6-Amaliy mashg‘ulot Registrlarning tasnifi va harakat tamoyillari o‘rganish Ishdan maqsad

6-Amaliy mashg‘ulot


Registrlarning tasnifi va harakat tamoyillari o‘rganish


Ishdan maqsad: raqamli avtomatlarning asosiy qurilmalaridan biri bo‘lgan registrlarni o‘rganish, ko‘p funksiyali registrlarni sintezlash usulini egallash, registrlarni eksperimental tarzda yig‘ish va sozlash bo‘yicha tushunchaga ega bo‘lish.
Nazariy ma’lumotlar
Registr deb axborot qabul qilish, xotirada saqlash va uzatish, shuningdek ushbu axborot ustida ayrim mantiqiy harakatlarni bajarish imkoniyatiga ega bo‘lgan qurilmaga aytiladi. Bajaradigan funksiyalariga ko‘ra registrlar quyidagi turlarga bo‘linadi:
1. Maʼlumotni parallel yozuvchi va parallel o‘quvchi;
2. Maʼlumotni ketma–ket yozuvchi va parallel uzatuvchi (maʼlumotni ketma-ketdan parallel kodga o‘zgartiruvchi qurilma);
3. Maʼlumotni parallel yozuvchi, ketma-ket yozuvchi (maʼlumotni paralleldan ketma-ket kodga aylantiruvchi qurilma);
4. Siljuvchi registr (o‘ngga, chapga, tsiklik).
Registr maʼlum bir tarzda ulangan qurilma bo‘lib, ayrim amallarni bajarilishini ham taʼminlaydi.
Ularga:
- registrni dastlabki holatga o‘rnatish;
- boshqa qurilmadan maʼlumotni qabul qilish;
- boshqa qurilmaga maʼlumotni uzatish;
- registr tarkibini o‘ngga yoki chapga surish;
- maʼlumot kodini ketma-ketdan parallelga o‘zgartirish.
6.1-rasmda maʼlumotni parallel yozuvchi n-darajali registr chizmasi keltirilgan.
DOo DO₁ Chiqishlar DO _n-2 DO _n-1

T Т T T


R C D R C D R C D R C D



“0”
Registr yuklash
DJ₀ DJ₁ Kirishlar DJ _n-2 DJ_n-1

6.1- rasm. Parallel yozuvchi va o‘quvchi dastlabki “0” holatiga o‘tuvchi, registr chizmasi

Kirishida signal s=1 bo‘lgan holatda regitrga D kirishdagi ma’luot yoziladi, R-kirishga “0” signal berilgan taqdirda registr dastlabki holatga o‘rnatiladi, ya’ni registrning barcha kirishlarida “0” bo‘ladi.

Raqamli avtomatlarda aksariyat hollarda bir necha ikkilik so‘zlarni ma’lumotiga ishlov beruvchi qurilmaning bevosita yaqiniga joylashtirish talab qilinadi. Shuning uchun bir registrdan ikkinchi registrga ma’lumot o‘ta oladigan registrlar massivi yaratiladi.
Registrlararo ma’lumot almashinuvining yuqori tezligini ta’minlash uchun ma’lumotni parallel kodda uzatish talab etiladi. Ayni bir vaqtda hamma n- darajalar registrlararo axborotni tashkil qilish uchun n-ta multipleksorlardan foydalaniladi, ular yordamida har bir registrning chiqishi multipleksor yordamida ulangan. Ma’lumotning soni esa registrning razryadiga bog‘liq.
Uzatuvchi registr manzil kodini multipleksorning boshqaruvchi kirishlariga uzatib ma’lumotlar shinasida uning tarkibini olishi mumkin.
Axborotni ma’lumotlar shinasidan kerakli registrga yozish uchun uning S kirishiga yozishni ruxsat etuvchi 1 signalini uzatish kerak.
Yozishni ruxsat etuvchi signalni xosil qilish uchun deshifrator ishlatiladi, uning kirishiga qabul qiluvchi registrning manzil kodi uzatiladi. Deshifratorning kirishlar soni quydagicha aniqlanadi, k=log₂(m+1):. Bu yerda m-registrlar soni. Agar kasr son chiqsa uni o‘ziga yaqin katta songacha yaxlitlash kerak. Multipleksor va deshifratorning dastlabki holatida kirishlariga faqat nollardan tashkil topgan (0, 0…0) kod uzatiladi. Shuning uchun biror bir registr tanlangan bo‘lmaydi.
Ko‘p hollarda raqamli avtomatlar, registr tarkibini ma’lumot bor darajalar soniga qarab o‘ngga yoki chapga siljitish kerak bo‘ladi. Bu amalni siljitish registrlari bajaradi.
Axborotni saqlash uchun n-ta trigger qo‘llovchi siljish registriga n darajali siljish registri deyiladi. Chetdagi chap darajani katta, o‘ngni esa kichik daraja deb qabul qilingan. Katta daraja “0” raqamga ega, kichigi esa (n-1) ga. Shuning uchun o‘ng va chap siljish haqida gapiriladi.
Umumiy holatda regisrda siljish operatsiyasi I-triggerdan iborat axborotni g+I triggergga uzatib, so‘ng g-i dan I-triggerga uzatiladi.
Siljitiluvchi axborot yo‘qolishi, yoki qaytarilishi uchun avtomatning boshqa qurilmalariga uzatilishi mumkin.
Triggerlar va kombinatsion sxemalarning asosiy xususiyatiga, ular eng oddiy holatda axborotni keyingi triggerga uzatishi va bir vaqtning o‘zida, oldingidan qabul qilish imkonini berish mumkin. Bunda ishlatilayotgan triggerning turi katta axamiyatga ega. 6.2-rasmda bir kaskadli va 6.3-rasmda ikki kaskadli triggerlar uchun siljitish sxemasi keltirilgan.



_I-3 D T D T D T D T
_{dan k I+2}
C C C C


_{shs1 i-2 I-1 I I+1
shs2}

6.2- rasm. Siljitish sxemasi: D turdagi bir kaskadli triggerlar uchun

J TT J TT J TT J TT
_{i-3 dan}
C C C C _{k (I+2) mu}


K K K K


_{shs i-2 I-1 I I+1}

b)
6.3- rasm. Siljitish sxemasi: jk turdagi bir kaskadli triggerlar uchun

Bir kaskadli triggerlarning registrida axborotni siljitish uchun ikkita ShS-1 va ShS-2 siljitish shinalari ishlatiladi. Juft triggerlardan toq triggerlarga axborotni yozish uchn ShS-1 shina xizmat qiladi. Toqlardan juftga yozish uchun esa ShS-2 shina xizmat qiladi. Toq triggerlar siljitish amalini bajarish axborotni oraliq saqlash uchun xizmat qiladi. Siljishning birinchi taktida signal ShS-1 ga uzatiladi, ikkinchi taktda esa ShS-2 ga uzatiladi. Ikki kaskadli triggerning siljish registri sxemasida bitta siljish sxemasi zarurdir. Ikki kaskadli triggerda registrning ishlashini 6.4- rasmda ko‘rsatilgan vaqt diagrammasida ko‘rsatish mumkin.

6.4- rasm. JK triggerida siljish registri ishining vaqt diagrammasi
Vaqt diagrammasidan registrning tezkorligini aniqlash mumkin. Tsdv ning qiymati siljitish impulsi yetib kelish momentining sxemadan o‘tish jarayoni momenti tugaguniga qadar oraliq intervalga teng (6.4- rasmga qarang). Vaqt diagrammasidan T sdv ning qiymati T sdv = tf +ti bilan aniqlanadi.
Agar axborotni K darajaga siljitish talab etilsa, K marta “1” razryadga ketma-ket siljishni amalga oshirish kerak. Bu amalning bajarilish vaqtini kamaytirish uchun registr sxemasi multipleksorlar bilan to‘ldiriladi.
Kerakli siljishni amalga oshirish uchun razryadlar soni, multipleksorlarning boshqariluvchi kirishlariga uzatiluvchi kod bilan aniqlanadi. 6.5- rasmda axborotni 1,2…d darajaga siljitishni ruxsat etuvchi siljitish registri sxemasi keltirilgan. Siljishning boshlashdan oldin multipleksorlarning boshqaruvchi kirishlariga, registrdagi saqlanuvchi sonni keraklicha siljitish uchun razryadlar soni kodi o‘rnatiladi. Natijada multipleksor I-trigger kirishini kerakli (i-k) chi trigger chiqishi bilan kommutatsiyalaydi, so‘ngra siljish impulsi ShS shinasiga uzatiladi va amal tugallanadi.

6.5- rasm. 1,2…d darajaga siljitish registri

Multipleksorni ishlatib, axborotni ham o‘ngga va ham chapga siljitish imkonini beruvchi, reversiv siljish registrlarini qurish mumkin. Buning uchun multipleksor kirishlarining bir qismini, ham o‘ngga va chapga joylashgan triggerlar bilan ulash kerak. Unda kodlarning bir qismini o‘ngga siljishni, boshqa qismi esa chapga siljishni aniqlaydi.
Zamonaviy raqamli avtomatlarda, siljish registrlari axborotni parallel yozish va o‘qish imkoniyatiga ega. Buning uchun har bir trigger belgilangan funksiyalarni bajarish uchun, kerakli mantiqiy sxema bilan ta’minlangan. 6.6- rasmda parallel yuklashli siljitish registrning sxemasi keltirilgan.



6.6- rasm. Parallel yuklashli siljitish registri

Agar kirishda ketma-ket parallel “1” signal bo‘lsa, bu signalni ShS ga uzatishda axborot siljishi yoki ketma-ket yozish amalga oshadi.
Agar ketma-ket parallel signal nolga teng bo‘lsa, registrning Ji kirishlarda mavjud bo‘lgan axborot yoziladi, ya’ni axborotni parallel yozish amalga oshiriladi. Bunday registrning axborotga ketma-ket parallel va parallel ketma-ket ishlov beruvchi sifatida qo‘llash mumkin.
Kombinatsion sxemaning (KS) kirishlariga registr triggerlari chiqishlaridan signallar uzatiladi va yi i=1, m tashqi boshqarish signallari bir triggerlardan boshqalariga siljish zanjirlarini aniqlaydi va boshqa zanjirlar ishini taqiqlaydi.
Siljitish registrining umumiy funksional sxemasi 6.7- rasmda keltirilgan.



6.7- rasm. Siljish registrining umumiy funksional sxemasi

Signallar KS chiqishlaridan triggerlar kirishlariga uzatiladi. i- trigger kirishlarini uyg‘otish funksiyasini quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin:

Е_1i= ф_1i(O₁(t), O_2(t)…O_n(t), y_1, y_2,…y_m); (6.1)
Е_2i=ф_2i(O₁(t), O₂ (t)…O_n(t), y_1, y_2,…y_m); (6.2)
Triggerlar turi berilganda registrlarni loyihalashtirish masalasini yechish uchun, har bir trigger kirishini uyg‘otish funksiyasini tuzish va topilgan qiymatlarni minimallashtirish kerak.
Ma’lumki, istalgan trigger funksiyalarini o‘tishlar jadvali yordamida berish mumkin. Ammo, registr sintezi uchun bu jadvalni qo‘llash ma’lum qiyinchiliklarni tug‘diradi. Bu qiyinchiliklarni o‘tish matritsasiga aylantirib bartaraf etish mumkin. O‘tishlar matritsasi elementlari q_Q(t), E_k signal qiymatlarini ko‘rsatadi. U ta’sirida k trigger Q(t) holatdan Q(t+1) holatga o‘tadi. Har bir matritsa elementi 0; 1 ga teng bo‘lishi yoki uning qiymati noaniq bo‘lishi mumkin. DV va JK triggerlar o‘tishlar jadvalining matritsasiga aylanish jarayoni ko‘rib chiqiladi. DV triggeridan boshlaymiz. 6.1-jadvaldan triggerni Q(T)=0 holatdan Q(t+1)=0 holatga o‘tkazuvchi D va V kirish signallarini qiymatini topamiz. 6.1-jadvaldan shuningdek, D=0 va V=0: D=0 va V=1 ga teng bo‘lgandagina olish mumkin.
Agar o‘zgaruvchi D (0 yoki 1) o‘zgaruvchan qiymatni qabul qilsa u xolda D ga bog‘liq bo‘lmaydi. Bu bog‘liqlik o‘tishlar matritsasida quyidagicha ifodalanishi mumkin. Agar D ustunning birinchi qatoriga a₁ ni yozsak, unda V ustunda a₁*v₁ ni yozish kerak, bunda a1 va v1 “0” va “1” qiymatlarni qabul qiluvchi koeffitsentlar “0-1” ga o‘tish uchun D=1 va V=1 bo‘lganda amalga oshadi. “1-1” ga o‘tish quyidagi signallar bilan amalga oshiriladi. D=0, V=0; D=1, V=0; D=0-1, V=1.
Bundan DV triggerining o‘tishlar matritsasi quyidagi ko‘rinishga ega.
6.1- jadval. DV triggerining o‘tishlar matritsasi

t			t+1
D	V	Q(t)	Q(t+1)
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	0
0	1	1	0
1	0	0	0
1	0	1	1
1	1	0	1
1	1	1	1

		D	V
0-0		a1	a1v1
0-1		1	1
1-0		0	1
1-1		a2	a2v2

Analogik holatda J-K triggerlari uchun 6.2-jadvaldan o‘tishlar matritsasini olish mumkin.

6.2- jadval. J-K triggerining o‘tishlar matritsasi

		J	K
0-0		0	a1
0-1		1	a2
1-0		a3	1
1-1		a4	0

t			t+1
J	K	Q(t)	Q(t+1)
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	1
0	1	1	0
1	0	0	1
1	0	1	1
1	1	0	1
1	1	1	1

Registr sintezining keyingi bosqichlarida boshqaruvchi shinalar sonini va triggerlarni uyg‘otish funksiyalarni ularga qo‘yilgan o‘tishlar matritsasi va loyihalashtirilayotgan registr shartlariga rioya qilib aniqlash kerak.

Buning uchun bitta registr qiymatini ko‘rib chiqish yetarlidir, chunki registr sxemasi bir xil sxemalardan tashkil topgan ya’ni u bir xildir. Sintezlash misolini ko‘rib chiqamiz, reversiv siljish registrini sintezlash kerak (registr, o‘ng va chapga siljish imkoniga ega). Bajariluvchi amallar soni 2 tadan oshmasligi uchun, bitta boshqarish shinasi yetarlidir.
Triggerlarni uyg‘otish funksiyalari quyidagi ko‘rinishni oladi.
E_1i=f_1i(Q_i+1(t),Q_i-1(t), y); (6.3)
E_2i=f_2i(Qi+₁(t),Q_i-1(t), y); (6.4)
O‘tishlar jadvalini tuzamiz, bunda u=0 bo‘lganda siljish bir daraja chapga siljitish deb qabul qilamiz.
6.3-jadvalning chapidagi 5 ta ustunni loyihalashtirish registrining I-triggerning o‘tish jadvalini hosil qiladi.
Jadvalning keyingi ikki ustuni JK triggerlar asosida qurilgan triggerlarnig uyg‘onish funksiyasi aniqlanadi.
Jadvalning oxirgi 2 ta ustuni DV triggerli registrlar uchundir. JK trigger uchun 6.3-jadval 1-qatorini ko‘rib chiqamiz. u=0 bo‘lganda I trigger JK triggerlar matritsalar o‘tishiga asoslanib, 0-0 ga o‘tishni amalga oshirish kerak. Shunga o‘xshash JK va DV triggerlar uchun jadvalning boshqa qatorlari to‘ldiriladi.
6.3- jadval

y	Qi-1	Qi	Qi+1	Qi	Ji	Ki	Di	Vi
0	0	0	0	0	0	а0	а0	а0в0
0	0	0	0	0	0	а1	а1	а1в1
0	0	0	0	0	а2	1	0	1
0	0	1	1	0	а3	1	0	1
0	1	0	0	1	1	а4	1	1
0	1	0	1	1	1	а5	1	1
0	1	1	0	1	а6	0	а6	а6в6
0	1	1	1	1	а7	0	а7	а7в7
1	0	0	0	0	0	а8	а8	а8в8
1	0	0	1	1	1	1	0	1
1	0	1	1	1	а11	0	а11	а11в11
1	1	0	0	0	0	а12	а12	а12в12
1	1	0	1	1	1	а13	1	1
1	1	1	0	0	а14	1	0	1
1	1	1	1	1	а15	0	а15	а15в15

Shunday qilib, bizga triggerlarni uyg‘otish funksiyalari berilgan, va ularni minimallashtirish kerak. Buning uchun Karno kartasidan foydalanish kerak. JK va DV triggerlariga asoslangan reversiv siljish registri 6.7-rasmda keltirilgan.


Shs
i-2
1 & 1 1 3 & 1
J TT Qi-1 J TT Qi


C C
1 & 2 1 & 1
K K
4
У I-1 I I+1

6.7- rasm. JK va DV triggerlariga asoslangan reversiv siljish registri

Sintezlovchi registrning vaqt xarakteristikalarining aniqlash uchun ishni vaqt diagrammalaridan boshlash kerak. Rasmga asoslanib, mantiqiy element va triggerlarning ko‘rilgan qiymatlari ushlab turilganda siljish vaqti.

Tsdv=tzftr+ti +2tzf +tzf ga teng (6.5)
Yopiq holatdagi siljish registri asosida qurilgan diagramma, vaqt bog‘liklarini aniqlashga imkon beradi. Lekin registr ishini tajribaviy kuzatish uchun bu rejimni qo‘llab bo‘lmaydi. Buning uchun jarayonni tsiklik qaytarilishini ta’minlash kerak. Buni amalga oshirish uchun registrni xalqaga birlashtirish kerak. Bu rejimda siljituvchi impulslarning uzluksiz seriyasi registrga yozilgan so‘zning sirkulyatsiyasini ta’minlaydi. Bu rejimda ossilograf yordamida registr ishidagi nosozliklar va vaqt parametrlarini aniqlash mumkin. Amaliy mashg‘ulotni bajarish uchun variantlar 6.4- jadvalda keltirilgan.
6.4- jadval. Topshiriq variantlari

№	Siljish amali	Trigger turi	Kod
1	Chapga 1 razryad, o‘ngga 1 razryad	D	0001
2	Chapga 1 razryad, o‘ngga 2 razryad	JK	0010
3	Chapga 1 razryad, o‘ngga 3 razryad	RS	0011
4	Chapga 1 razryad, o‘ngga 4 razryad	SR	0100
5	Chapga 2 razryad, o‘ngga 1 razryad	T	0101
6	Chapga 2 razryad, o‘ngga 2 razryad	D	0110
7	Chapga 2 razryad, o‘ngga 3 razryad	JK	0111
8	Chapga 2 razryad, o‘ngga 4 razryad	RS	1000
9	Chapga 3 razryad, o‘ngga 1 razryad	SR	1001
10	Chapga 3 razryad, o‘ngga 2 razryad	T	1010
11	Chapga 3 razryad, o‘ngga 3 razryad	D	1011
12	Chapga 3 razryad, o‘ngga 4 razryad	JK	1100
13	Chapga 4 razryad, o‘ngga 1 razryad	RS	1101
14	Chapga 4 razryad, o‘ngga 2 razryad	SR	1110
15	Chapga 4 razryad, o‘ngga 3 razryad	T	1111
16	Chapga 4 razryad, o‘ngga 4 razryad	D	0001
17	Chapga 1 razryad, o‘ngga 1 razryad	JK	0010
18	Chapga 1 razryad, o‘ngga 2 razryad	RS	0011
19	Chapga 1 razryad, o‘ngga 3 razryad	SR	0100
20	Chapga 1 razryad, o‘ngga 4 razryad	T	0101
21	Chapga 2 razryad, o‘ngga 1 razryad	D	0110
22	Chapga 2 razryad, o‘ngga 2 razryad	JK	0111
23	Chapga 2 razryad, o‘ngga 3 razryad	RS	1000
24	Chapga 2 razryad, o‘ngga 4 razryad	SR	1001
25	Chapga 3 razryad, o‘ngga 1 razryad	T	1010
26	Chapga 3 razryad, o‘ngga 2 razryad	D	1011
27	Chapga 3 razryad, o‘ngga 3 razryad	JK	1100
28	Chapga 3 razryad, o‘ngga 4 razryad	RS	1101
29	Chapga 4 razryad, o‘ngga 1 razryad	SR	1110
30	Chapga 4 razryad, o‘ngga 2 razryad	T	1111

Hisobot quyidagilardan tashkil topgan bo‘lishi kerak:
1. Registr i –darajasini o‘tish jadvali;
2. Triggerlar uyg‘onishining Karno kartalari;
3. Registr sxemasi;
4. Vaqt diagrammalari;
5. Xulosa.


Nazorat savollari
1. Registrlar nima maqsadda ishlatiladi?
2. Registrlarga klassifikatsiya bering?
3. Registrlar sintezini asosiy bosqichlarini ayting?
4. Matritsalar o‘tishi nima maqsadda kerak?
5. Misollar yordamida qanday qilib siljish registri parallel kodni ketma-ketga va teskariga o‘tkazish mumkin?
6. Tadqiq qilinganda nima maqsadda registrni xalqa usulida ulash kerak?
7. Triggerlarni uyg‘otish funksiyalari qanday aniqlanadi?
8. Yopiq holatdagi siljish registri nima uchun kerak?