Blocchi sequenziali

Un registro parallelo è un vettore di flip-flop di tipo e ha ingressi, uscite e un ingresso di clock .

Ad ogni ciclo di clock, il registro legge e memorizza nel suo stato la parola di presente in ingresso, e la presenta sulle uscite nel ciclo successivo.

Un registro parallelo con comando di caricamento funziona esattamente come un registro parallelo, ma ha in aggiunta un ingresso di comando di caricamento . Se è attivo la parola in ingresso al registro viene memorizzata nel registro stesso e presentata in uscita nel ciclo successivo. Altrimenti, il registro mantiene il suo stato corrente di memorizzazione.

Un registro a scorrimento è una successione di flip-flop D collegati in cascata e ha un ingresso seriale , uscite parallele e un ingresso di clock .

Ad ogni ciclo di clock, fa scorrere di un bit verso destra la parola memorizzata, perdendo il bit più a destra e aggiungendo a sinistra il bit presente sull'ingresso seriale.

L'organizzazione interna della memoria e la struttura dei banche di memoria e dei banchi di registri prevedono generalmente che le uscite di due o più componenti siano collegate alle stesse linee di uscita.

Sono necessari opportuni elementi funzionali che garantiscano la non interferenza tra i moduli che condividono le stesse linee di uscita.

Il buffer tri-state è un circuito elementare modellabile come un contatto a tre posizioni:

• In uno stato di bassa impedenza consente di avere in uscita o il livello alto o il livello basso .
• In uno stato di alta impedenza isola elettricamente l'uscita.

L'uscita tri-state viene gestita da un apposito ingresso di controllo (Output Enable), che, se non attivo, forza lo stato di alta impedenza.

Definiamo come banco di registri i registri organizzati in una struttura a vettore.

Ogni registro è identificato da un indirizzo specificato su , con registri. (In RISC-V sono ).

Le operazioni eseguibili sul banco sono lettura e scrittura, dove si presentano/memorizzano in uscita i memorizzati nel registro indirizzato.

Nel register file di RISC-V ci sono porte di lettura indipendenti, e porta di scrittura, quindi con le opportune temporizzazioni è possibile accedere in parallelo a registri distinti.

Per quanto riguarda l'accesso in lettura, è sufficiente fornire l'indirizzo dei registri coinvolti e la lettura avviene ogni ciclo di clock, mentre per l'accesso di clock è necessario un segnale di scrittura esplicito .

Di seguito lo schema delle porte di lettura e di scrittura.