Регистровое запоминающее устройство

РЗУ – регистровое запоминающее устройство, представляющее собой совокупность регистров и средств управления ими. РЗУ имеет две ступени: первая ступень хранит информацию, вторая представляет собой буферные регистры на выходе РЗУ. Когда одна ступень открыта, другая закрыта и наоборот. Буферные регистры запоминают данные, считываемые из РЗУ.

РЗУ имеет три входа: адресные (вход А и вход В), шину данных и два выхода, соответствующие адресным входам. При этом по адресу А можно только читать, а по адресу В и писать, и читать. Выбор регистров по входному адресу осуществляется с помощью мультиплексора для адреса А и с помощью дешифратора для адреса В (используется унарный код – единица в соответствующем разряде указывает на адресуемый регистр).

Дешифратор преобразует двоичный взвешенный код в унарный код.

Операции «открыть – закрыть» привязываются к тактовому сигналу. В течение одного такта мы можем заменить содержимое регистра.

Регистры необходимо сделать 2-ступенчатыми. Это можно осуществить, построив их на 2-хступенчатых триггерах (триггеры типа MS (master-slave), динамические триггеры).

Минимальный триггер (одноступенчатый) с разрешением записи (управлением по записи) строится на четырех элементах типа «И».

Динамические триггеры непрозрачны, состоят из 6 элементов типа «И», соответственно, если строить регистры на динамических триггерах, то на каждый разряд требуется 6 элементов типа «И».

При построении РЗУ можно использовать триггер из 4-х элементов типа «И», а вторую ступень реализовать в виде двух буферных регистров, которые требуют по 4 элемента на разряд (использовать одноступенчатые триггеры).

Таким образом, если требуется N регистров, то решая неравенство:

6*N>4*N+2*4 => N>4

Мы получаем, что при N большим 4 выгоднее использовать РЗУ, а при меньшем – отдельные регистры. В неравенстве слева – количество элементов типа «И», необходимых для построения одного разряда N отдельных регистров. Справа - количество элементов типа «И», необходимых для построения одного разряда N регистров, соединенных в РЗУ (4 элемента «И» на регистр + 4*2 элемента на два буферных регистра).

Здесь реализуются функции сложения, вычитания, логические функции «И», «ИЛИ», «Сложение по модулю 2».

ВнВх – внешние входы.

МS – мультиплексор

Если нужно выполнить однооперандное действие, то на один из входов подается 0.

Расширение функциональных возможностей автомата

Для расширения функциональных возможностей автомата существует два пути – реализация новых операций и совмещение операций.

1. Реализация новых операций. Тут есть два варианта:

А) Реализация «собственных» операций

Б) Реализация «чужих» операций

Этот способ реализуется путем добавления к автомату новых комбинационных схем.

2. Совмещение операций. Этот способ осуществляется путем добавления новых автоматов (регистров).

Схема при числе автоматов больше двух неудобна. Схема получается очень большой, но она возможна. Более того, возможны два варианта.

В этой схеме вместо магистральной шины используется интерфейсный приемо-передатчик.