1. Co to jest rejestr i do czego służy?

Rejestr jest układem, który służy do pamiętania (przechowywania) informacji cyfrowej w postaci bitów. Podstawowym elementem rejestru jest przerzutnik, który umożliwia zapamiętanie jednego bitu informacji. Rejestry występują w wielu poważniejszych urządzeniach cyfrowych (pamięci RAM, mikroprocesory).

2. Podział rejestrów

Ze względu na sposób wprowadzania i wyprowadzania informacji rejestry dzieli się na :

- szeregowe - umożliwiające szeregowe wprowadzenie i wyprowadzenie danych (tzn. bit po bicie), są to tak zwane rejestry SISO (Serial In Serial Out)

- równoległe - umożliwiające równoległe wprowadzenie i wyprowadzenie informacji jednocześnie do wszystkich pozycji rejestru, PIPO (Parallel In Parallel Out)

- szeregowo-równoległe - umożliwiające szeregowe wprowadzenie i równoległe wyprowadzenie informacji, SIPO (Serial In Parallel Out)

- równoległo-szeregowe - umożliwiające równolegle wprowadzenie i szeregowe wyprowadzenie informacji, PISO (Parallel In Serial Out)

- rejestry uniwersalne - umożliwiające wprowadzanie i wyprowadzanie informacji zarówno w sposób równoległy, jak i szeregowy

3. Parametry rejestrów

- długość rejestru, czyli liczba przerzutników n

- pojemność rejestru (wynosi 2ⁿ) - maksymalna ilość różnych informacji, które mogą być zapamiętane w rejestrze

- szybkość pracy rejestru; dla rejestru równoległego jest to czas trwania wprowadzania i wyprowadzania informacji; dla rejestru szeregowego jest to maksymalna częstotliwość impulsów zegarowych, przy których przesuwanie kombinacji nie ulega jeszcze zniekształceniu

4. Omówić rejestr Johnsona

Rejestr Johnsona otrzymuje się łącząc negację wyjścia ostatniego przerzutnika z wejściem pierwszego przerzutnika. Pojemność takiego licznika wynosi 2n, gdzie n-ilość przerzutników.

Na pierwszym rysunku przedstawiono schemat ideowy układu licznika Johnsona mod. 16, zbudowanego z rejestru `164. Na drugim - licznik w kodzie Johnsona o programowej długości cyklu (wejścia X1, X2), zbudowanego także z rejestru `164.

5. Rejestr równoległy

Wprowadzenie równoległe informacji do rejestru odbywa się najczęściej za pomocą asynchronicznych wejść ustawiających CLEAR i PRESET przerzutnika. Informacja wyjściowa jest dostępna na wyjściach Q przerzutników.

W przypadku a) przed wprowadzeniem informacji należy rejestr wyzerować, w przypadku b) nie jest to potrzebne. Zastosowanie:

- rejestry pośredniczące (buforowe) np. między licznikiem a układem wyświetlającym jego stan

- mikroprocesory, rejestry pamięci

Informacja z wejść równoległych równoległych X jest wprowadzona do rejestru podczas wysokiego stanu sygnału STROB. Przy niskim stanie informacja zostaje zatrzaśnięta. Stąd częsta nazwa tych rejestrów - zatrzaski.

6. Rejestr pierścieniowy

Rejestr pierścieniowy - rejestr przesuwający zamknięty w pierścień, w którym krąży tylko jedna jedynka lub jedno zero, przesuwając się na sąsiednie wyjście po kolejnym impulsie zegarowym. Licznik pierścieniowy zawierający N przerzutników ma pojemność równą N.

Pierwszy rysunek przedstawia schemat ideowy wykorzystania rejestru `198 jako licznika pierścieniowego. pierścieniowego chwili początkowej do rejestru zostaje wpisana wartość 10000000. W rejestrze krąży jedynka w takt impulsów taktujących. Do rejestru może być również wpisane 01111111 - wówczas krąży 0.

Drugi rysunek przedstawia schemat licznika pierścieniowego, pierścieniowego którym likwidowane są błędne stany układu. Wyróżniającym stanem licznika jest stan 0. Otrzymuje się tu 8 stanów wyjściowych.

7. Rejestr szeregowo-równoległy

Rejestr szeregowo-równoległy charakteryzuje się możliwością szeregowego wprowadzania i równoległego wyprowadzania informacji.

Powyższy rysunek przedstawia schemat logiczny scalonego rejestru `164. Rejestr ten zawiera:

- wejścia szeregowe A', B'

- wejście zerujące

- wejście taktujące C

- wyjścia równoległe A, B, C, D, E, F, G, H

Rejestr jest zbudowany z przerzutników RS. Zmiana stanu przerzutników występuje przy zmianie sygnału na wejściu taktującym z 0 na 1. Rejestr jest wykorzystywany głównie jako układ zmiany informacji szeregowej na równoległą.

---