Сдвиговых регистров

Метод вставки регистра ( 16. 21, а). Оборудование каждого узла кольцевой сети содержит буферные сдвигающие регистры РгБ1, РгБ2 одинаковой емкости и электронный переключатель, который в положении / соединяет входную и выходную линии узла (отключает станцию от выходной линии), а в положениях 2 и 3 подключает к выходной линии выходы сдвигающих регистров соответственно РгБ2 и РгБ1.

Как отмечалось в §6.4, при последовательном соединении магнитно-полупроводниковых ячеек подача считывающего импульса в обмотку wC4 предшествующей ячейки, если в ней была записана единица, приводит к перемагничиванию последующей, т. е. к переходу (сдвигу) информации в прямом направлении. Поэтому цепочку последовательно соединенных ячеек называют сдвигающим регистром (регистром сдвига). С помощью сдвигающих регистров могут быть осуществлены функции передачи, распределения, накопления и хранения информации.

(5.12. Схема сдвигающих регистров

В любой, даже в самой высококачественной, колебательной системе имеются потери, поэтому возникшие колебания постепенно должны затухнуть. Если колебания незатухающие, то потери компенсируются за счет энергии какого-то источника. В общем случае потери в колебательной системе могут быть представлены в виде некоторого эквивалентного сопротивления потерь Ru. Если это сопротивление компенсировать отрицательным сопротивлением Rn — R = 0, то колебания, возбужденные в контуре, будут продолжаться бесконечно долго (ибо в контур вводится энергия, компенсирующая потери). Отрицательное сопротивление можно получить, используя падающий участок на вольт-амперной характеристике терморезистора, туннельного диода, динистора, тиристора, двухбазового диода и т. д., а также с помощью положительной обратной связи. Наиболее часто генераторы незатухающих колебаний выполняются в виде устройств с положительной обратной связью. При этом в зависимости от глубины положительной обратной связи и параметров частозадающего контура генерируемые колебания могут быть гармоническими (синусоидальной формы) и релаксационными (прямоугольной, импульсной, пилообразной форм и т. д.). Особое место среди генераторов занимают генераторы шума, которые в простейшем случае выполняются в виде высококачественного широкополосного усилителя, на входе которого устанавливается источник шумового напряжения: электронно-вакуумный или полупроводниковый диод, стабилитрон и т. д. В особо ответственных случаях генераторы шума выполняют на основе сдвигающих регистров.

В типовых регистрах на квазистатических триггерах информация передается однотактным способом (для работы требуется однотактный внешний сигнал), хотя регистры являются много-тактными схемами. Динамические регистры характеризуются многотактным режимом работы, выполняют функции сдвигающих регистров и применяются в качестве элементов задержки. Их отличительная особенность — низкая потребляемая мощность (потребление мощности происходит только во время действия тактовых импульсов, длительность которых составляет 0,5— 2,0 мкс).

Если на информационные входы J и К подавать противофазные логические сигналы, то триггер будет работать в режиме синхронной записи информации. При подаче тактового импульса на вход С эта информация появляется на выходе, т. е. сдвигается в следующую ячейку. Такой режим используется при построении сдвигающих регистров, распределителей импульсов, синхронных счетчиков.

быстродействующие. Характерными примерами применения сдвигающих регистров являются арифметические устройства последовательного действия, а также устройства преобразования параллельных кодов в последовательные с целью передачи их по одному каналу и обратного преобразования на принимающей стороне одно-канальной линии связи.

занный на 3-35, применяется в качестве синхронного элемента задержки на один такт и для реализации схемы сдвигающих регистров. Данный D-триггер может

Для построения сдвигающих регистров возможно использование любого типа элементарных автоматов: D-, RS- JK- и Л1/-триггеров.

Схемы сдвигающих регистров на интегральных /7\-и DV-триггерах ( 3-54, 3-55) изображены упрощенно с тем, чтобы выделить основное, что определяет целесообразность применения того или иного типа триггера. Естественно, что если потребовать от показанных сдвигающих регистров выполнения таких операций, как Установка 0, Прием информации, Реверс, а также логических операций и т. п., то сложность схем регистров на JK- и DV-триггерах может настолько возрасти, что окажется более целесообразным строить их на D-триггерах с внешней входной логикой, как это показано на 3-56. Здесь прием информации // параллельным кодом осуществляется на асинхронные установочные входы R и S триггеров при подаче сигнала 1 на шину Прием (Пр.). Когда сигнал Яр = 0, то на входах R и S присутствуют уровни 1 и, следовательно, D-триггер может работать в соответствии с синхронной таблицей переходов. При сигнале 1 на шине управления реверсом (Прав/Лев) под воздействием сигнала Сдв it) осуществляется сдвиг информации вправо, при сигнале 0—влево. Для надежной работы схемы сигналы приема информации и сиг-

Если отвлечься от вопросов физической реализации магазинной памяти, то принцип работы такого процессора может быть пояснен с помощью схемы, изображенной на 5-26. Магазинная память представляет собой набор из п отдельных регистров, каждый из которых способен хранить одно машинное слово. Одноименные разряды регистров Ri,..., Rn соединены между собой цепями сдвига. Поэтому весь набор регистров может рассматриваться так же, как группа п-разрядных сдвигающих регистров, составленных из одноименных разрядов регистров /?!,..., /?„.

водом. Есть ряд сдвиговых регистров на МДП-транзи-сторах 186 серии на 4, 8, 21, 64 и 90 бит. Они выпускаются в плоском металлостеклянном корпусе 401.14-1. Эти регистры предназначены для использования в устройствах памяти и др.

Построение макромоделей узлов логических ИМС по внешним характеристикам. Логические ИМС составляются из элементарных базовых узлов типа триггеров, мультивибраторов сдвиговых регистров, вентилей И — НЕ, ИЛИ— НЕ и др. Анализ всей ИМС облегчается, если оперировать не с моделями отдельных компонентов (резисторов, конденсаторов, транзисторов), число которых может составлять тысячи, а с моделями указанных базовых узлов. Данные модели называются макромоделями.

Преобразование чисел с помощью сдвиговых регистров. Рассмотрим преобразование двоичных чисел в десятичную систему счисления. Пусть число, подлежащее преобразованию в десятичную систему счисления, хранится в регистре Rr ( В.1). Результат преобразования (число в десятичной системе счисления) будем формировать в регистре R2. Разряды регистра R2 делятся на 4-разрядные группы R2, R2, R2" и т. д., каждая из которых предназначена для хранения одной десятичной цифры, представленной в двоичной системе счисления.

По характеру протекающих процессов ЗУ можно представить состоящим из сдвиговых регистров, число которых равно числу разрядов буферного регистра. В моменты тактовых импульсов содержимое сдвиговых регистров сдвигается и в освобождающийся разряд каждого из них принимается содержимое соответствующего разряда буферного регистра. При этом выдвигаемая из сдвиговых регистров информация теряется. Таким образом, в таких регистрах удерживаются данные, поступившие из буферного регистра за определенное число последних тактов (например, за последние 16 тактов). С наступлением очередного такта принимается новое слово, а самое раннее принятое слово теряется.

Приборы с зарядовой связью (ПЗС) представляют собой одно из перспективных направлений МДП-технологии. Они используются для построения сдвиговых регистров динамических запоминающих устройств и имеют структуру металл — диэлектрик — полупроводник. Принцип действия этих приборов основан на хранении заряда неосновных носителей в потенциальных ямах, возникающих

строить с помощью цифровой аппаратуры, в частности длинных сдвиговых регистров, в которых на вход подается результат сложения по модулю 2 нескольких фиксированных разрядов (разд. 9.33). В результате образуется выходной сигнал в виде псевдослучайной последовательности нулей и единиц, которая после цифро-аналогового преобразования и прохождения через фильтр нижних частот порождает аналоговый сигнал в виде белого шума со спектром, простирающимся до точки среза фильтра; эта точка должна быть намного ниже частоты, с которой сдвигается регистр. Такие генераторы могут работать на очень высоких частотах, генерируя шум до 100 и более килогерц. Этот «шум» обладает интересным свойством: по прошествии некоторого времени, определяемого длиной регистра, он в точности повторяется (регистр максимальной длины п бит перед повторением проходит через 2"- 1 состояний). Этот период без особого труда можно продлить на месяцы или годы, хотя секунд, как правило, достаточно. Например, 50-разрядный регистр, сдвигаемый с частотой 10 МГц, генерирует белый шум со спектром до 100 кГц и временем повторения 3,6 года. Аппаратура для генерации псевдослучайного шума на базе этого метода описана в разд. 9.36.

В табл. 8.11 в конце главы приводится список сдвиговых регистров. Как всегда, не все типы регистров присутствуют во всех логических семействах, проверяйте по справочникам.

ОЗУ в качестве сдвиговых регистров. Запоминающее устройство с произвольной выборкой можно всегда использовать

управляющей линией ВВЕРХ/ВНИЗ счетчика. Все остальные входы, как показано на рисунке, служат для разрешения счета. Выбирая быстрые счетчики и память, мы можем достигнуть максимальной скорости 30 МГц (см. временную диаграмму), которая такая же, как и у интегральных (не на много меньше) сдвиговых регистров НС-типа. Этот метод может быть использован для получения очень большого регистра сдвига, если требуется.

Тактовые входы. Гистерезис. Общее замечание относительно управления цифровой логикой от операционных усилителей. Не пытайтесь управлять тактовыми входами с помощью приведенных выше схем; длительность перехода довольно большая и, когда входной сигнал проходит через напряжение логического порога, в вашей схеме могут появиться выбросы. Если возникает необходимость управлять тактирующими входами (триггеров, сдвиговых регистров, счетчиков, одновибраторов и т. п.), лучше всего использовать компаратор с гистерезисом или поставить на входе вентиль с триггером Шмитта (или любой другой элемент такого типа). Аналогичное замечание относится и к сигналам от транзисторных аналоговых схем. Обратимся к 9.12. Величину резистора R2 выбирают таким образом, чтобы гистерезис составлял 50 мВ. Параллельно резистору обратной связи включен небольшой кон-

Биты РМ7-РМ0 определяют коэффициент деления делителя частоты генератора SSI. Может быть выбран коэффициент от 1 до 256. Выход синхронизации битов может располагаться на линии синхронизации передатчика SCK и/или синхронизации приемника SCO. Также выход синхронизации битов может быть внутренним для использования синхронизации сдвиговых регистров приемника и передатчика. Необходимо выбирать частоту генератора и коэффициент деления так, чтобы была совместимость с промышленными стандартами кодеков 2,048 МГц, 1,544 МГц, 1,536 МГц. Аппаратный и программный сбросы очищают биты РМ7-РМ0.