2.1.5.1 Aufbau und Arbeitsweise eines Registers

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Register sind gemäß ihrer Definition kleine Speichereinheiten, die sich direkt auf der CPU befinden. Den internen Aufbau und die Arbeitsweise eines 8-Bit-Registers erläutert das folgende Video.
Register sind gemäß ihrer Definition kleine Speichereinheiten, die sich direkt auf der CPU befinden. Den internen Aufbau und die Arbeitsweise eines 8-Bit-Registers erläutert das folgende Video.
<p><loop_media type="video" title="Aufbau und Arbeitsweise eines Registers (04:40)" description="http://youtu.be/CUxnaaZozVM" copyright="CC-BY" index=true show_copyright=true>{{#ev:youtube|CUxnaaZozVM}}</loop_media></p>
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<loop_media type="video" title="Aufbau und Arbeitsweise eines Registers (04:40)" description="http://youtu.be/CUxnaaZozVM" copyright="CC-BY" index=true show_copyright=true>{{#ev:youtube|CUxnaaZozVM}}</loop_media>
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Ein Register besteht aus einzelnen Speicherzellen. Jede Speicherzelle kann dabei den Wert von genau einem Bit aufnehmen. Ein Register der Breite acht besitzt demnach acht Speicherzellen. Jede Speicherzelle verfügt über eine separate Input- sowie Output-Leitung. Die Select- und Write-Leitung steht einmal für alle Speicherzellen zur Verfügung.
Ein Register besteht aus einzelnen Speicherzellen. Jede Speicherzelle kann dabei den Wert von genau einem Bit aufnehmen. Ein Register der Breite acht besitzt demnach acht Speicherzellen. Jede Speicherzelle verfügt über eine separate Input- sowie Output-Leitung. Die Select- und Write-Leitung steht einmal für alle Speicherzellen zur Verfügung.
<p><loop_figure title="Register mit 8 Speicherzellen" description="" copyright="CC-BY" index=true show_copyright=true>[[Datei:Register01.jpg|400px]]</loop_figure></p>
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<loop_figure title="Register mit 8 Speicherzellen" description="" copyright="CC-BY" index=true show_copyright=true>[[Datei:Register01.jpg|400px]]</loop_figure>
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Der interne Aufbau einer einzelnen Speicherzelle sieht wie folgt aus:
Der interne Aufbau einer einzelnen Speicherzelle sieht wie folgt aus:
<p><loop_figure title="Aufbau einer einzelnen Speicherzelle" description="" copyright="CC-BY" index=true show_copyright=true>[[Datei:Speicherzelle02.jpg]]</loop_figure></p>
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<loop_figure title="Aufbau einer einzelnen Speicherzelle" description="" copyright="CC-BY" index=true show_copyright=true>[[Datei:Speicherzelle02.jpg]]</loop_figure>
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Die Speicherzelle besteht aus einem sogenannten RS-Flip-Flop, drei UND-Gattern, einem NICHT-Gatter sowie der notwendigen Verdrahtung.
Die Speicherzelle besteht aus einem sogenannten RS-Flip-Flop, drei UND-Gattern, einem NICHT-Gatter sowie der notwendigen Verdrahtung.
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Das folgende Video erklärt die Arbeitsweise der Speicherzelle:
Das folgende Video erklärt die Arbeitsweise der Speicherzelle:
<p><loop_media type="video" title="Arbeitsweise einer Speicherzelle (04:49)" description="http://youtu.be/W1fCLMbYrnw" copyright="CC-BY" index=true show_copyright=true>{{#ev:youtube|W1fCLMbYrnw}}</loop_media></p>
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<loop_media type="video" title="Arbeitsweise einer Speicherzelle (04:49)" description="http://youtu.be/W1fCLMbYrnw" copyright="CC-BY" index=true show_copyright=true>{{#ev:youtube|W1fCLMbYrnw}}</loop_media>
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Hier folgen die im Video gezeigten Wahrheitstafeln der UND-Gatter:
Hier folgen die im Video gezeigten Wahrheitstafeln der UND-Gatter:
<p><loop_figure title="Wahrheitstafeln von UND-Gattern mit zwei bzw. drei Eingängen" description="" copyright="CC-BY" index=true show_copyright=true>[[Datei:Wahrheitstafel_UND.jpg|650px]]</loop_figure></p>
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<loop_figure title="Wahrheitstafeln von UND-Gattern mit zwei bzw. drei Eingängen" description="" copyright="CC-BY" index=true show_copyright=true>[[Datei:Wahrheitstafel_UND.jpg|650px]]</loop_figure>
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Neben dem hier gezeigten UND-Gatter gibt es noch eine Reihe weiterer Gatter. Diese werden treffenderweise im Kapitel [[Gatter]] beschrieben.
Neben dem hier gezeigten UND-Gatter gibt es noch eine Reihe weiterer Gatter. Diese werden treffenderweise im Kapitel [[Gatter]] beschrieben.
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<loop_area type="task">'''Aufgabe 1'''<br />
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<loop_area type="task">'''Aufgabe 1'''
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Im RS-Flip-Flop ist der Wert '''''Null''''' gespeichert. Die Eingangsleitungen besitzen folgende Werte:
Im RS-Flip-Flop ist der Wert '''''Null''''' gespeichert. Die Eingangsleitungen besitzen folgende Werte:
* Input = 1
* Input = 1
* Select = 1
* Select = 1
* Write = 0
* Write = 0
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Welcher Wert wird unter diesen Voraussetzungen für den Ausgang (Output) der Speicherzelle ermittelt?
Welcher Wert wird unter diesen Voraussetzungen für den Ausgang (Output) der Speicherzelle ermittelt?
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<loop_area type="task">'''Aufgabe 2'''<br />
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<loop_area type="task">'''Aufgabe 2'''
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Im RS-Flip-Flop ist der Wert '''''Eins''''' gespeichert. Die Eingangsleitungen besitzen folgende Werte:
Im RS-Flip-Flop ist der Wert '''''Eins''''' gespeichert. Die Eingangsleitungen besitzen folgende Werte:
* Input = 1
* Input = 1
* Select = 1
* Select = 1
* Write = 0
* Write = 0
Welcher Wert wird unter diesen Voraussetzungen für den Ausgang (Output) der Speicherzelle ermittelt?<br />
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Welcher Wert wird unter diesen Voraussetzungen für den Ausgang (Output) der Speicherzelle ermittelt?
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<sub>(Die Werte für Input, Select und Write sind identisch mit denen aus Aufgabe 1, jedoch unterscheidet sich der im Flip-Flop gespeicherte Wert!)</sub>
<sub>(Die Werte für Input, Select und Write sind identisch mit denen aus Aufgabe 1, jedoch unterscheidet sich der im Flip-Flop gespeicherte Wert!)</sub>
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<loop_area type="task">'''Aufgabe 3'''<br />
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<loop_area type="task">'''Aufgabe 3'''
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Welchen Wert gibt das RS-Flip-Flop am Ausgang Q aus, wenn beide Eingänge gleich Null sind (S=0, R=0)?
Welchen Wert gibt das RS-Flip-Flop am Ausgang Q aus, wenn beide Eingänge gleich Null sind (S=0, R=0)?
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</loop_area>
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<loop_area type="task">'''Aufgabe 4'''<br />Norman Hendrich von der Universität Hamburg hat mit [http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/hades/webdemos/index.html Hades] ein Simulationsframework bereitgestellt, welches u.a. den internen Aufbau und die Arbeitsweise eines RS-Flip-Flops per Applet im Browser veranschaulicht. Probiere es aus unter:<br />
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<loop_area type="task">'''Aufgabe 4'''
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Norman Hendrich von der Universität Hamburg hat mit [http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/hades/webdemos/index.html Hades] ein Simulationsframework bereitgestellt, welches u.a. den internen Aufbau und die Arbeitsweise eines RS-Flip-Flops per Applet im Browser veranschaulicht. Probiere es aus unter:<br />
<small>http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/hades/webdemos/16-flipflops/10-srff/srff.html</small>
<small>http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/hades/webdemos/16-flipflops/10-srff/srff.html</small>
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Du erkennst hier: Auch ein RS-Flip-Flop ist nichts anderes als eine digitale Schaltung bestehend aus einfachen Gattern.
Du erkennst hier: Auch ein RS-Flip-Flop ist nichts anderes als eine digitale Schaltung bestehend aus einfachen Gattern.
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<loop_area type="notice">'''Weiterführende Literatur'''<br>
 
Die hier verlinkte Online-Ausgabe eines Lehrtextes der Otto-Friedrich-Universität Bamberg liefert in '''Kapitel 5.2 und 5.3''' detailliertere Informationen zum Aufbau eines Registers und seiner Speicherzellen. In weiteren Kapiteln finden sich darüber hinaus ergänzende Erläuterungen zum Themengebiet. Die Lektüre dieser Quelle sei unter Beachtung der geltenden Lizenz ausdrücklich empfohlen.<br /><br />Autoren: Martin Eisenhardt, Andreas Henrich, Stefanie Sieber<br />[http://www.uni-bamberg.de/fileadmin/uni/fakultaeten/wiai_lehrstuehle/medieninformatik/Dateien/Publikationen/2007/eisenhardt-rbkvs-1.0.pdf '''Rechner- und Betriebssysteme, Kommunikationssysteme, Verteilte Systeme''']<br />http://www.uni-bamberg.de/fileadmin/uni/fakultaeten/wiai_lehrstuehle/medieninformatik/Dateien/Publikationen/2007/eisenhardt-rbkvs-1.0.pdf<br /><br />Dieses Werk steht unter der Creative Commons BY-NC-ND-Lizenz<br />http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/de/
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<loop_area type="notice">'''Weiterführende Literatur'''
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Die hier verlinkte Online-Ausgabe eines Lehrtextes der Otto-Friedrich-Universität Bamberg liefert in '''Kapitel 5.2 und 5.3''' detailliertere Informationen zum Aufbau eines Registers und seiner Speicherzellen. In weiteren Kapiteln finden sich darüber hinaus ergänzende Erläuterungen zum Themengebiet. Die Lektüre dieser Quelle sei unter Beachtung der geltenden Lizenz ausdrücklich empfohlen.
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Autoren: Martin Eisenhardt, Andreas Henrich, Stefanie Sieber<br />[http://www.uni-bamberg.de/fileadmin/uni/fakultaeten/wiai_lehrstuehle/medieninformatik/Dateien/Publikationen/2007/eisenhardt-rbkvs-1.0.pdf '''Rechner- und Betriebssysteme, Kommunikationssysteme, Verteilte Systeme''']<br />http://www.uni-bamberg.de/fileadmin/uni/fakultaeten/wiai_lehrstuehle/medieninformatik/Dateien/Publikationen/2007/eisenhardt-rbkvs-1.0.pdf
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Dieses Werk steht unter der Creative Commons BY-NC-ND-Lizenz<br />http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/de/
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<sub>Diese Seite steht unter der [http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.de Creative Commons Namensnennung 3.0 Unported Lizenz] [http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.de http://i.creativecommons.org/l/by/3.0/80x15.png]
<sub>Diese Seite steht unter der [http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.de Creative Commons Namensnennung 3.0 Unported Lizenz] [http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.de http://i.creativecommons.org/l/by/3.0/80x15.png]
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Version vom 20. September 2013, 22:01 Uhr

Register sind gemäß ihrer Definition kleine Speichereinheiten, die sich direkt auf der CPU befinden. Den internen Aufbau und die Arbeitsweise eines 8-Bit-Registers erläutert das folgende Video.

YouTube

Wenn Sie dieses Element öffnen, werden Inhalte von externen Dienstleistern geladen und dadurch Ihre IP-Adresse an diese übertragen.

 Med. : Aufbau und Arbeitsweise eines Registers (04:40)
http://youtu.be/CUxnaaZozVM
CC-BY

Ein Register besteht aus einzelnen Speicherzellen. Jede Speicherzelle kann dabei den Wert von genau einem Bit aufnehmen. Ein Register der Breite acht besitzt demnach acht Speicherzellen. Jede Speicherzelle verfügt über eine separate Input- sowie Output-Leitung. Die Select- und Write-Leitung steht einmal für alle Speicherzellen zur Verfügung.

Register01.jpg
 Abb. : Register mit 8 Speicherzellen
CC-BY

Der interne Aufbau einer einzelnen Speicherzelle sieht wie folgt aus:

Speicherzelle02.jpg
 Abb. : Aufbau einer einzelnen Speicherzelle
CC-BY

Die Speicherzelle besteht aus einem sogenannten RS-Flip-Flop, drei UND-Gattern, einem NICHT-Gatter sowie der notwendigen Verdrahtung.

Das folgende Video erklärt die Arbeitsweise der Speicherzelle:

YouTube

Wenn Sie dieses Element öffnen, werden Inhalte von externen Dienstleistern geladen und dadurch Ihre IP-Adresse an diese übertragen.

 Med. : Arbeitsweise einer Speicherzelle (04:49)
http://youtu.be/W1fCLMbYrnw
CC-BY

Hier folgen die im Video gezeigten Wahrheitstafeln der UND-Gatter:

Wahrheitstafel UND.jpg
 Abb. : Wahrheitstafeln von UND-Gattern mit zwei bzw. drei Eingängen
CC-BY

Neben dem hier gezeigten UND-Gatter gibt es noch eine Reihe weiterer Gatter. Diese werden treffenderweise im Kapitel Gatter beschrieben.

Aufgabe

Aufgabe 1

Im RS-Flip-Flop ist der Wert Null gespeichert. Die Eingangsleitungen besitzen folgende Werte:

  • Input = 1
  • Select = 1
  • Write = 0

Welcher Wert wird unter diesen Voraussetzungen für den Ausgang (Output) der Speicherzelle ermittelt?

Aufgabe

Aufgabe 2

Im RS-Flip-Flop ist der Wert Eins gespeichert. Die Eingangsleitungen besitzen folgende Werte:

  • Input = 1
  • Select = 1
  • Write = 0

Welcher Wert wird unter diesen Voraussetzungen für den Ausgang (Output) der Speicherzelle ermittelt?

(Die Werte für Input, Select und Write sind identisch mit denen aus Aufgabe 1, jedoch unterscheidet sich der im Flip-Flop gespeicherte Wert!)

Aufgabe

Aufgabe 3

Welchen Wert gibt das RS-Flip-Flop am Ausgang Q aus, wenn beide Eingänge gleich Null sind (S=0, R=0)?

Aufgabe

Aufgabe 4

Norman Hendrich von der Universität Hamburg hat mit Hades ein Simulationsframework bereitgestellt, welches u.a. den internen Aufbau und die Arbeitsweise eines RS-Flip-Flops per Applet im Browser veranschaulicht. Probiere es aus unter:
http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/hades/webdemos/16-flipflops/10-srff/srff.html

Du erkennst hier: Auch ein RS-Flip-Flop ist nichts anderes als eine digitale Schaltung bestehend aus einfachen Gattern.

Hinweis

Weiterführende Literatur

Die hier verlinkte Online-Ausgabe eines Lehrtextes der Otto-Friedrich-Universität Bamberg liefert in Kapitel 5.2 und 5.3 detailliertere Informationen zum Aufbau eines Registers und seiner Speicherzellen. In weiteren Kapiteln finden sich darüber hinaus ergänzende Erläuterungen zum Themengebiet. Die Lektüre dieser Quelle sei unter Beachtung der geltenden Lizenz ausdrücklich empfohlen.

Autoren: Martin Eisenhardt, Andreas Henrich, Stefanie Sieber
Rechner- und Betriebssysteme, Kommunikationssysteme, Verteilte Systeme
http://www.uni-bamberg.de/fileadmin/uni/fakultaeten/wiai_lehrstuehle/medieninformatik/Dateien/Publikationen/2007/eisenhardt-rbkvs-1.0.pdf

Dieses Werk steht unter der Creative Commons BY-NC-ND-Lizenz
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/de/


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