S. Warren, Jr. Kapitel 2: Det grundlæggende // Algoritmiske tricks for programmører = Hacker's Delight. - M . : "Williams" , 2007. - S. 288. - ISBN 0-201-91465-4 .
• Nefedov A.V., Savchenko A.M., Feoktistov Yu.F. Under redaktion af Shirokov Yu.F. Afsnit 3. Digitale integrerede kredsløb og deres elektriske parametre // Udenlandske integrerede kredsløb til industrielt elektronisk udstyr: en håndbog. - M. : Energoatomizdat, 1989. - 288 s. — ISBN 5-283-01540-8 .
• Petrovsky I.I., Pribylsky A.V., Troyan A.A., Chuvelov V.S. Den funktionelle sammensætning af mikrokredsløb i KR1533-serien: 5. Registre; Den funktionelle sammensætning af mikrokredsløb i KR1554-serien: 4. Registre // Logiske IC'er KR1533, KR1554. Vejviser. - M. : Binom LLP, 1993. - 497 s. — ISBN 5-85959-045-5 .
• Averchenkov O. E. Circuitry: udstyr og programmer. - M. : DMK Press, 2012. - 588 s. - ISBN 978-5-94074-402-3 .

Links

• Metodiske instruktioner. Registrer forskning