Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ιονίων Νήσων Εισαγωγή στην Πληροφορική Ενότητα 3: Ψηφιακή Λογική ΙI Το περιεχόμενο του μαθήματος διατίθεται με άδεια Creative Commons εκτός και αν αναφέρεται διαφορετικά Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.
12. ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ e-book ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ- ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 1
ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ Ο ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΗΣ ΩΣ ΣΤΟΙΧΕΙΟ ΜΝΗΜΗΣ ΕΙ Η ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΩΝ ΣΤΑΤΙΚΟΣ ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΗΣ ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΗΣ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 2
Ο ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΗΣ ΩΣ ΣΤΟΙΧΕΙΟ ΜΝΗΜΗΣ Ένας καταχωρητής (register) είναι ένα κύκλωµα που χρησιµοποιείται για την αποθήκευση πληροφοριών. Ένα flip-flop µπορεί να αποθηκεύσει ένα (1) bit πληροφορίας. Εποµένως, αν χρησιµοποιηθούν n flip-flops µπορούν να αποθηκευτούν n-bit λέξεις. Ένας καταχωρητής των n bit µπορεί να αποθηκεύσει n bit πληροφορία και κατασκευάζεται από µία οµάδα από n flip-flops και πύλες για τον έλεγχο της µεταφοράς πληροφορίας από και προς τον καταχωρητή. ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 3
ΕΙ Η ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΩΝ Yπάρχουν δύο βασικά είδη καταχωρητών: - ο στατικός καταχωρητής, ο οποίος αποτελείται από ανεξάρτητα flip-flops στα οποία µπορεί να αποθηκευτεί µία πληροφορία και να λαµβάνεται όποτε χρειαστεί - ο καταχωρητής ολίσθησης (shift register), το περιεχόµενο του οποίου ολισθαίνει (µετακινείται) κατά µία θέση σε κάθε εφαρµογή του παλµού ρολογιού ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 4
ΣΤΑΤΙΚΟΣ ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΗΣ ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 5
ΦΟΡΤΩΣΗ Η είσοδος ελέχγου «φόρτωση» επιτρέπει ή απαγορεύει στους παλµούς του ρολογιού να περάσουν στα flip-flops του καταχωρητή. Ανηείσοδοςφόρτωσηςείναι 0,τότεηέξοδοςτηςπύλης ANDείναι 0 και ανεξάρτητα από το αν υπάρχουν παλµοί στην είσοδο ρολογιού, τα flip-flops δεν θα δέχονται παλµούς, µε αποτέλεσµα τα δεδοµένα του καταχωρητή να µην αλλάζουν. Αν η είσοδος φόρτωσης είναι 1, τότε τα flip-flops θα ταυτόχρονα παλµούς ρολογιού ταυτόχρονα (η είσοδος ρολογιού είναι κοινή για τα flip- flops), µε αποτέλεσµα τα δεδοµένα που βρίσκονται στις εισόδους D0, D1, D2και D3 (το DOείναιτο LSBκαιτο D3είναιτο MSB)να µεταφέρονται στα 4 flip-flops του καταχωρητή ταυτόχρονα. Οι τέσσερις έξοδοι Q1, Q2, Q3 και Q4 των flip-flops αποτελούν τις εξόδους του καταχωρητή. Η µεταφορά της πληροφορίας από τις εισόδους στις εξόδους του καταχωρητή ονοµάζεται φόρτωση (loading). Με αυτόν τον τρόπο φορτώνονται νέα δεδοµένα στον καταχωρητή. Για παράδειγµα, αν οι είσοδοι των flip-flops είναι D3=1, D2=0, D1=1 και D0=1, τότε οι έξοδοι των flip-flops γίνονται Q3=1, Q2=0, Q1=1 και Q0=1, µε αποτέλεσµα στον καταχωρητή να αποθηκευθεί η πληροφορία ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 1011. 6
ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΗΣ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ Ο καταχωρητής ολίσθησης (shift register) είναι ένας καταχωρητής, όπου η έξοδος του κάθε flip-flop τροφοδοτεί την είσοδο του γειτονικού του. Έτσι, τα δεδοµένα του καταχωρητή ολισθαίνουν από κάθε flipflop στο γειτονικό του µε κάθε παλµό ρολογιού. Ανάλογα µε την κατεύθυνση ολίσθησης, ο καταχωρητής ονοµάζεται καταχωρητής δεξιάς ολίσθησης αν ολισθαίνει τα δεδοµένα προς τα δεξιά ή καταχωρητής αριστερής ολίσθησης αν ολισθαίνει τα δεδοµένα προς τα αριστερά. Αν η έξοδος του τελευταίου flip-flop είναι συνδεδεµένη στην είσοδο του πρώτου, τότε ο καταχωρητής ονοµάζεται καταχωρητής κυκλικής ολίσθησης. Σε έναν καταχωρητή ολίσθησης είναι δυνατό να ολισθήσουµε το περιεχόµενο είτε προς τα δεξιά είτε προς τα αριστερά, οπότε ο καταχωρητής ονοµάζεται αµφίδροµος καταχωρητής ολίσθησης. ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 7
ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΩΝ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ Ανάλογα µε τον τρόπο τοποθέτησης των δεδοµένων εισόδου και τον τρόπο εξόδου των περιεχοµένων ενός καταχωρητή ολίσθησης µπορούµε να τους κατατάξουµε σε τέσσερις κατηγορίες: - Σειριακής εισόδου- σειριακής εξόδου (serial-in, serial-out: SISO) - Σειριακής εισόδου-παράλληλης- εξόδου (serial-in, parallel-out: SIPO) - Παράλληλης εισόδου- εξόδου (parallel-in, serial-out: PISO) - Παράλληλης εισόδου- παράλληλης εξόδου (parallel-in, parallel-out: PIPO) ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 8
Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό. Οι όροι χρήσης των έργων τρίτων επεξηγούνται στη διαφάνεια «Επεξήγηση όρων χρήσης έργων τρίτων». Τα έργα για τα οποία έχει ζητηθεί άδεια αναφέρονται στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/από-nc-sa/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί.
Επεξήγηση όρων χρήσης έργων τρίτων διαθέσιμο με άδεια CC-BY διαθέσιμο με άδεια CC-BY-SA διαθέσιμο με άδεια CC-BY-ND διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC-SA διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC-ND διαθέσιμο με άδεια CC0 Public Domain διαθέσιμο ως κοινό κτήμα χωρίς σήμανση Δεν επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, παρά μόνο εάν ζητηθεί εκ νέου άδεια από το δημιουργό. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου και η δημιουργία παραγώγων αυτού με απλή αναφορά του δημιουργού. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού, και διάθεση του έργου ή του παράγωγου αυτού με την ίδια άδεια. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η δημιουργία παραγώγων του έργου. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού και διάθεση του έργου ή του παράγωγου αυτού με την ίδια άδεια. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου και η δημιουργία παραγώγων του. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, η δημιουργία παραγώγων αυτού και η εμπορική του χρήση, χωρίς αναφορά του δημιουργού. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, η δημιουργία παραγώγων αυτού και η εμπορική του χρήση, χωρίς αναφορά του δημιουργού. Συνήθως δεν επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου.
Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς το Σημείωμα Αδειοδότησης τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους.
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ιονίων Νήσων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.