Регистры памяти на основе триггеров

В табл. 2.1 показано, как целое положительное десятичное число N можно представить в двоичном виде. Для отображения двоичных чисел необходим набор устройств, имеющих два значения 0 или 1. Таким устройством является триггер. При этом число триггеров должно быть равно числу разрядов двоичного кода.

Устройство для выражения числа N в двоичном виде, состоящее и триггеров, называется регистром. После записи в регистр двоичного числа с заданным числом разрядов, это число может храниться в регистре до тех пор, пока не будут изменены состояния триггеров.

Информация в регистре, построенном на триггерах, может храниться сколь угодно долго, т.е. регистр является элементом памяти (устройством хранения информации). Схема устройства памяти на основе регистра параллельного действия приведена нарис. 3.9.

Рис. 3.9. Схема (а) и УГО (б) устройства запоминания на основе регистра

Устройство работает следующим образом. Запись и считывание проводятся по всем разрядам одновременно. По команде сброса триггеры переходят в нулевое состояние. Например, при записи числа 5 триггеры переводятся в состояние, соответствующее числу 101, задаваемому на входе. Хранение числа в таком состоянии может быть сколь угодно долгим. Импульс считывания создает на выходе параллельный код 101 (одновременно).

Иногда для вычислений требуется произвести обращение кода, т.е. получить обратный код, называемый также инвертированным. Для этого используют триггеры со счетным входом.

Для получения обратного кода используется импульс обращенного кода, который дает инверсию Qi. Повторная подача этого импульса восстанавливает код. Обращенный код используется для проведения операции сложения положительных и отрицательных двоичных чисел.

Шифраторы и дешифраторы —это устройства, преобразующие числа из десятичной системы счисления в двоичную, и наоборот, из двоичной в десятичную. В зарубежной терминологии они обозначаются как кодер (CD) и декодер (DC). Для лучше­го понимания работы этих устройств рассмотрим сначала шифратор.

Шифраторы (кодеры — CD) — это устройства, преобразующие числа из десятичной системы счисления в двоичную кодовую комби­нацию. Число входов в шифраторах равно числу возможных десяти­ч­ных чисел, а число выходов — разрядности формируемого кода. Эти устройства вырабатывают двоичный код числа, соответствующий номеру возбужденного входа (рис. 3.10).

Рис. 3.10. УГО микросхем шифратора (CD) и дешифратора (DC) на логических элементах

Двоичный код формируется на выходе только в том случае, если на вход поступает сигнал синхронизирующего импульса. Например, если при сигнале синхронизирующего импульса Z = 1 на входе 5 шифратора есть напряжение, соответствующее уровню логической 1, а на остальных входах при этом нули, то на выходе появится комбинация 101.

Дешифраторы (декодеры — DC) — это устройства, распознающие двоичные кодовые комбинации и преобразующие их в десятичное число. Дешифраторы имеют число входов, равное разрядности принимаемого двоичного кода, и число выходов, равное числу возможных кодовых комбинаций (т.е. числу возможных десятичных чисел). Эти устройства вырабатывают единичный сигнал на каждом выходе только в том случае, если на их вход поступает код числа, соответствующий номеру этого выхода (рис. 3.10). Например, если на вход подана комбинация 101, то на выходе 5 дешифратора (DC) появится логическая 1, а на остальных будут 0.

Мультиплексор (объединитель) объединяет сигналы от k входов нескольких устройств в один канал (одну шину). Например, логические сообщения от устройств Х 1, Х 2, Х 3, …, Xk подаются последовательно во времени к общей выходной шине X_С.

Демультиплексор (распределитель) распределяет входной поток импульсов в зависимости от значения управляющего сигнала. Например, последовательность логических сообщений Y_С распределя­ется последовательно во времени сначала на выход Y 1, а затем на выходы Y 1, Y 2, Y 3, …, Yk.

Распределитель имеет k выходов. При числе импульсов i > k их передача блокируется. В циклических распределителях импульс k + 1 подается на 1-й выход, k + 2 — на 2-й и т.д., т.е. цикл повторяется.

Мультиплексор и демультиплексор импульсов, как правило, работают в паре и служат для передачи информации по одному каналу в режиме уплотнения (временные уплотнители). Наибольшее распространение они получили при передаче телефонных сообщений в режиме временного уплотнения на радиочастотных каналах. При этом происходит уплотнение каналов во времени, т.е. сравнительно медленные изменения голосовых звуков кодируются в виде двоичных цифр и передаются последовательно сначала от первого, затем от второго, третьего и так до 12-го абонента. На другом конце линии происходит распределение информации соответственно по абонентам — потребителям сообщений.