Цифровая схемотехника. Классификация регистров

1. 18

2.

Классификация
РЕГИСТРЫ
Параллельные
Регистры сдвига
Универсальные
Специальные
Регистры
последовательных
приближений

3.

Параллельные регистры
8 битный Регистр защелка
8 bit Latch
8 битный регистр с
асинхронным сбросом
8 bit Flip-Flop

4.

Параллельные регистры
Type
Function
74LS75
Quad Latch
74HC175
Quad Latch
74HC273
Octal Flip-Flop
74HC373
3-STATE Octal Latch
74HC374
3-STATE Octal Flip-Flop
74HC573
3-STATE Octal Latch
74HC574
3-STATE Octal Flip-Flop

5.

Регистры сдвига
Shift Registers

6.

Регистры сдвига
movies

7.

Это не регистр сдвига

8.

Это не регистр сдвига
Подобная схема иногда встречается но служит для измерения малых
интервалов времени.
Vernier’s Delay

9.

Регистры сдвига
Наращивание
Зацикливание
Елочная гирлянда
Как завести первоначальную
последовательность?

10.

Регистры сдвига c параллельной загрузкой
Идея: вывести асинхронные входы наружу.
Слишком много дополнительных ножек.
Как уменьшить?

11.

Регистры сдвига c параллельной загрузкой
Превращаем асинхронный RS
триггер в D триггер - защелку
Асинхронные входы
параллельной загрузки

12.

Регистры сдвига c параллельной загрузкой
Схема на мультиплексорах. Синхронная загрузка.

13.

Универсальный регистр
Universal shift register
Select
Operation
S1
S0
0
0
Hold
Хранение
0
1
Shift Right
Сдвиг вправо
1
0
Shift Left
Сдвиг влево
1
1
Parallel Load
Параллельная загрузка

14.

Универсальный регистр
Select
Operation
S1
S0
0
0
Hold
Хранение
0
1
Shift Right
Сдвиг вправо
1
0
Shift Left
Сдвиг влево
1
1
Parallel Load
Параллельная загрузка

15.

Универсальный регистр
Select
Operation
S1
S0
0
0
Hold
Хранение
0
1
Shift Right
Сдвиг вправо
1
0
Shift Left
Сдвиг влево
1
1
Parallel Load
Параллельная загрузка

16.

Универсальный регистр
Select
Operation
S1
S0
0
0
Hold
Хранение
0
1
Shift Right
Сдвиг вправо
1
0
Shift Left
Сдвиг влево
1
1
Parallel Load
Параллельная загрузка

17.

Универсальный регистр
Загрузка
синхронная!
Select
Operation
S1
S0
0
0
Hold
Хранение
0
1
Shift Right
Сдвиг вправо
1
0
Shift Left
Сдвиг влево
1
1
Parallel Load
Параллельная загрузка

18.

Универсальный регистр
Пример
74HC194
Select
S1
S0
0
0
Hold
0
1
Load
1
0
Shift Right
1
1
Shift Left

19.

Применение регистров сдвига
Счетчик Джонсона
Mobius (or Johnson) counter
Код Джонсона или
заполняющий код

20.

Применение регистров сдвига
Счетчик Джонсона
Mobius (or Johnson) counter
Код Джонсона или
заполняющий код
movies

21.

Применение регистров сдвига
Преобразование параллельной шины в последовательную и наоборот
Сдвиг по срезу в передатчике
Сдвиг по фронту в приемнике (чтение)

22.

Применение регистров сдвига
Умножение
Умножение в столбик
Версия 1
Multiplier
b7
b6
b5
b4
b3
b2
b1
b0
1
0
0
1
Операнд A
1
0
1
1
Операнд B
0
0
0
0
Начальное состояние Σ

23.

Применение регистров сдвига
Умножение
Умножение в столбик
Версия 1
Multiplier
b7
b6
b5
b4
b3
b2
b1
b0
1
0
0
1
Операнд A
1
0
1
1
Операнд B
1
0
0
1
Суммирование с A
Необходимы операции суммирования

24.

Применение регистров сдвига
Умножение
Умножение в столбик
Версия 1
Multiplier
b7
b6
b5
b4
1
b3
b2
b1
b0
1
0
0
1
Операнд A
1
0
1
1
Операнд B
1
0
0
1
Суммирование
0
0
1
Необходимы операции сдвига и суммирования
Сдвиг A

25.

Применение регистров сдвига
Умножение
Умножение в столбик
Версия 1
Multiplier
b7
b6
b5
b4
b3
b2
b1
b0
1
0
0
1
Операнд A
1
0
1
1
Операнд B
1
0
0
1
Суммирование
1
0
0
1
1
1
0
1
Сдвиг A
1
Необходимы операции сдвига и суммирования
Суммирование

26.

Применение регистров сдвига
Умножение
Умножение в столбик
Версия 1
Multiplier
b7
b6
b5
1
b4
b3
b2
b1
b0
1
0
0
1
Операнд A
1
0
1
1
Операнд B
1
0
0
1
Суммирование
1
0
0
1
1
1
0
1
0
0
1
Сдвиг A
1
Необходимы операции сдвига и суммирования
Суммирование
Сдвиг A

27.

Применение регистров сдвига
Умножение
Умножение в столбик
Версия 1
Multiplier
b7
b6
1
b5
b4
b3
b2
b1
b0
1
0
0
1
Операнд A
1
0
1
1
Операнд B
1
0
0
1
Суммирование
1
0
0
1
1
1
0
1
1
0
0
1
0
0
1
Сдвиг A
1
Необходимы операции сдвига и суммирования
Суммирование
Сдвиг A
Сдвиг A

28.

Применение регистров сдвига
Умножение
Умножение в столбик
Версия 1
Multiplier
b7
0
b6
b5
b4
b3
b2
b1
b0
1
0
0
1
Операнд A
1
0
1
1
Операнд B
1
0
0
1
Суммирование
1
0
0
1
1
1
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
1
0
0
Сдвиг A
1
Суммирование
Сдвиг A
Сдвиг A
0
1
1
Необходимы операции сдвига и суммирования
Суммирование

29.

Применение регистров сдвига
Умножение
Версия 1
Недостаток:
Для умножения n-разрядных слов необходим сумматор с разрядностью 2n

30.

Применение регистров сдвига
Умножение
Версия 2
с
Сдвиг результата вправо вместо сдвига А влево
b3
b2
b1
b0
b3
b2
b1
b0
1
0
0
1
Операнд A
1
0
1
1
Операнд B

31.

Применение регистров сдвига
Умножение
Версия 2
Сдвиг результата вправо вместо сдвига А влево
Бит переноса
Первый шаг совпадает с версией 1
с
0
b3
b2
b1
b0
b3
1
0
0
1
Операнд A
1
0
1
1
Операнд B
1
0
0
1
X
b2
X
b1
X
b0
X

32.

Применение регистров сдвига
Умножение
Версия 2
Сдвиг результата вправо вместо сдвига А влево
Бит переноса
с
b3
b2
b1
b0
b3
1
0
0
1
Операнд A
1
0
1
1
Операнд B
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
1
b2
X
b1
X
b0
X
Сдвиг результата

33.

Применение регистров сдвига
Умножение
Версия 2
Сдвиг результата вправо вместо сдвига А влево
Бит переноса
Только сдвиг
Суммирование и сдвиг
с
0
0
b3
b2
b1
b0
b3
b2
b1
b0
1
0
0
1
Операнд A
1
0
1
1
Операнд B
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
1
1
Сдвиг результата
X
X
X
Суммирование последнего сдвинутого результата с А

34.

Применение регистров сдвига
Умножение
Версия 2
Сдвиг результата вправо вместо сдвига А влево
Бит переноса
Только сдвиг
Суммирование и сдвиг
с
0
0
b3
b2
b1
b0
b3
b2
1
0
0
1
Операнд A
1
0
1
1
Операнд B
1
0
0
1
0
1
0
0
1
Сдвиг результата
1
1
0
1
1
Суммирование последнего сдвинутого результата с А
0
1
1
0
1
1
b1
X
b0
X
Сдвиг результата

35.

Применение регистров сдвига
Умножение
Версия 2
Сдвиг результата вправо вместо сдвига А влево
Бит переноса
Только сдвиг
Суммирование и сдвиг
с
0
0
b3
b2
b1
b0
b3
b2
b1
b0
1
0
0
1
Операнд A
1
0
1
1
Операнд B
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
0
1
1
0
1
Сдвиг результата
1
Суммирование последнего сдвинутого результата с А
Сдвиг результата
1
X
Сдвиг результата

36.

Применение регистров сдвига
Умножение
Версия 2
Сдвиг результата вправо вместо сдвига А влево
Бит переноса
Только сдвиг
Суммирование и сдвиг
с
0
0
0
b3
b2
b1
b0
1
0
0
1
Операнд A
1
0
1
1
Операнд B
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
b3
b2
b1
b0
Сдвиг результата
1
Суммирование последнего сдвинутого результата с А
Сдвиг результата
Сдвиг результата
X
Суммирование последнего сдвинутого результата с А

37.

Применение регистров сдвига
Умножение
Версия 2
Сдвиг результата вправо вместо сдвига А влево
Бит переноса
Только сдвиг
Суммирование и сдвиг
с
0
0
0
b3
b2
b1
b0
b3
b2
b1
b0
1
0
0
1
Операнд A
1
0
1
1
Операнд B
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
Сдвиг результата
1
1
0
0
0
1
1
Суммирование последнего сдвинутого результата с А
0
1
1
0
0
0
1
Сдвиг результата
1
Суммирование последнего сдвинутого результата с А
Сдвиг результата
1
Сдвиг результата

38.

Применение регистров сдвига
Умножение
Версия 2
Разрядность сумматора совпадает с разрядностью операндов

39.

Применение регистров сдвига
Умножение
Версия 3
Вариант 2.
Можно совместить младший регистр
результата и регистр хранения
операнда B

40.

Применение регистров сдвига
Последовательный сумматор
Однобитный
полный сумматор
За один такт суммируется
один бит

41.

Применение регистров сдвига
Распознаватель заголовка в потоке данных
Pattern Recognizer

42.

Оглавление
Параллельные регистры
Наращивание параллельных регистров
Регистры сдвига
Наращивание регистров сдвига
Схема Вернера для измерения малых интервалов времени
Зацикливание. Елочная гирлянда
Регистры сдвига c параллельной загрузкой
Универсальные регистры сдвига
Схема на дополнительном RS триггере
Схема на мультиплексорах
Применение регистров сдвига
Счетчик Джонсона
Преобразование параллельной шины в последовательную и наоборот
Умножение
• Версия1
• Версия2
• Версия3
Последовательный сумматор
Распознаватель заголовка в потоке данных