Mạch kỹ thuật số - Thanh ghi dịch chuyển

Chúng tôi biết rằng một chiếc flip-flop có thể lưu trữ một bit thông tin. Để lưu trữ nhiều bit thông tin, chúng tôi yêu cầu nhiều flip-flop. Nhóm flip-flops, được sử dụng để lưu trữ (lưu trữ) dữ liệu nhị phân được gọi làregister.

Nếu thanh ghi có khả năng dịch chuyển các bit về phía bên phải hoặc về phía bên trái được gọi là shift register. Một thanh ghi dịch chuyển bit 'N' chứa các bước lật 'N'. Sau đây là bốn loại thanh ghi dịch chuyển dựa trên việc áp dụng đầu vào và truy cập đầu ra.

Serial In - Serial Out shift register
Serial In - Thanh ghi dịch chuyển song song Out
Thanh ghi dịch chuyển Parallel In - Serial Out
Thanh ghi dịch chuyển song song In - Song song

Đăng ký dịch chuyển Serial In - Serial Out (SISO)

Thanh ghi dịch chuyển, cho phép đầu vào nối tiếp và tạo ra đầu ra nối tiếp được gọi là Serial In - Serial Out (SISO)đăng kí ca. Cácblock diagram của thanh ghi dịch chuyển SISO 3-bit được thể hiện trong hình sau.

Sơ đồ khối này bao gồm ba flip-flops D, là cascaded. Điều đó có nghĩa là, đầu ra của một flip-flop D được kết nối như đầu vào của flip-flop D tiếp theo. Tất cả các flip-flops này đều đồng bộ với nhau vì tín hiệu đồng hồ giống nhau được áp dụng cho mỗi chiếc.

Trong thanh ghi dịch chuyển này, chúng ta có thể gửi các bit nối tiếp nhau từ đầu vào của flip-flop bên trái hầu hết D. Do đó, đầu vào này còn được gọi làserial input. Đối với mỗi cạnh tích cực kích hoạt tín hiệu đồng hồ, dữ liệu sẽ chuyển từ giai đoạn này sang giai đoạn tiếp theo. Vì vậy, chúng ta có thể nhận các bit nối tiếp nhau từ đầu ra của flip-flop bên phải hầu hết D. Do đó, đầu ra này còn được gọi làserial output.

Thí dụ

Hãy để chúng tôi xem hoạt động của thanh ghi dịch chuyển SISO 3 bit bằng cách gửi thông tin nhị phân “011” từ LSB đến MSB nối tiếp nhau ở đầu vào.

Giả sử, trạng thái ban đầu của dép xỏ ngón D từ ngoài cùng bên trái sang ngoài cùng bên phải là $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Chúng tôi có thể hiểuworking of 3-bit SISO shift register từ bảng sau.

Không có cạnh tích cực của Đồng hồ	Đầu vào nối tiếp	Q ₂	Q ₁	Q ₀
0	-	0	0	0
1	1 (LSB)	1	0	0
2	1	1	1	0
3	0 (MSB)	0	1	1 (LSB)
4	-	-	0	1
5	-	-	-	0 (MSB)

Trạng thái ban đầu của dép xỏ ngón D khi không có tín hiệu đồng hồ là $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Ở đây, đầu ra nối tiếp đến từ $ Q_ {0} $. Vì vậy, LSB (1) được nhận ở cạnh dương ^thứ 3 của đồng hồ và MSB (0) được nhận ở cạnh dương ^thứ 5 của đồng hồ.

Do đó, thanh ghi dịch chuyển SISO 3-bit yêu cầu năm xung đồng hồ để tạo ra đầu ra hợp lệ. Tương tự,N-bit SISO shift register đòi hỏi 2N-1 xung đồng hồ để chuyển thông tin bit 'N'.

Thanh ghi dịch chuyển Serial In - Parallel Out (SIPO)

Thanh ghi dịch chuyển, cho phép đầu vào nối tiếp và tạo ra đầu ra song song được gọi là Serial In - Parallel Out (SIPO)đăng kí ca. Cácblock diagram của thanh ghi dịch chuyển SIPO 3-bit được thể hiện trong hình sau.

Mạch này bao gồm ba flip-flops D, được xếp tầng. Điều đó có nghĩa là, đầu ra của một flip-flop D được kết nối như đầu vào của flip-flop D tiếp theo. Tất cả các flip-flops này đều đồng bộ với nhau vì tín hiệu đồng hồ giống nhau được áp dụng cho mỗi chiếc.

Trong thanh ghi dịch chuyển này, chúng ta có thể gửi các bit nối tiếp nhau từ đầu vào của flip-flop bên trái hầu hết D. Do đó, đầu vào này còn được gọi làserial input. Đối với mỗi cạnh tích cực kích hoạt tín hiệu đồng hồ, dữ liệu sẽ chuyển từ giai đoạn này sang giai đoạn tiếp theo. Trong trường hợp này, chúng ta có thể truy cập song song các đầu ra của mỗi flip-flop D. Vì vậy, chúng tôi sẽ nhận đượcparallel outputs từ sổ đăng ký ca này.

Thí dụ

Hãy để chúng tôi xem hoạt động của thanh ghi dịch chuyển SIPO 3 bit bằng cách gửi thông tin nhị phân “011” từ LSB đến MSB nối tiếp nhau ở đầu vào.

Giả sử, trạng thái ban đầu của dép xỏ ngón D từ ngoài cùng bên trái sang ngoài cùng bên phải là $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Ở đây, $ Q_ {2} $ & $ Q_ {0} $ lần lượt là MSB & LSB. Chúng tôi có thể hiểuworking of 3-bit SIPO shift register từ bảng sau.

Không có cạnh tích cực của Đồng hồ	Đầu vào nối tiếp	Q ₂ (MSB)	Q ₁	Q ₀ (LSB)
0	-	0	0	0
1	1 (LSB)	1	0	0
2	1	1	1	0
3	0 (MSB)	0	1	1

Trạng thái ban đầu của dép xỏ ngón D khi không có tín hiệu đồng hồ là $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Thông tin nhị phân“011” thu được song song tại các đầu ra của D flip-flops cho cạnh dương thứ ba của đồng hồ.

Vì vậy, thanh ghi dịch chuyển SIPO 3-bit yêu cầu ba xung đồng hồ để tạo ra đầu ra hợp lệ. Tương tự,N-bit SIPO shift register đòi hỏi N xung đồng hồ để chuyển thông tin bit 'N'.

Thanh ghi dịch chuyển Parallel In - Serial Out (PISO)

Thanh ghi dịch chuyển, cho phép đầu vào song song và tạo ra đầu ra nối tiếp được gọi là Parallel In - Serial Out (PISO)đăng kí ca. Cácblock diagram của thanh ghi dịch chuyển PISO 3-bit được thể hiện trong hình sau.

Trong sổ đăng ký ca này, chúng tôi có thể áp dụng parallel inputsđến mỗi flip-flop D bằng cách đặt Preset Enable thành 1. Đối với mỗi cạnh tích cực kích hoạt tín hiệu đồng hồ, dữ liệu sẽ chuyển từ giai đoạn này sang giai đoạn tiếp theo. Vì vậy, chúng tôi sẽ nhận đượcserial output từ bên phải D flip-flop.

Thí dụ

Hãy để chúng tôi xem hoạt động của thanh ghi dịch chuyển PISO 3-bit bằng cách áp dụng thông tin nhị phân “011” song song thông qua các đầu vào đặt trước.

Vì các đầu vào đặt trước được áp dụng trước cạnh dương của Đồng hồ, trạng thái ban đầu của dép lật D từ ngoài cùng bên trái sang ngoài cùng bên phải sẽ là $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 011 $. Chúng tôi có thể hiểuworking of 3-bit PISO shift register từ bảng sau.

Không có cạnh tích cực của Đồng hồ	Q ₂	Q ₁	Q ₀
0	0	1	1 (LSB)
1	-	0	1
2	-	-	0 (LSB)

Ở đây, đầu ra nối tiếp đến từ $ Q_ {0} $. Vì vậy, LSB (1) được nhận trước khi áp dụng cạnh dương của đồng hồ và MSB (0) được nhận ở cạnh dương ^{thứ 2} của đồng hồ.

Do đó, thanh ghi dịch chuyển PISO 3 bit yêu cầu hai xung đồng hồ để tạo ra đầu ra hợp lệ. Tương tự,N-bit PISO shift register đòi hỏi N-1 xung đồng hồ để chuyển thông tin bit 'N'.

Thanh ghi dịch chuyển song song vào - song song (PIPO)

Thanh ghi dịch chuyển, cho phép đầu vào song song và tạo ra đầu ra song song được gọi là Parallel In - Parallel Out (PIPO)đăng kí ca. Cácblock diagram của thanh ghi dịch chuyển PIPO 3-bit được thể hiện trong hình sau.

Trong sổ đăng ký ca này, chúng tôi có thể áp dụng parallel inputscho mỗi flip-flop D bằng cách đặt Preset Enable thành 1. Chúng ta có thể áp dụng các đầu vào song song thông qua cài đặt trước hoặc xóa. Hai là đầu vào không đồng bộ. Điều đó có nghĩa là, flip-flops tạo ra các đầu ra tương ứng, dựa trên các giá trị của đầu vào không đồng bộ. Trong trường hợp này, ảnh hưởng của các đầu ra độc lập với quá trình chuyển đổi xung nhịp. Vì vậy, chúng tôi sẽ nhận đượcparallel outputs từ mỗi D flip-flop.

Thí dụ

Hãy để chúng tôi xem hoạt động của thanh ghi dịch chuyển PIPO 3 bit bằng cách áp dụng thông tin nhị phân “011” song song thông qua các đầu vào đặt trước.

Vì các đầu vào đặt trước được áp dụng trước cạnh dương của Đồng hồ, trạng thái ban đầu của dép lật D từ ngoài cùng bên trái sang ngoài cùng bên phải sẽ là $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 011 $. Vì vậy, thông tin nhị phân“011” thu được song song tại các đầu ra của D flip-flops trước khi áp dụng cạnh tích cực của đồng hồ.

Do đó, thanh ghi dịch chuyển PIPO 3-bit yêu cầu xung đồng hồ bằng không để tạo ra đầu ra hợp lệ. Tương tự,N-bit PIPO shift register không yêu cầu bất kỳ xung đồng hồ nào để chuyển thông tin bit 'N'.