Новости

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГИСТРОВ

Работа добавлена:






ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГИСТРОВ на http://mirrorref.ru

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ     УНИВЕРСИТЕТ    им. Н.Э.Баумана

Виноградов В.И., Спиридонов С.Б., Шигин А.В.

Лабораторная работа №  5

по курсу "Схемотехника дискретных устройств"

ИССЛЕДОВАНИЕ  РЕГИСТРОВ

Москва 2012 г.

Цель работы: Ознакомлениеcпринципами работы схем регистров. Исследование схем регистров различного назначения, выполненных на интегральных элементах с потенциальным представлением информации.

Продолжительность работы: 1 часть-4 часа,  2 часть – 4 часа.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

Регистром называется устройство, предназначенное для приема, кратковременного хранения и выдачи кодов слова, а также выполняющее логические преобразования над кодом слова.

Регистр представляет собой совокупность триггеров и вспомогательных логических схем, количество и схема соединений которых зависит от количества разрядов в коде и набора операций, выполняемых регистром.

Помимо хранения кода слова регистры, в общем случае, обеспечивают выполнение следующих операций:

  • установка регистра в нулевое состояние «сброс»;
  • прием кода слова из другого устройства;
  • передача кода слова в другое устройство;
  • преобразование кода числа: преобразование прямого кода в обратный код и наоборот;
  • преобразование последовательного кода слова в параллельный код и наоборот;
  • сдвиг кода слова вправо или влево на требуемое число разрядов.

Регистры, как правило, строятся на D-триггерах, т.к. эти триггеры позволяют производить запись информации однофазным кодом без предварительного "обнуления" по входуD.

Приём информации в регистр и выдача может осуществляться параллельно и последовательно. В первом случае слово представляется в виде параллельного кода.  При записи и при считывании все разряды кода слова передаются одновременно, каждый разряд по своей кодовой шине.  При последовательной передаче кода слова, все разряды кода слова передаются последовательно во времени один за другим и строго в определенные дискретные моменты времени, совпадающие с управляющими сигналами.

Различают, сдвигающие регистры, в которых возможен сдвиг хранимого кода и регистры без сдвига с приемом информации параллельным кодом.

ПРИНЦИП РАБОТЫ РЕГИСТРОВ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ.

Регистр с приёмом информации параллельным кодом.  Эти регистры предназначены для приёма, хранения и выдачи информации кода одногоm-разрядного слова. Приём и выдача информации в регистре осуществляется в параллельном коде.

Такой,m-разрядный, регистр можно представить как совокупность одноразрядных регистров, имеющих общие шины управления.  На рис. 1 представлен фрагмент схемы (3 разряда) регистраc приёмом информации параллельным однофазным кодом.

Рис. 1. Регистр для приёма информации параллельным кодом.

Схема данного регистра имеет выходную логику на элементах Э13, которая позволяет считывать информацию из регистра как в прямом, так и обратном коде в зависимости от значений разрешающего сигнала P2и P1.

Регистр (рис.1.) выполнен наD-триггерах (T1-T3).  Запись информации осуществляется по входам D в соответствии с уравнением D-триггера:

              (1)

Входное словоX=x3x2x1 поступает на входыD триггеров и приТИ=1 записывается в регистр.

Считывание выходного словаУ=y3y2y1 производится через логические элементы 2И-НЕ - с прямых выходовQ3Q2Q1 или с инверсных выходов .  ПриPпр=1,Pобр=0,Y=X т.е. считывание происходит в прямом коде, а приPпр=0,Pобр=1 Y=X, т.е. считывание происходит в обратном коде.

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 этиpегистры в основном для преобразования параллельного кода в последовательный и наоборот, а также в арифметических устройствах при выполнении операций над специальными кодами.  Сдвигающие регистры выполняются наD-триггерах.

На рис.2 представлена схема сдвигающего регистра, выполняющего операцию преобразования последовательного кода в параллельный.

Рис. 2.   Сдвигающий регистр.

ЧислоX=x3x2x1в последовательном коде  поступает на входD-триггера Т3 младшим разрядом вперёд.  При поступлении 1-го ТИx1 записывается вT3.  По второму ТИx1 переписывается вT2, а вT3 записываетсяx2 и т.д.

Таким образом, после трёх тактирующих импульсов всё число окажется записанным в регистр и может быть считано в параллельном коде с выходовQ3,Q2,Q1 (Y=X) или .  Процесс считывания организуется точно также как и в схеме на рис. 1.

На рис. 3 изображена схема сдвигающего регистра, выполняющего преобразование параллельного кода в последовательный.

Рис. 3  Сдвигающий регистр для преобразования параллельного кода в последовательный код.

Входное словоX=x3x2x1 приP1=[ТИ]=1 иP2=0 записывается вT3T2T1 точно также как и в схеме на рис. 3.1.  Затем приP2=[ТИ]=1 иP1=0 происходит перезапись информации изT3 вT2, изT2 вT1 и т.д. Из младшего разряда в старший разряд по каждому тактирующему импульсу.  Таким образом, на выходе последнего разрядаQ1 будут последовательно появлятьсяx3,x2,x1, т.е. входное словоX, представленное в параллельном коде будет преобразовано в выходное словоY, представленное последовательным кодом.

В регистрах на схемах 3.1, 3.2, 3.3 количество триггеров в регистре зависит от разрядности преобразуемого машинного слова.  Процесс записи, считывания и преобразования остаётся таким же, как было описано выше.

2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ С ПОМОЩЬЮ МАКЕТА УМ-11.  Часть 1.

  1. Для выполнения работы получить у преподавателя вариант входных словX1=x3x2x1, табл.1.                                   Таблица 1.

Вариант 1.

X1=001

X2=010

X3=011

Вариант5.

X1=001

X2=110

X3=100

Вариант2.

X1=100

X2=101

X3=110

Вариант6.

X1=010

X2=101

X3=011

Вариант3.

X1=001

X2=011

X3=101

Вариант7.

X1=010

X2=110

X3=101

Вариант4.

X1=010

X2=100

X3=110

Вариант8.

X1=011

X2=001

X3=101

Замечание.При сборке схем регистров для формирования кода слова и сигналов разрешения используются тумблерные регистры.  При верхнем положении тумблера на верхнем гнезде формируется уровень лог.‘1’, а на нижнем лог.‘0’.  Для индикации информации используются сигнальные лампы.  Зажженная лампа соответствует логической ‘1’, потухшая - логическому‘0’.

2. Запись словаХ=x3x2x1 в регистр параллельным кодом.  Считывание слова из регистра в прямом и обратном кодах.

 Собрать схему, представленную на рис. 4.  В качестве логических элементов использовать элементы №1,2,5,6 на стенде, а в качестве триггеровD-триггеры №5,6,7,8,9,10.

Рис. 4  Схема регистра параллельного занесения на макете УМ-11.

а) записать входное словоXiв регистр параллельным кодом.  Для этого набрать на тумблерном регистре (ТР1-ТР3) входное слово и при подаче одного тактового импульса (ТИ) (нажатием кнопки «пуск») словоXiзапишется в регистр Т13.

б) считать слово из регистра в прямом коде.  Для этого с помощью ТР4сформировать сигналыPпр=1 иPобр=0.  На индикаторных лампах отразится содержимое регистра.

в) результаты занести в табл.2.

г) считать слово из регистра в обратном коде.  Для этого с помощью ТР1 сформироватьPпр=0,aPобр=1.

д) результаты занести в табл.2.

Действия по пунктам 2а-2д проделать для всех слов (X1-X3).

    Таблица 2.

Входное слово Х

Выходное слово У

Прямой код

Обратный код

Х3

Х2

Х1

У3

У2

У1

У3

У2

У1

Х1

Х2

Х3

3.Запись словаХв регистр последовательным кодом. Преобразование последовательного кода в параллельный код.

Собрать схему в соответствии с рис. 5.

Рис. 5   Схема сдвигающего регистра для занесения последовательного кода.

С помощью ТР1 зафиксировать значение младшего разрядах1слова Хi и подать один ТИ (нажатием кнопки «пуск» генератора одиночных импульсов). Разрядх1слова Хi запишется в триггер Т3. Затем аналогично записать разрядых2 их1 слова Хi. После каждого тактового импульса фиксировать в прямом коде состояние триггеров регистра в табл. 3. Проделать аналогичные шаги для остальных заданных преподавателем слов из табл. 3.1.

                          Таблица 3.3.

№ п/п

ТИ

           Состояние регистра

Х1=х3х2х1

Х2=х3х2х1

Х3=х3х2х1

У3

У2

У1