И В. С. Ямпольсний о основы автоматики и электронно- вычислительной техники нститутов

ОСНОВНЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ (УЗЛЫ) ЦИФРОВОЙ ТЕХНИКИ
Обработка цифровой информации в сложных системах происхо­дит в виде последовательного выполнения отдельных элементар­ных операций. Эти элементарные операции выполняются операцион­ными элементами. Операционные элементы, или узлы, цифровых устройств образованы из логических элементов комбинационной и последовательной логики.
Основной набор элементарных операций невелик.
Установка — запись в операционный элемент двоичного кода какой-либо константы. Пример — установка нуля во всех разря­дах счетчика.
Передача — прием — перезапись кода числа из одного опера­ционного элемента в другой.
Сдвиг — изменение положения разрядов кода относительно пер­воначального.
Счет — увеличение или уменьшение кода числа на выходе опе­рационного элемента при поступлении на его вход импульсной последовательности.
Преобразование — перевод кода числа из одной системы коди­рования в другую.
Распределение — адресная передача сигналов от многих источ­ников одному потребителю или от одного источника нескольким потребителям.
Сложение — нахождение суммы двух чисел, представленных в двоичном коде.
Узлы, выполняющие' основные элементарные операции, также называются основными узлами цифровых устройств. К ним относятся регистры, счетчики, преобразователи кодов, мультиплексоры и сум­маторы.
S 4.1. РЕГИСТРЫ
Операционный элемент, состоящий из триггеров, основным назна­чением которого является прием и хранение чисел с двоичным представлением цифр разрядов, называется регистром. Однако с по­мощью некоторых видов регистров можно выполнять и следующие элементарные операции: установку, сдвиг, преобразование. Основ­ными типами регистров являются параллельные и последователь­ные (сдвигающие).
' В параллельном регистре на тактируемых D-триггерах (рис. 4.1) код запоминаемого числа подается на информационные входы всех триггеров и записывается в регистр с приходом тактового импульса. Выходная информация изменяется с подачей нового вход­ного слова и приходом следующего импульса записи. Такие регистры используют в системах оперативной памяти. Число триггеров в них равно максимальной разрядности хранимых слов. На рисунке 3.11 (§ 3.5) приведены условные графические обозначения ИМС К155ТМ7 и К561ТМЗ, которые можно использовать в качестве параллельных четырехразрядных регистров. Путем простого объединения входов С нескольких микросхем можно получить параллельный регистр на 8 и более разрядов.
Схема последовательного регистра на D-триггерах с динами­ческим управлением и временная диаграмма, иллюстрирующая его работу, приведены на рисунке 4.2. По приходу тактового импульса С первый триггер записывает код X (0 или 1), находящийся в этот момент на его D-входе, а каждый следующий триггер пере­ключается в состояние, в котором до этого находился предыдущий. Так происходит потому, что записываемый сигнал проходит с входа D-триггера к выходу Q с задержкой, большей длительности перед­него фронта тактового импульса (в течение которого и происходит запись). Каждый тактовый импульс последовательно сдвигает код чисЛа в регистре на один разряд. Поэтому для записи л-разрядного кода требуется п тактовых импульсов. Из диаграммы следует, что четырехзначное число 1011 было записано в соответствующие раз­ряды регистра (1—Q4, 0—Q3, 1—Q2, 1—Q1) после прихода четвер­того тактового импульса. До следующего тактового импульса это число хранится в регистре в виде параллельного кода на выходах Q4, ..., Q1. Если необходимо получить хранимую информацию в после­довательном коде, то ее снимают с выхода Q4 в моменты прихода следующих четырех импульсов (5—8). Такой режим называется режимом последовательного считывания.
Очень удобны универсальные регистры, позволяющие произво­дить как последовательную, так и параллельную записи и считы­вание. Такие регистры можно использовать в качестве преобра-