REGISTRES. Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene

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1 Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene Faculté d Electronique et d Informatique Département Instrumentation et Automatique BP. 32, El Alia Bab Ezzouar, Alger, Algérie Tel: (213) poste 806 Fax: (213) LICENCE ELECTRONIQUE Module : Electronique Numérique II Code :ELN 404 REGISTRES Année Prof. Youcef SMARA

2 Registre Définition: Un registre est un circuit constitué de n bascules synchronisées permettant de stocker temporairement un mot binaire de n bits en vue de son transfert dans un autre circuit (pour traitement, affichage, mémorisation, etc.) Le schéma d un tel système comporte autant de bascules que d éléments binaires à mémoriser. Toutes les bascules sont commandées par le même signal d horloge. Moyennant une interconnexion entre les cellules, un registre est capable d opérer une Moyennant une interconnexion entre les cellules, un registre est capable d opérer une translation des chiffres du nombre initialement stocké. Le déplacement s effectue soit vers la droite soit vers la gauche. Le registre est alors appelé «registre à décalage». Applications : conversion série-parallèle d une information numérique ; opérations de multiplications et divisions par deux ; ligne à retard numérique ; mémoires à accès séquentiel «Registre universel» : il résume les différentes entrées et sorties d un registre à décalage procurant tous les modes de fonctionnement possibles.

3 l'information stockée dans un registre à décalage peut être lue de la même manière, en série ou en parallèle certains registres sont capables de décaler à droite ou à gauche (registres à décalage universels) generalement realises avec des bascules du type maitre esclave D ou R-S

4 Mouvement de base des données au sein des registres

5 Registre de mémorisation : écriture et lecture parallèles Un registre de mémorisation est un ensemble de bascules synchronisées par la même horloge Clk et permettant de stocker momentanément un mot ou un nombre binaire En synchronisme avec le signal d'écriture W le registre mémorise les données présentent sur les entrées E0, E1, E2 et E3. Elles sont conservées jusqu'au prochain signal de commande W. Dans cet exemple, les états mémorisés peuvent être lus sur les sorties Q0, Q1, Q2 et Q3 en coïncidence avec un signal de lecture R.

6 Les registres à décalage Il existe deux types de transmission : - Transmission parallèle. - Transmission série. Les registres à décalage permettent de passer d un codage à l autre. Dans un registre à décalage les bascules sont interconnectées de façon à ce que l'état logique de la bascule de rang n puisse être transmis à la bascule de rang n+1 quand un signal d'horloge est appliqué à l'ensemble des bascules. L'information peut être chargée de deux manières dans ce type de registre : Entrée parallèle : Comme dans le cas d'un registre de mémorisation. En général une porte d'inhibition est nécessaire pour éviter tout risque de décalage pendant le chargement parallèle. Entrée série : L'information est présentée séquentiellement bit après bit à l'entrée de la première bascule. A chaque signal d'horloge un nouveau bit est introduit pendant que ceux déjà mémorisés sont décalés d'un niveau dans le registre.

7 Les registres à décalage Entrée Série - Sortie Parallèle / Série : La sortie série peut également être utilisée. L'intérêt d'utilisation d'un registre à décalage en chargement et lecture série réside dans la possibilité d'avoir des fréquences d'horloge différentes au chargement et à la lecture. Le registre constitue alors un tampon.

8 Les registres à décalage Les bascules du registre sont interconnectées de telle façon qu à chaque période d horloge l information contenue dans le registre soit décalée. Le déplacement s effectue vers la droite ou vers la gauche. La réalisation de la fonction de décalage nécessite l utilisation de bascules flip-flops. Fonction décalage à droite La bascule de rang i recopie la sortie de la bascule de rang i - 1. Son entrée D est donc connectée à la sortie Q de rang i - 1 Dans l exemple de la figure, la valeur appliquée sur l entrée E est recopiée sur la sortie de la bascule n après n fronts actifs de l horloge H. Le contenu du registre peut être lu en série sur la sortie Qn, ou bien en parallèle sur l ensemble des sorties Q1.Qn des bascules. On peut, à partir de ce registre, réaliser une fonction de décalage circulaire (rotation) à droite en connectant Qn à E.

9 Fonction décalage à gauche La bascule de rang i recopie la sortie de la bascule de rang i + 1. Son entrée D est donc connectée à la sortie Q de rang i + 1 Dans cet exemple, la valeur appliquée sur l entrée E est recopiée sur la sortie de la bascule 1 après n fronts de l horloge H. Le contenu du registre peut être lu en série sur la sortie Q1 ou bien en parallèle sur l ensemble des sorties Q des bascules. On peut, à partir de ce registre, réaliser une fonction de décalage circulaire (rotation) à gauche en connectant Q1 à E.

10 Les registres à décalage Entrée Parallèle / Série - Sortie Série : Si X = 1 l'entrée parallèle est inhibée et l'entrée série est validée. Si X = 0 l'entrée série est bloquée et les entrées parallèles sont validées.

11 Entrée Parallèle/ Série - Sortie Parallèle la commande X permet de sélectionner le mode de chargement X=0 Pr=Cr=1 fonctionnement normal des bascules inhibition des entrées parallèles

12 X=1 Ei=1 (Pr=0, Cr=1) Qi =1 Ei=0 (Pr=1, Cr=0) Qi =0 Qi = Ei

13 X=1 Ei=1 (Pr=0, Cr=1) Qi =1 Ei=0 (Pr=1, Cr=0) Qi =0 Qi = Ei

14 registre à décalage à droite et à gauche Utilisation de basules RS mode de fonctionnement commande par les entrees S0 et S1

15 registre à décalage à droite et à gauche signal d'horloge inhibe si S0 = S1 = 0

16 registre à décalage a droite et a gauche sélection du chargement parallèle si lignes d'entrées A, B, C, D validées

17 registre à décalage a droite et a gauche sélection du décalage à droite si S0 = 1 et S1 = 0 entrée E0 bloquée, (entrée E1, sortie Q D )

18 registre à décalage a droite et a gauche sélection du décalage à gauche si S0 = 0 et S1 = 1 Entrée E1 bloquée, (entrée E0, sortie Q A )

19 registre à décalage a droite et a gauche les registres à décalage permettent d'effectuer: des multiplications par 2 (décalage d'un rang vers la gauche). ou des divisions par 2 (décalage d'un rang vers la droite).

20 Registre à décalage circulaire C'est un registre qui effectue un décalage vers la gauche en répercutant la sortie de la dernière bascule vers l'entrée de la dernière bascule. Le décalage peut être un décalage droite ( circulaire droite) ou gauche ( circulaire gauche) Décalage circulaire à droite Décalage circulaire à droite: 20

21 Le tampon trois états( Tristate ) C est un circuit qui possède trois états : Haut (H : 1), Bas (B : 0) et Haute Impédance (Z). Un tampon trois états est un circuit qui sert pour contrôler le passage d'un signal logique entre une entrée et une sortie. Inverseur à trois états 21

22 Registre à trois états Les sorties sont dotés de tampons à trois états. Si S=0 alors les Qi sont dans l état haute impédance. Les entrées aussi peuvent avoir des tampons à trois états 22

23 Registre à décalage 4 bits TTL SN54/74LS95B Le LS95B est un registre à décalage 4-Bit série et parallèle en mode de fonctionnement synchrone. Il présente une entrée série (DS) et quatre entrées parallèles (P0-P3) ainsi que quatre sorties de données (Q0-Q3). Le mode série ou parallèle de fonctionnement est contrôlé par une entrée de commande de mode (S) et deux entrées d'horloge (CP1) et (CP2). Les transferts en série (décalage vers la droite) ou en parallèle de données se produisent de manière synchrone avec la transition HIGH à LOW de l'entrée d'horloge.

24 Registre à décalage 4 bits TTL SN54/74LS95B

25 7491 AN Registre à décalage à 8 bits série 7494 N Registre à décalage 4 bits à entrée parallèle 7496 N Registre à décalage 5 bits parallèle N Registre décalage 8 bits à entrée parallèle N Registre à décalage synchrone 8 bits à entrée parallèle N Registre à décalage parallèle synchrone 4 bits droite / gauche N Registre à décalage parallèle synchrone 4 bits à entrée JK N Registre à décalage synchrone 8 bits à entrée et sortie parallèles N Registre à décalage synchrone 8 bits parallèle à entrée JK

26 Livres de référence: L. Roger & M.S. Tokheim, Theory and problems of digital principles, Schaum s outline series Mcgraw-Hill, Third Edition, (1994). R.Merat, R. Moreau, L. Allay, J.-P. Dubos, J. Lafargue & R. Legoff, Electronique Numérique, editions Nathan, D. Patterson, J. Hennessy, Computer organisation and design, The Morgan Kaufmann Series, (2005). J. Wakerly, Digital Design. Principles and practice, Pearson 4th Edition, (2006). J.-M. Poitevin, Aide-mémoire électronique analogique et numérique, Edition DUNOD, (2008). R.-K. Dueck & K.-J. Reid, Digital Electronics, Delmar Cengage Learning, (2012). D. Money Harris et S.L. Harris, Digital Design and Computer Architecture, The Morgan Kaufmann series (2013)