Найбільш поширеним вузлом цифрової техніки і пристроїв автоматики є регістри. Регістри будуються на базі синхронних одно- і двоступеневих RS і D-тригерів. Регістри можуть бути реалізовані також на базі JK -тригер. За способом прийому та видачі інформації регістри діляться на наступні групи: з паралельним прийомом і видачею (рис. 3.25, а); з послідовним прийомом і видачею (рис. 3.25, б); з послідовним прийомом і паралельної видачею (рис. 3.25, в); з паралельним прийомом і послідовної видачею (рис. 3.25, г); комбіновані, з різними способами прийому і видачі (рис. 3.25, д) і реверсивні.
Регістри зберігання (пямяти). Регістри з паралельним прийомом і видачею інформації служать для зберігання інформації і називаються регістрами пам'яті або зберігання. Зміна інформації, що зберігається в регістрі пам'яті (запис нової інформації) здійснюється після установки на входах D0. Dm нової цифрової комбінації (інформації) при надходженні определен-
Мал. 3.26. Регістри зберігання, на D - тригерах, синхронізуються рівнем сінроімпульса (а), фронтом (б) і на RS - тригерах, синхронізуються фронтом (в)
Регістри зсуву. Регістри з послідовним прийомом або видачею інформації називаються зсувними регістрами або регістрами зсуву. Регістри зсуву можуть виконувати функції зберігання і перетворення інформації. Вони можуть бути використані для побудови умножителей і подільників чисел двійкової системи числення, тому що зсув двійкового числа вліво на один розряд відповідає множенню його на два, а зрушення вправо - поділу на два. Регістри зсуву широко використовуються для виконання різних часових перетворень цифрової інформації: послідовне накопичення послідовної цифрової інформації з подальшою одночасною видачею (перетворення послідовної цифрової інформації в паралельний код) або одночасний прийом (паралельний прийом) інформації з подальшою послідовною видачею (перетворення паралельного коду в послідовний). Регістри зсуву можуть служити також як елементи затримки сигналу, представленого в цифровій формі. Дійсно, регістри з послідовним прийомом (введенням) і виведенням здійснюють затримку передачі інформації на m + 1 тактів (m + 1 - число розрядів регістра) машинного часу. Регістри зсуву зазвичай реалізуються на D-тригерах (рис. 3.27, а) або на RS-тригерах (рис. 3.27, б), де для введення інформації в перший розряд включається інвертор (перший розряд являє собою D-тригер). Слід зазначити, що всі регістри зсуву будуються на базі двоступеневих тригерів або синхронізуються фронтом синхроимпульса. Розрядність регістрів зсуву, як і у регістрів зберігання, визначається кількістю тригерів, що входять до їх складу. На рис. 3.27 наведені схеми чотирирозрядний регістрів зсуву, реалізованих на D- і RS-тригерах, а тимчасові діаграми, що пояснюють роботу регістразсуву, наведені на рис. 3.28.
Висновок паралельної інформації з регістра зсуву (див. Рис. 3.27, в) здійснюється при підключенні всіх тригерів регістра до окремих висновків (на рис. 3.27, а і б ці висновки показані штриховими лініями). Як було сказано вище, регістри зсуву синхронізуються фронтом тактуючих імпульсів, тобто запис нової інформації в тригери регістра відбувається протягом дуже короткого часу - за час тривалості фронту синхроимпульса, вірніше в момент надходження відповідного фронту синхроимпульса. Зазвичай, це "час" значно менше часу поширення сигналу, тобто часу перемикання тригера регістра в новий стан. Роботу регістра зсуву розглянемо на прикладі схеми, наведеної на рис. 3.27, а.
Можна припустити, що на початку все тригери регістра знаходяться в стані логічного нуля, тобто Q0 = 0, Q1 = 0, Q2 = 0, Q3 = 0. Якщо на вході D-тригера Т1 має місце логічний 0, то надходження синхроімпульсів на входи "С" тригерів не змінює їх стану.
Як випливає з рис. 3.27, синхроімпульсів надходять на відповідні входи всіх тригерів регістра одночасно і записують в них те, що має місце на їх інформаційних входах. На інформаційних входах тригерів Т2, Т3, Т4 - рівні логічного "0", тому що інформаційні входи наступних тригерів з'єднані з виходами попередніх тригерів, які перебувають у стані логічного "0", а на вхід "D" першоготригера, за умовою прикладу, подається "0" з зовнішнього джерела інформації. При подачі на вхід "D" першоготригера "1", з приходом першого синхроимпульса, в цей тригер запишеться "1", а в інші тригери - "0", тому що до моменту надходження фронту синхроимпульса на виході тригера Т1 "ще" був присутній логічний "0". Таким чином, в тригер Т1 записується та інформація (той біт), яка була на його вході "D" в момент надходження фронту синхроимпульса і т.д.
При отриманні другого синхроимпульса логічна "1". з виходу першого тригера, запишеться в другій тригер, і в результаті відбувається зрушення спочатку записаної "1" з тригера Т1 в тригер Т2, з тригера Т2 в тригер Т3 і т.д. (Рис. 3.28). Таким чином, проводиться послідовний зсув надходить на вхід регістра інформації (в послідовному коді) на один розряд вправо в кожному такті синхроимпульсов.
Після надходження m синхроімпульсів (на рис. 3.27 і рис. 3.28 m = 4) регістр виявляється повністю заповненим розрядами числа, що вводиться через послідовне введення "D". Протягом наступних чотирьох синхроимпульсов проводиться послідовний порозрядному висновок з регістра записаного числа, після чого регістр виявляється повністю очищеним (реєстр виявиться повністю очищеним тільки за умови подачі на його вхід рівня "0" в режимі виведення записаного числа).
Мал. 3.27. Регістри зсуву на D - тригерах а), RS - тригерах б) і комбінований регістр на D - тригерах
Кільцеві лічильники. На базі регістрів зсуву можна побудувати кільцеві лічильники - лічильники Джонсона. Лічильник Джонсона має коефіцієнт перерахунку, вдвічі більший числа складових його тригерів. Зокрема, якщо лічильник складається з трьох тригерів (m = 3), то він буде мати шість стійких станів. Лічильник Джонсона використовується в системах автоматики в якості розподільників імпульсів і т.д.
Таблиця станів лічильника Джонсона (рис. 3.29) містить 2m (m - кількість тригерів в складі регістра) рядків і m-стовпців. Кількість розрядів лічильника визначається кількістю тригерів (рис. 3.29). Розглянемо схему трехразрядного лічильника Джонсона, виконаного на базі D-тригерів (регістр зсуву реалізований на D-тригерах). Для побудови кільцевого лічильника досить з'єднати інверсний вихід останнього тригера регістра (останнього розряду) з входом "D" (з входом, призначеним для введення послідовної інформації) першоготригера.