Применение регистров, срабатывающих по фронту

Опубликовано 23.10.2010 Ведущий Антон Панкратов

Принцип действия регистров, срабатывающих по фронту тактового сигнала, не отличается от принципа действия D-триггера. По положительному фронту тактового сигнала каждый из выходов регистра устанавливается в тот уровень, который был в этот момент на соответствующем данному выходу входе D, и сохраняется до прихода следующего положительного фронта тактового сигнала. Если триггер запоминает один сигнал, то регистр запоминает сразу несколько сигналов. При этом память регистра сохраняется до момента выключения питания схемы.
В стандартные серии регистров, срабатывающих по фронту тактового сигнала, входит несколько типов параллельных регистров. Различаются они количеством разрядов, наличием или отсутствием инверсных выходов, наличием или отсутствием входа сброса R или разрешения записи WE, а также типом выходных каскадов и наличием или отсутствием входа разрешения EZ
Большинство регистров имеют восемь разрядов, то есть запоминают один байт информации.
Регистры, имеющие выход с тремя состояниями, обеспечивают повышенную нагрузочную способность.
Регистры применяются, например, для хранения требуемого кода в течение нужного времени. Если для работы остальной части схемы необходимо иметь входной код, который можно легко изменять, то для этого как раз подходит регистр.
Код на входе регистра может изменяться произвольным образом, но в тот момент, когда этот код принимает необходимое значение, на вход С триггера подается синхросигнал (или строб), который записывает код в регистр. Этот код будет храниться в регистре до прихода следующего строба.
Еще одно применение регистров связано с запоминанием нескольких последовательных значений изменяющегося входного кода. Это позволяет, например, сравнивать предыдущее значение кода с последующим значением этого же кода или производить арифметические операции над несколькими последовательными значениями одного и того же кода.
Например, схема вычисления разности двух последовательных значений входного кода. Когда на выходе регистра RG1 присутствует N-ое значение входного кода, на выходе регистра RG2 будет (N-1)-ое значение этого же кода.
Регистры используются для организации конвейерной обработки, позволяющей существенно повысить тактовую частоту работы схемы. Ускорение при этом достигается за счет распараллеливания работы нескольких последовательно включенных узлов схемы.
Регистры могут также применяться в составе вычислителей, выполняя функцию накопителя результата вычисления, например, в составе накапливающего сумматора.
Накапливающий сумматор состоит из сумматора и выходного регистра, охваченных обратной связью.
В процессе работы на выходе накапливающего сумматора формируется равномерно увеличивающийся двоичный код, и шаг этого увеличения можно менять.
Еще один пример применения регистров - это вычислитель максимального значения входного кода. Такой вычислитель, например, может применяться в схемах цифровых осциллографов для измерения амплитуды входного аналогового сигнала.
Пусть мы имеем последовательность входных кодов, и нам необходимо выявить экстремальный (то есть максимальный или минимальный) код из всей этой последовательности. Эта задача решается довольно просто путем применения компаратора кодов и регистра, охваченных обратной связью.