Registro (tecnología digital)

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Un registro  es un dispositivo para escribir, almacenar y leer datos binarios de n bits y realizar otras operaciones en ellos [1] .

El registro es un conjunto ordenado de flip- flops , generalmente D-flip-flops , cuyo número corresponde al número de bits en la palabra . Se puede asociar un dispositivo digital combinacional con el registro , con la ayuda de la cual se realizan ciertas operaciones en las palabras.

Las bases para construir registros son: D-flip-flops , RS-flip-flops , JK-flip-flops .

Operaciones en registros

Las siguientes operaciones son típicas:

• recibir una palabra en el registro (establecer el estado );
• transferir una palabra de un registro;
• desplazamiento de palabra hacia la izquierda o hacia la derecha en un número dado de bits en los registros de desplazamiento;
• conversión de un código serial de una palabra en uno paralelo y viceversa;
• poniendo el registro en el estado inicial (reset).

Clasificación de registros

Los registros se clasifican [2] según los siguientes tipos:

• almacenamiento (registros de memoria, almacenamiento) [3] [4] ;
• cambiando o desplazando [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] .

A su vez, los registros de desplazamiento se dividen:

• según el método de información de entrada-salida:
  • paralelo: la información se escribe y lee simultáneamente en todas las entradas y desde todas las salidas [16] ;
  • secuencial: la información se escribe y se lee en el primer disparador, y la información que estaba en este disparador se sobrescribe en el siguiente; lo mismo sucede con el resto de los disparadores [17] [18] ;
  • conjunto;

• en la dirección de la transferencia de información:
  • unidireccional;
  • reversible [19] [20] .

Tipos de registro

Los registros se distinguen por el tipo de información de entrada (carga, recepción) y salida (carga, emisión):

1. Con entrada y salida secuencial de información
2. Con entrada y salida paralela de información
3. Con entrada paralela y salida serial. Por ejemplo: SN74LS165J(N), SN74166J(N), SN74LS166J(N)
4. Con entrada serial y salida paralela. Por ejemplo: SN7416J(N), SN74LS164J(N), SN74LS322J(N), SN74LS673J(N)

El uso de flip-flops con pestillos con tres estados en la salida, capacidad de carga aumentada (en comparación con los microcircuitos estándar de la serie) permite el uso ( en sistemas de microprocesador con organización de red troncal ) de registros directamente en la red troncal como registros, registros de búfer, Registros de E/S, transmisor backbone, etc. sin circuitos de interfaz adicionales.

Además de los registros binarios descritos anteriormente, el registro también puede basarse en un sistema numérico diferente , como ternario o decimal .

Registros paralelos

En los registros paralelos (estáticos), los circuitos de bits no intercambian datos entre sí. Los bits suelen tener en común los permisos de reloj, reinicio/ajuste, salida o recepción, es decir, circuitos de control. Un ejemplo de un circuito de registro estático construido en flip-flops tipo D con entradas dinámicas directas, con entradas de reinicio y salidas de tercer estado controladas por la señal EZ.

Registros de desplazamiento (serie)

Los registros de desplazamiento (o registros secuenciales (desplazamiento) ) son una cadena de circuitos de bits conectados por circuitos de transferencia. El principal modo de operación es el cambio de los bits del código de un disparador a otro para cada pulso de la señal del reloj. En los registros de un solo ciclo con un desplazamiento de un bit a la derecha, la palabra se desplaza cuando llega una señal de reloj . La entrada y la salida son seriales ( English  Data Serial Right, DSR ).

De acuerdo con los requisitos de sincronización en los registros de desplazamiento que no tienen elementos lógicos en las conexiones entre bits, no se pueden usar disparadores controlados por nivel de una etapa, ya que algunos flip-flops pueden cambiar repetidamente durante el nivel de habilitación de la señal de reloj, que es inaceptable. La aparición de elementos lógicos en las conexiones entre bits, y más aún, de circuitos lógicos de profundidad no unitaria, simplifica el cumplimiento de las condiciones de operatividad de los registros y amplía la gama de tipos de disparadores adecuados para estos circuitos. Los registros de desplazamiento multiciclo están controlados por múltiples relojes. De estos, los más famosos son push-pull con los registros principal y adicional, construidos en simples flip-flops controlados por nivel de una sola etapa. En el ciclo C1, el contenido del registro principal se reescribe en uno adicional, y en el ciclo C2 regresa al registro principal, pero ya a los bits vecinos, lo que corresponde a un cambio de palabra. En términos de costos de equipo y velocidad, esta opción se acerca a un registro de un solo ciclo con flip-flops de dos etapas.

Ejemplos:

• SN74ALS164 (KR1533IR8) es un registro de desplazamiento de ocho bits con carga en serie y descarga en paralelo. Está equipado con dos entradas, A y B, lo que permite bloquear una de ellas (configurándola en un nivel de tensión bajo en el flanco positivo del pulso del reloj), para realizar la entrada de datos en código serie en la otra entrada.
• SN74ALS165 (KR1533IR9), SN74ALS166 (KR1533IR10): registro de desplazamiento de ocho bits con descarga secuencial, que funciona en dos modos: carga y desplazamiento en paralelo,
• SN74198 (KR155IR13) es un registro de desplazamiento reversible de ocho bits con cuatro modos de operación: carga paralela, desplazamiento a la izquierda, desplazamiento a la derecha y bloqueo.
• SN74LS295 (KR1533IR16) es un registro de desplazamiento de cuatro bits con carga paralela y tres estados de salida, que tiene tres modos de operación: carga paralela, desplazamiento a la izquierda y bloqueo. Basado en el registro, se puede construir un registro de desplazamiento inverso con entrada de datos secuenciales y modos de desplazamiento a la izquierda y a la derecha [21] .
• El 74HC595N (KR1564IR52) es un registro de desplazamiento enclavable de ocho bits capaz de combinarse en serie o en paralelo con tres estados de salida: alta, baja y alta impedancia.

Registros del procesador

Por propósito , los registros del procesador difieren en:

• acumulador: se utiliza para almacenar resultados intermedios de operaciones aritméticas y lógicas e instrucciones de E/S;
• bandera  : almacene signos de los resultados de operaciones aritméticas y lógicas;
• propósito general - almacenar operandos de expresiones aritméticas y lógicas, índices y direcciones;
• índice  : almacena los índices de los elementos de origen y de destino de la matriz ;
• puntero  : almacena punteros a áreas de memoria especiales (puntero de operación actual, puntero base, puntero de pila);
• segmento  : almacene direcciones y selectores de segmentos de memoria;
• administradores: almacenan información que controla el estado del procesador, así como las direcciones de las tablas del sistema.

Registros ternarios

Los registros ternarios se construyen sobre flip-flops ternarios . Al igual que los flip-flops ternarios, los registros ternarios pueden ser de diferentes sistemas de codificación ternaria para datos ternarios (dígitos ternarios): tres niveles de un solo cable, dos niveles de dos dígitos de dos cables, dos niveles de tres dígitos uno-uno tres -cable, dos niveles de tres dígitos uno-cero tres cables, etc.

La figura de la derecha muestra un diagrama de un registro de datos ternario controlado estático paralelo de nueve bits en tres registros de datos ternarios controlados estáticos paralelos de tres bits en un sistema de tres bits de una unidad de elementos lógicos ternarios (líneas con la designación 3B: tres hilos), que tiene una capacidad en el sistema numérico ternario posicional exponencial de números (códigos).

Véase también

• Generar
• Contador (electrónica)
• Sumador
• medio sumador
• Codificador (electrónica)
• Descifrador
• Multiplexor (electrónica)
• demultiplexor
• comparador digital
• Elementos lógicos

Notas

1. ↑ Gabrielyan Sh., Vakhtina E. Ingeniería eléctrica y electrónica. Pautas. - Stavropol: Argus, 2013. - S. 32. - ISBN 978-5-9596-0837-8 .
2. ↑ http://wiki.miem.edu.ru/index.php/Circuit Engineering: Lectures Copia de archivo fechada el 17 de enero de 2010 en Wayback Machine Capítulo 11 Sección 1.1 11.1 Clasificación de registros
3. ↑ http://www.intuit.ru/department/hardware/archhard2/2/2.html Archivado el 25 de febrero de 2008 en Wayback Machine Internet University of Information Technology. Arquitectura y organización de las computadoras. V. V. Gurov, V. O. Chukanov. 2. Clase magistral: Los principales elementos funcionales de la computadora, parte 2. Registro de almacenamiento. Figura 2.5. Estructura de registro de almacenamiento de cuatro bits con entrada asíncrona establecida en 0 . Figura 2.6. Designación gráfica convencional de un registro de almacenamiento de cuatro bits con una entrada de configuración asincrónica a 0
4. ↑ http://www.bashedu.ru/perspage/wsap/posobie/chapter3/6.htm  (enlace inaccesible) Fundamentos de la electrónica digital. 3.6. registros. Registros de almacenamiento. Figura 3.25. Diagramas funcionales de los principales tipos de registros. Arroz. 3.26. Registros de almacenamiento, en flip-flops D sincronizados por el nivel de reloj (a), flanco (b) y en flip-flops RS sincronizados por el flanco (c)
5. ↑ http://www.gsm-guard.net/glossary/_r.htm Archivado el 6 de enero de 2009 en Wayback Machine Glossary. registro de turnos
6. ↑ http://kpe.hww.ru/spravka_circuitry/rs.htm Archivado el 17 de noviembre de 2007 en los registros de turnos de Wayback Machine .
7. ↑ http://dssp.karelia.ru/~ivash/ims/t12/TEMA6.HTM Archivado el 9 de junio de 2009 en los registros de Wayback Machine Shift. Figura 1. Registros de desplazamiento en flip-flops JK
8. ↑ http://www.airalania.ru/airm/147/53/index.shtml Archivado el 6 de marzo de 2009 en Wayback Machine 6.1. Registros de desplazamiento y contadores de anillo
9. ↑ http://www.intuit.ru/department/hardware/archhard2/2/2.html Archivado el 25 de febrero de 2008 en Wayback Machine Internet University of Information Technology. Arquitectura y organización de las computadoras. V. V. Gurov, V. O. Chukanov. 2. Clase magistral: Los principales elementos funcionales de la computadora, parte 2. Registro de desplazamiento. Figura 2.7. Estructura del registro de turnos. Figura 2.8. Designación gráfica convencional de un registro de desplazamiento de cuatro bits con una entrada de configuración asincrónica a 0
10. ↑ http://dfe3300.karelia.ru/koi/posob/log_basis/registr2.html Copia de archivo fechada el 20 de agosto de 2009 en los fundamentos lógicos de Wayback Machine Computer. Registros de desplazamiento paralelos. Fig.9.1 Diagrama estructural de un registro de anillo paralelo de 4 bits. Figura 9.2. Lógica de registro de anillo de 4 bits
11. ↑ http://www.bashedu.ru/perspage/wsap/posobie/chapter3/6.htm  (enlace inaccesible) Fundamentos de la electrónica digital. 3.6. registros. registros de desplazamiento. Arroz. 3.27. Registros de desplazamiento en D-flip-flops a), RS-flip-flops b) y registro combinado en D-flip-flops
12. ↑ http://www.texnic.ru/tools/cif_ms/7.html Archivado el 6 de diciembre de 2008 en Wayback Machine 7.REGISTROS. 7.1. registros de desplazamiento. Arroz. 248. Registro de desplazamiento de doce bits
13. ↑ http://shema.relline.ru/main/lections/second/Reg_sdwig Archivado el 25 de mayo de 2009 en MGIEM Wayback Machine . Circuitos. Conferencias. registros de desplazamiento. Implementación de registros de desplazamiento en flip-flops RS de ciclo único. Registro de desplazamiento de tres tiempos
14. ↑ http://www.exponenta.ru/educat/systemat/1006/3_projects/vavilkin_kornilov.asp Copia de archivo fechada el 23 de mayo de 2009 en Wayback Machine Fig.2 Registro de cambios compuesto por cuatro D-flip-flops. Fig.3 Un registro de desplazamiento típico formado por cuatro flip-flops JK. Fig.5 Carga de datos en el registro de desplazamiento mediante entrada paralela.
15. ↑ http://it.fitib.altstu.ru/neud/shemotechnika/index.php?doc=teor&st=141 Archivado el 6 de enero de 2014 en Wayback Machine . 12.1.1. registro de turnos
16. ↑ http://www.texnic.ru/tools/cif_ms/7.html Archivado el 6 de diciembre de 2008 en Wayback Machine 7.REGISTROS. Figura 208. registro paralelo
17. ↑ http://www.texnic.ru/tools/cif_ms/7.html Archivado el 6 de diciembre de 2008 en Wayback Machine 7.REGISTROS. Figura 209. registro de serie
18. ↑ http://kt1bladerunner.livejournal.com/1339.html Registro de turnos en serie. Fig.6 Diagrama estructural de un registro de anillo paralelo de 4 bits. Arroz. 7. Diagrama lógico de un registro de anillo paralelo de 4 bits
19. ↑ http://www.erudition.ru/referat/ref/id.36006_1.html Copia de archivo del 4 de febrero de 2009 en el registro de desplazamiento inverso de 16 bits de Wayback Machine
20. ↑ http://www.texnic.ru/tools/cif_ms/7.html Archivado el 6 de diciembre de 2008 en Wayback Machine 7.REGISTROS. Figura 210. registro inverso
21. ↑ Pukhalsky G. I. , Novoseltseva T. Ya. Dispositivos digitales: Libro de texto para universidades . - San Petersburgo. : Politécnica, 1996. - S.  600 . — 885 pág. — ISBN 5-7325-0359-5 .

Literatura

• Henry S. Warren, Jr. Capítulo 2: Conceptos básicos // Trucos algorítmicos para programadores = El deleite de los hackers. - M .: "Williams" , 2007. - S. 288. - ISBN 0-201-91465-4 .
• Nefedov A.V., Savchenko A.M., Feoktistov Yu.F. Bajo la dirección de Shirokov Yu.F. Sección 3. Circuitos integrados digitales y sus parámetros eléctricos // Circuitos integrados extranjeros para equipos electrónicos industriales: Manual. - M. : Energoatomizdat, 1989. - 288 p. — ISBN 5-283-01540-8 .
• Petrovsky II, Pribylsky A.V., Troyan A.A., Chuvelov V.S. La composición funcional de los microcircuitos de la serie KR1533: 5. Registros; La composición funcional de los microcircuitos de la serie KR1554: 4. Registros // IC lógicos KR1533, KR1554. Directorio. - M. : Binom LLP, 1993. - 497 p. — ISBN 5-85959-045-5 .
• Averchenkov O. E. Circuitos: equipos y programas. - M. : DMK Press, 2012. - 588 p. - ISBN 978-5-94074-402-3 .

Enlaces

• Instrucciones metódicas. Registrar investigación