寄存器和移位寄存器
發(fā)布時間:2007/8/24 0:00:00 訪問次數:3280
寄存器是一種常用的時序邏輯電路。有趣的是,這種時序邏輯電路只包含存儲電路。寄存器的存儲電路是由鎖存器或觸發(fā)器構成的,因為一個觸發(fā)器能存儲1位二進制數,所以由N個鎖存器或觸發(fā)器可以構成N位寄存器。例如,4位寄存器74LS75就是由四個D鎖存器構成的[圖5.3.1],
圖5.3.1 74LS75的邏輯圖
而4位寄存器74LS175則是由四個D觸發(fā)器構成的[圖5.3.2]。
圖5.3.2 74LS175的邏輯圖
4位寄存器CC4076的結構[圖5.3.3]要復雜一些,除了四個D觸發(fā)器外,還有一些控制電路,用來實現異步復位()、三態(tài)輸出()和保持()等附加功能。輸入()則是所有寄存器都有的功能。
圖5.3.3 CC4076的邏輯圖
移位寄存器除了具有存儲功能外,還有移位功能。移位操作在數字系統中是常用的。例如,在運算器中,我們利用移位寄存器將二進制數左移一位或右移一位,就實現了一次乘2運算或除2運算;在串行接口適配器中,我們利用移位寄存器把系統下發(fā)的并行數據轉換成串行數據發(fā)送出去,或把接收進來的串行數據轉換成并行數據上交給系統。移位寄存器由觸發(fā)器級聯而成[圖5.3.4或圖5.3.6]。雙向移位寄存器74LS194A除了移位功能(左移、右移)外,還有異步復位()、保持()和并行輸入()等附加功能。
圖5.3.4 用D觸發(fā)器構成的移位寄存器
圖5.3.6 用JK觸發(fā)器構成的移位寄存器
下面分析一個簡單的運算電路[圖5.3.9]。這個電路由兩塊超前進位加法器74283和四塊雙向移位寄存器74LS194A和組成。其中,兩塊74283構成一個8位加法器,加法器屬于組合邏輯電路;位于加法器上面的兩塊74LS194A構成一個8位移位寄存器,其并行輸出作為加法器的被加數;位于加法器下面的兩塊74LS194A構成另一個8位移位寄存器,其并行輸出作為加法器的加數。
圖5.3.9 例5.3.1的電路
時刻,第一個時鐘脈沖到達,兩個移位寄存器都處于并行輸入狀態(tài),于是,被加數等于,加數等于,和等于;在時刻,第二個時鐘脈沖到達時,兩個移位寄存器都處于右移狀態(tài),于是,被加數等于,加數等于,和等于;在時刻,只有上面那個移位寄存器有時鐘脈沖作用,它處于右移狀態(tài),于是,被加數等于,而加數仍等于,和等于;時刻的工作條件與時刻完全相同,于是,被加數等于,而加數仍等于,和等于。
寄存器是一種常用的時序邏輯電路。有趣的是,這種時序邏輯電路只包含存儲電路。寄存器的存儲電路是由鎖存器或觸發(fā)器構成的,因為一個觸發(fā)器能存儲1位二進制數,所以由N個鎖存器或觸發(fā)器可以構成N位寄存器。例如,4位寄存器74LS75就是由四個D鎖存器構成的[圖5.3.1],
圖5.3.1 74LS75的邏輯圖
而4位寄存器74LS175則是由四個D觸發(fā)器構成的[圖5.3.2]。
圖5.3.2 74LS175的邏輯圖
4位寄存器CC4076的結構[圖5.3.3]要復雜一些,除了四個D觸發(fā)器外,還有一些控制電路,用來實現異步復位()、三態(tài)輸出()和保持()等附加功能。輸入()則是所有寄存器都有的功能。
圖5.3.3 CC4076的邏輯圖
移位寄存器除了具有存儲功能外,還有移位功能。移位操作在數字系統中是常用的。例如,在運算器中,我們利用移位寄存器將二進制數左移一位或右移一位,就實現了一次乘2運算或除2運算;在串行接口適配器中,我們利用移位寄存器把系統下發(fā)的并行數據轉換成串行數據發(fā)送出去,或把接收進來的串行數據轉換成并行數據上交給系統。移位寄存器由觸發(fā)器級聯而成[圖5.3.4或圖5.3.6]。雙向移位寄存器74LS194A除了移位功能(左移、右移)外,還有異步復位()、保持()和并行輸入()等附加功能。
圖5.3.4 用D觸發(fā)器構成的移位寄存器
圖5.3.6 用JK觸發(fā)器構成的移位寄存器
下面分析一個簡單的運算電路[圖5.3.9]。這個電路由兩塊超前進位加法器74283和四塊雙向移位寄存器74LS194A和組成。其中,兩塊74283構成一個8位加法器,加法器屬于組合邏輯電路;位于加法器上面的兩塊74LS194A構成一個8位移位寄存器,其并行輸出作為加法器的被加數;位于加法器下面的兩塊74LS194A構成另一個8位移位寄存器,其并行輸出作為加法器的加數。
圖5.3.9 例5.3.1的電路
時刻,第一個時鐘脈沖到達,兩個移位寄存器都處于并行輸入狀態(tài),于是,被加數等于,加數等于,和等于;在時刻,第二個時鐘脈沖到達時,兩個移位寄存器都處于右移狀態(tài),于是,被加數等于,加數等于,和等于;在時刻,只有上面那個移位寄存器有時鐘脈沖作用,它處于右移狀態(tài),于是,被加數等于,而加數仍等于,和等于;時刻的工作條件與時刻完全相同,于是,被加數等于,而加數仍等于,和等于。
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