МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ / НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА» ВИВЧЕННЯ МЕТОДІВ АНАЛІЗУ ТА СИНТЕЗУ РЕГІСТРІВ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до лабораторної роботи №5 з дисципліни «Обчислювальна техніка» для студентів базового напрямку 6.0914 «Комп’ютеризовані системи, автоматика і управління» Затверджено на засіданні кафедри «Автоматика і телемеханіка» Протокол № 10 від 22.02.2001р. Львів - 2001  Мета роботи: вивчення схемних різновидів регістрів, методів їх аналізу і синтезу. 1. ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ Загальні поняття Регістром називають впорядкований набір елементів пам’яті, призначений для зберігання слів (наприклад двійкових) і виконання мікрооперацій над ними. Мікрооперація - це елементарна машинна дія, результатом якої є або зміна значення слова, або його пересилання (зсув). Узагальнену структурну схему n - розрядного регістра подано на Рис.1. Схема містить n елементів пам’яті (тригерів) і комбінаційну схему КС. На КС з входу регістра подають: керуючі сигнали - вони ідентифікують мікрооперацію, яка має виконатися регістром у вказаний момент часу; тактовий сигнал регістра Т- вказує моменти часу, коли мають виконуватися мікрооперації; інформаційні сигнали - задають вхідну інформацію, над якою регістром виконуються ті чи інші мікрооперації. Крім того, на входи КС подаються вихідні сигнали регістра
, які визначають стан регістра (як цифрового автомату) в даний момент часу і також можуть бути аргументами функцій збудження елементів пам’яті. Аналізуючи значення згаданих аргументів, КС формує тактуючі сигнали тригерів С і (на кожному такті) значення функцій збудження елементів пам’яті
. Функції збудження забезпечують перехід регістра в заданий (сигналами на його керуючих входах) наступний стан. Для вибраних типів тригерів функції збудження
- це функції J, K (для JK - тригера); R, S (для RS - тригера); D (для D- тригера); T (для T- тригера).
Крім функцій формування тактових сигналів і сигналів збудження елементів пам’яті, КС може в загальному випадку здійснювати (при необхідності) попередню обробку вихідної інформації. Число розрядів (тригерів) n називають довжиною регістра. Регістр може знаходитися в
станах, тобто в нього можна записати
різних двійкових слів. Рис.1 В тих чи інших регістрах може не бути деяких елементів, зображених на узагальненій структурній схемі (наприклад, асинхронні регістри не містять тактових входів Т і С. Розрізняють синхронні та асинхронні регістри. В синхронних регістрах мікрооперації виконуються у визначені тактуючим сигналом Т моменти часу. При цьому якщо регістр будують на синхронних тригерах, сигнал Т подають безпосередньо на тактові входи С тригерів. Якщо ж синхронний регістр будують на асинхронних тригерах - синхронізуючий сигнал Т подають на комбінаційну схему. Настроювання синхронного регістра на виконання тої чи іншої мікрооперації здійснюється встановленням на його керуючих входах позиційного двійкового коду цієї мікрооперації
(тут
- j - тий розряд цього коду). Число розрядів в коді мікрооперації визначають із співвідношення
, де k - кількість мікрооперацій, для виконання яких синтезують регістр. В асинхронних регістрах тактуючий вхід Т відсутній. Настроювання асинхронного регістра на виконання тої чи іншої мікрооперації здійснюється встановленням на його керуючих входах унітарного коду мікрооперації
(нагадаємо, що k - кількість мікрооперацій, для виконання яких синтезують регістр). Іншими словами на кожну мікрооперацію відводиться свій керуючий сигнал, за яким регістр виконує саме цю мікрооперацію і саме в цей момент часу, коли цей сигнал набуває активного значення. Причому в згаданий момент часу всі інші керуючі сигнали регістра не повинні набувати активного значення. Очевидно, що кількість розрядів в унітарному коді мікрооперації
асинхронного регістра більша, ніж в позиційному коді мікрооперації
синхронного регістра. При виконанні мікрооперацій у всіх розрядах регістра здійснюються однакові перетворення інформації. Характер мікрооперації при...