Digitaltechnik Grundlagen 8. Register

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1 8. Register Version 1.0 von 02/2018

2 Register Gliederung: - Grundlagen - Auffangregister - Schieberegister - Einführung - Seriell/Parallel- und Parallel/Seriell-Wandler [Quelle: Fricke, K.: Digitaltechnik, Springer Vieweg und Harriehausen, T: Arbeitsblätter zu ] 2

3 Register - Grundlagen Häufigste Anwendung von Flipflops Register = funktionale Grundbausteine von Schaltwerken (milliardenfache Verwendung) Register = Flipflops, die funktional stets D-Flipflops sind ohne oder mit wenig Kombinatorik oft als JK-Flipflop. Flipflops in der Regel flankengesteuertet Zustandsgesteuerte Flipflops sind ungeeignet, da sie asynchron die Werte an den Ausgang liefern ( durchrutschen von Speicherzuständen ). Alle Flipflops des Registers werden vom selben Steuersignal angesteuert häufig Clock [Quelle: Fricke, K.: Digitaltechnik, Springer Vieweg und Harriehausen, T: Arbeitsblätter zu ] 3

4 Register - Auffangregister Meist einfach nur Register Zwischenspeicherung von Daten diese fließen parallel durch die einzelnen Flipflops Breite abhängig von den zu verarbeitenden Daten. Üblich sind Zweierpotenzen: insb. 8, 16, 32, 64, 128 und 256 Bit. Manchmal besitzen die einzelnen Flipflops weitere Eingänge, z. B. synchrone oder asynchrone Reset-, Set- oder Clock-Enable-Eingänge Parallele Ein- und Ausgabe [Quelle: Fricke, K.: Digitaltechnik, Springer Vieweg und Harriehausen, T: Arbeitsblätter zu ] 4

5 Register - Schieberegister Ähnlich zum (Auffang-)Register Jedoch: Ausgang jedes Flipflops wird auf den Eingang des jeweils folgenden Flipflops geschaltet Im einfachsten Fall nur einen Eingang und einen Ausgang. Bei jedem Takt: erste Flipflop = neuer Wert n+1 Flipflop = Wert von n-flipflop (n = 1 N-1) N Flipflop = Ausgabe Daten werden schrittweise seriell durch das Schieberegister hindurch geschoben Eimerkette. [Quelle: Fricke, K.: Digitaltechnik, Springer Vieweg und Harriehausen, T: Arbeitsblätter zu ] 5

6 Register - Schieberegister Schieberegister im Bild schiebt nach rechts E = Eingang A = Ausgang CLK = clock Q i = Zwischendaten zur parallelen Ausgabe von Daten nutzbar Schieberegisterkette aus vier JK-Flipflops [Quelle: Fricke, K.: Digitaltechnik, Springer Vieweg und Harriehausen, T: Arbeitsblätter zu ] 6

7 Register - Schieberegister Schieberegister im Bild schiebt nach rechts Schieberegisterkette aus vier JK-Flipflops [Quelle: Fricke, K.: Digitaltechnik, Springer Vieweg und Harriehausen, T: Arbeitsblätter zu ] 7

8 Register - Schieberegister Schieberegister lassen sich durch Nutzung der Zwischenausgänge Q als Seriell-Parallel-Wandler einsetzen Schieberegister lassen sich auch universell realisieren mit der Möglichkeit zu: Schieberichtung umschaltbar nach rechts/links Rotieren nach rechts/links Halten Paralleles Laden Paralleles Ausgeben Seriell-Parallel-Wandler Vgl. SN74198 Bild rechts [Quelle: Fricke, K.: Digitaltechnik, Springer Vieweg und Harriehausen, T: Arbeitsblätter zu ] 8

9 Register Schieberegister Beispiel [Quelle: Fricke, K.: Digitaltechnik, Springer Vieweg und Harriehausen, T: Arbeitsblätter zu ] 9

10 Register Schieberegister Beispiel [Quelle: Fricke, K.: Digitaltechnik, Springer Vieweg und Harriehausen, T: Arbeitsblätter zu ] 10

11 Register Schieberegister Beispiel [Quelle: Fricke, K.: Digitaltechnik, Springer Vieweg und Harriehausen, T: Arbeitsblätter zu ] 11