Виды запоминающих устройств. Триггеры. Регистры.

Виды запоминающих устройств:

По своему назначению ЗУ подразделяются на два класса:

1) По­стоянные

ПЗУ предназначены для длительного хра­нения информации, потому их основным качеством является энер­гонезависимость, т.е. способность длительное время сохранять за­писанную информацию после отключения электропитания.

По своей конструкции ПЗУ подразделяются на магнитомеханические и электронные.

а) Магнитомеханические ПЗУ — это жесткие магнитные и гиб­кие дискеты. Информация записывается на их дорожках в виде последовательности намагниченных и ненамагниченных участков в двоичном коде (намагниченный участок — это 1, а ненамагниченный — это 0). Магнитомеханические ПЗУ энергонезависимы и надежны, допускают перезапись информации, но их быстродей­ствие ограничено скоростью вращения дисков. Они удобны для употребления в тех случаях, когда перезапись информации и об­ращение за информацией к ЗУ происходит относительно редко, как это бывает, например, при записи массива УП в памяти УЧПУ.

б) Электронные ПЗУ, в том числе перепрограммируемые (ППЗУ), выполняются на базе больших интегральных схем (БИС). Они об­ладают большей скоростью обмена информацией и используются для формирования в УВМ системного программного обеспечения (см. подразд. 6.1), а ППЗУ используются также для записи УП. Однако электронные ПЗУ имеют меньшую информационную ем­кость и низкую транспортабельность.

2) Оперативные.

Оперативные ЗУ предназначены для скоростной обработки те­кущей (оперативной) информации. Эта информация не предназ­начена для длительного хранения, но должна быть обработана достаточно быстро, чтобы обеспечить управление быстродейству­ющими исполнительными механизмами, электроприводами. Вы­полняются ОЗУ на энергозависимых БИС, но позволяют обраба­тывать информацию с тактовой частотой в десятки и сотни мега­герц.

Основой БИС ОЗУ являются триггерные ячейки, выполнен­ные на электронных элементах с двумя устойчивыми состояния­ми триггеров.

Триггеры.

Триггер – это стандартная ячейка ОЗУ для хранения информации с емкостью 1 бит. Триггер – логический элемент, обладающий двумя устойчивыми состояниями.

RS-триггер.

Простейшей триггерной ячейкой является асинхронный RS- триггер. Это ячейка с двумя входами (R и S) и двумя выходами: прямым выходом Q и инверсным выходом Q. По сигналу S = 1 (Set — установка) RS -триггер устанавливается в единичное состояние, которому соответствует Q = 1 и = 0. По сигналу R = 1 (Reset — сброс) RS -триггер сбрасывается в нулевое состояние, которому соответствует Q = 0 и = 1. Когда на одном из входов RS триггера имеется единичный сигнал, на другой вход должен быть подан нулевой сигнал.

Одновременная подача единичных сигналов на оба входа RS- триггера не допускается.

При наличии на обоих входах RS -триггера нулевых сигналов его состояние не изменяется.

Синхронный RS-триггер.

Синхронный триггер переключается только при одновремен­ной подаче единичных сигналов на один из информационных вхо­дов и на вход С (Clock).

D – триггер. (Delay — задержка).

Состояние D-триггера принимает то значение, которое имеется на входе D: при D = 1 получим Q= 1, а при D= 0 получим Q = 0, но только при условии, что С= 1. При С= 0 состояние выходов D -триггера не изменяется. Это свойство Д-триггера можно использовать для организа­ции считывания информации со входов управляющего устройства.

Счет­ный триггер (Т- триггер)

У Т -триггера имеется только один ин­формационный (счетный) вход Т, который совпадает с тактовым входом С. После прохождения единичного импульса на счетном входе Т состояние триггера изменяется на противоположное.

J К- триггер.

Универсальность J К -триггера заключается в том, что при по­даче входных сигналов J = 1 или К= 1 раздельно он работает, как RS -триггер. Если же на вход К подавать инвертированный сигнал с входа J, то получится D -триггер. Апри подаче J = К= 1 одновре­менно он работает, как Т -триггер.

 

 

Регистры.

Триггеры, используемые в ОЗУ, применяются не по одному, а группами, называемыми регист­рами.

Регистр — это электронное устройство, базирующееся на со­вокупности триггерных ячеек и предназначенное для хранения и преобразования помещенной в него информации, записанной в двоичном коде.

По характеру выполняемых операций регистры приня­то подразделять на регистры хранения, регистры сдвига и счет­ные регистры (счетчики).

1) Регистры хранения реализуют только одну, общую для регист­ров всех типов, функцию хранения информации в двоичном коде. Типичные регистры хранения строятся на D-триггерах. Примером простейшего регистра хранения является совокупность D-тригге­ров в схеме, приведенной на рис. 5.12.

Рис. 5.14. Регистр хранения RG, построенный на D-триггерах:

а — условное обозначение;

2) Регистры сдвига помимо приема, хранения и выдачи информа­ции подобно регистрам хранения позволяют сдвигать записанную информацию, т.е. перемещать значения записанных битов инфор­мации от одной триггерной ячейки к другой, соседней, причем сдвиг информации производится одновременно во всех ячейках в одном направлении. Ин­формация в такой регистр может поступать как в последователь­ном, так и в параллельном коде, а сдвиг информации производится подачей единичного импульса на вход сдвига. Вход сдвига организуется путем объединения всех тактовых входов регистра.

Рис. 5.15. Схема регистра сдвига (а) и его условное обозначение (б)

3) Счетные регистры, или счетчики, отличаются тем, что помимо функций записи, хранения и выдачи информации выполняют фун­кцию счета поступающих на них импульсов с запоминанием ре­зультатов.

Рис. 5.16. Схема трехразрядного двоичного счетчика (а) и его условное обозначение (б)