Rejestry

Rejestry - układy cyfrowe służące do krótkoterminowego przechowywania niewielkich ilości informacji. Może służyć do zamiany postaci informacji z równoległej na szeregową lub odwrotnie.

we 2 rejestr

wejście cyfrowe równoległe- umożliwia

wprowadzenie wszystkich bitów w jednym

takcie zegarowym

Ilość zacisków wejściowych w wejściu

we 1 równoległym musi być równa ilości bitów

we wprowadzanym słowie

we 0

CLK

rejestr rejestr rejestr

CLK CLK CLK

Wejście szeregowe - umozliwia wprowadzenie informacji do układu bit po bicie. Do wprowadzenia słowa n-bitowego potzrba n taktów zegara

Rodzaje wyjść rejestrowych:

• Rejestry z wejściem i wyjściem równoległym - PIPO - nazywane są rejestrami bufowowymi lub zatrzaskowymi

• Rejestry z wejściem i wyjściem szeregowym - SISI - zwane są też rejestrami przesuwającymi

• Rejestry z wejściem szeregowym i wyjściem równoległym - SIPO

• Rejstry z wejściem równoległym i wyjściem szeregowym PISO

Rejestry mają zastosowanie np. w pamięciach RAM (PIPO)

Rejestry SIPO i PISO stosuje się do zamiany postaci informacji z szeregowej (UART)na równoległą (USART)

Bramki trójstanowe

Bramki trójstanowe wykorzystywane są w układach cyfrowych w których występuje konieczność odseparowania elektrycznego dwóch lub więcej punktów w systemie np. odcięcie układu od wspólnej magistrali.

Schemat bramki logicznej:

WE	ENABLE	WY
0	1	0
1	1	1
X	0	Z

Oprócz stanu 0 i 1 wystepuje jeszcze stan trzeci będący stanem wysokiej impedancji odseperującej wejście od wyjścia. Stan Z wywoływany jest przez klucz (przełącznik) elektroniczny. Bramki trójstanowe wykorzystywane są w magistralach.

Magistrale

W systemach mikroprocesorowych magistrale służą do komunikacji między wieloma układami np.RAM, ROM, mikroprocesor, układy wejścia-wyjścia. Ponieważ łączenie metodą każdy z każdym wymagało by tworzenia nadmiernej ilości połączeń, dlatego wykorzystanie magistrali pozwala na przyłączenie do niej wielu układów. Aby nie było zakłóceń magistrale muszą działać według ściśle określonych zasad:

Przesyłanie danych w odbywa się zawsze tylko pomiędzy jednym urządzeniem bęącym nadajnikiem i jednym urządzeniem będącym odbiornikiem przy pozostałych układach odseperowanych od magistrali. Możliwość odseperowania zapewniają bramki trójstanowe poprzez stan wysokiej impedancji - stan trzeci.

Wzmacniacze buforowe - transcivery

Są to układy pośredniczące w wymianie informacji. Ich zadaniem jest zmniejszenie obciążenia nadajnika przez odbiornik, oraz zwiększenie sygnału wyjściowego.

Układy te mogą przechodzić też w stan wysokiej impedancji (tak jak bramki trójstanowe) dzięki czemu mogą odseparowywać od siebie poszczególne układy.

Układy arytmetyczne

Liczniki

Liczniki - to układy cyfrowe na których wyjściu pojawia się zakodowana liczba impulsów podanych na wejście zliczające licznika, zliczona przez ten licznik. Podstawowymi parametrami liczników jest ich pojemność. Liczniki pełnią rolę pomocniczą w układach mikroprocesorowych .

Sumatory cyfrowe

Dodawanie dwóch bitów:

X1	X2	wynik
0	0	00
0	1	01
1	0	01
1	1	10

Wynik działania ostatniego: 1+1 =2 _D 2 _D = 10_B

D - dziesiętne

B - binarne

Druga cyfra wyniku oznacza nam wartość na danej pozycji, natomianst cyfra pierwsza jest tzw. przeniesieniem . Przy dodawaniu dwóch jedynek na pozycji ostatniej jest zero a w miejscu przeniesienia jest jedynka co oznacza że jedynka jest przeniesiona z pozycji ostatniej (najmłodszej) na pozycję przedostatnią (starszą).

Ai	Bi	Ci	Si	Ci+1
0	0	0	0	0
0	0	1	1	0
0	1	0	1	0
0	1	1	0	1
1	0	0	1	0
1	0	1	0	1
1	1	0	0	1
1	1	1	1	1

DZIAŁANIE NA LICZBACH BINARNYCH ZE ZNAKIEM

Operacje dodawania i odejmowania liczb binarnych ze znakiem dokonuje się poprzez wykorzystanie kodu U2.

Przy wykorzystaniu kodu U2 ważne jest aby znać długość słowa.

Przy założeniu że operacja będzie wykonywana na słowach czterobitowych najstarszy czyli czwarty bit będzie określał znak słowa tzn czy liczba jest ujemna czy dodatnia.

Przykład

Liczba 1101 _U2 = -1 *2 ³+1 *2²+0*2¹+1*2⁰= -3_D

Liczba 1101 _NKB = 1 *2 ³+1 *2²+0*2¹+1*2⁰= 13_D

Liczba 0111_U2=7_D

Liczba 0111_NKB=7_D

Obliczanie liczby przeciwnej

Obliczanie liczby przeciwnej dokonujemy poprzez wstawienie w miejsce zer - jedynek, a w miejsce jedynek- zer. Do uzyskanej liczby dodajemy następnie jedynkę:

Przykład

0111 - daje to liczbę 7 po zamianie z kodu U2 na NKB

1000

1

1001 - daje to liczbę - 7 po zamianie z kodu U2 na NKB

Liczba przeciwna nie musi być liczbą ujemną.

W kodzie U2 zakres liczb możliwych do wypisania jest zależny od długości słowa np.

dla słowa o długości 5 (n=5) zakres liczb będzie miał przedział od - 16 (10000) _U2

do +15 (01111)_U2

W kodzie U2 istnieje możliwość przekroczenia zakresu gdy liczba będzie „zbyt ujemna” lub „zbyt dodatnia”. Zakres określa bowiem zarówno liczbę argumentów jak i długość wyniku. Ilustruje to poniższy przykład gdy operujemy na słowach o długości n=5:

+ 10111 _U2

11010 _U2

1 10001 _U2

ostatni bit jest poza zakresem więc go odrzucamy

Dekodery i kodery priorytetu

Dekoder jest układem cyfrowym posiadającym n wejść oraz k wyjść gdzie obowiązuje zależność k<=2ⁿ

Przykładowy dekoder 1

1

0 1

1

1

1 0

1

1

Działanie dekodera jest proste 1

Kombinacja znaków na wejściu generuje na wyjściu sygnał wyróżniony przeciwny do pozostałych. Numer wyjścia wyróżnionego jest inny dla każdej kombinacji znaków na wejściu.

1 Koder priorytetu może generować

1 więcej niż jeden sygnał wyróżniony

1 0 Każdemu wyjściu przyporządkowany

0 1 jest odpowiedni stopień ważności zwany

1 1 priorytetem. Zakodowany numer wejścia

0 znajduje się na wyjściu o najwyższym

1 priorytecie

A ₀

A₁

A₂

A0

A1

A2

A0

A1

A2

A2

A1

A2

NAD

ODB

---