Registre

Registre

Potrivit unei definitii generale, un registrul este un ansamblu de celule elementare de memorie in care se conserva provizoriu un grup de informatii binare, in vederea utilizarii sau prelucrarii lor ulterioare. Se pot distinge 4 tipuri principale de operatii logice:

- registre cu introducerea si extragerea in paralel a informatiei binare;

- registre cu introducerea in paralel si extragere serie a informatiei;

- registre cu introducere serie si extragere paralela a informatiei;

- registre cu introducere si extragere serie a informatiei.

Se remarca faptul ca unele module integrate specializate realizeaza toate aceste operatii logice. Circuitele la care introducerea sau extragerea datelor se face serial sunt desemnate sub numele de registre de deplasare, intrucat informatia binara este translatata in serie de catre circuit. Structura tipica a unui registru de deplasare este reprezentata in figura 6.23. Circuitul se compune dintr-un lant de bistabile SR conectate in cascada, celula de la intrarea serie fiind de tip D.

Circuitul integrat TTL CDB495E completeaza functiunile schemei prezentate in figura 6.23, cu posibilitatea suplimentara de a introduce datele paralel in celule de memorie (figura 6.24). Cele doua regimuri fundamentale de functionare ale circuitului: deplasarea serie spre dreapta si incarcare paralela sunt programate prin intermediul terminalului de control MC (comanda de mod).

Mod="0"= deplasare serie

Mod="1"= incarcare paralel

Ck

a)     Schema circuitului

b) Forme de unda

Figura 6. . Registru de deplasare serie.

Operatiile sunt efectuate sincron pe frontul descrescator al semnalelor ce se aplica pe intrarile corespunzatoare de tact ₁ si

Cu CDB495E se pot realiza toate tipurile de operatii ale unui registru. In plus, daca se leaga intrarea celulei N la iesirea celulei N+1, iar comanda de mod este fixata pentru incarcare paralela registrul deplaseaza spre stanga informatia serie ce se aplica la intrarea D.

Un registru bidirectional de deplasare de 4 biti realizat cu CDB495E este prezentat in figura 6.25. Cele doua intrari serie ale circuitului sunt: SI, pentru deplasarea spre dreapta si D pentru deplasarea spre stanga.

Figura 6. . Circuitul CDB495 Figura . . Registru bidirectional

Se pot realiza numaratoare sau divizoare de frecventa cu registre de deplasare daca iesirile bistabilelor sunt legate prin reactie la intrarea serie a registrului. Cu un registru de N celule se poate realiza un numarator cu N stari, prin legarea la intrarea serie a iesirii ultimei celule. Configuratia obtinuta se numeste numarator in inel. In figura 6.26 este prezentat un numarator in inel cu 4 stari realizat cu circuitul CDB495E.

Figura . Numarator in inel realizat cu registru de deplasare.

Desi au un dezavantaj major, in raport cu numaratoarele din cauza lungimii reduse a ciclului (n stari in comparatie cu 2ⁿ stari la numaratoare pentru acelasi numar de bistabile), numaratoarele in inel realizate cu registre de deplasare prezinta o serie de avantaje. In primul rand, iesirile acestor circuite reprezinta direct decodificat starea numaratorului, facand inutila utilizarea la iesire a unor circuite separate de decodificare in cazul in care se doreste afisarea starilor. Functionarea registrului de deplasare este sincrona si, prin urmare, frecventa de numarare a numaratorului in inel este maxim posibila, iar la iesiri nu sunt necesare circuite speciale de validare pentru eliminarea starilor false tranzitorii, ca in cazul numaratoarelor asincrone. Ca urmare, se prefera ca numaratoarele sa fie implementate pe baza de registre de deplasare ori de cate ori se doreste decodificarea starilor de iesire sau obtinerea frecventei maxime de numarare. Este o solutie adoptata frecvent atunci cand sunt realizate numaratoare in tehnologiile MOS si CMOS.

Daca la intrarea serie a unui registru de deplasare se aduce prin reactie complementul iesirii ultimei celule, atunci se obtine un numarator in inel cu 2n stari. Circuitul este denumit numarator Johnson. In figura 6.27 este prezentata schema de principiu a unui numarator Johnson cu autoamorsare, realizat cu un circuit CDB495E. Din diagrama de stari ale circuitului reprezentata in tabelul 6.28 rezulta ca, spre deosebire de numaratorul in inel, sunt necesare circuite combinationale speciale pentru a decodifica iesirile modulului. Autoamorsarea circuitului este realizata de catre circuitul ce cuprinde un inversor si o poarta SI cu 3 intrari. Astfel, daca circuitul se gaseste in una din starile nedorite 0101 sau 1101 iesirea portii SI comanda prin intermediul terminalului MC inscrierea paralela in registru a combinatiei 0000 ce apartine ciclului util. In figura 6.29 se prezinta diagramele de timp pentru un numarator Johnson du 4 biti. Se remarca existenta celor 8 stari.

Figura 6. . Diagramele de timp pentru numaratorul Johnson de 4 biti.