Сдвиговые регистры

В сдвиговом (последовательном) регистре триггеры соединены последовательно, т. е. выходы предыдущего триггера передают информацию на входы последующего. Простейший однофазный сдвиговой регистр на D -триггерах изображен на рис. 2, а и b.

Рис.2

В момент прихода положительного фронта синхронизирующего сигнала состояние каждого предыдущего триггера перепишется в последующий. Пусть триггеры регистра находятся в состоянии: Q 0= 1, Q 1= 0, Q 2= 1, Q 3= 1. Предположим, что на вход поступает нулевая информация. При поступлении синхроимпульсов состояния будут меняться согласно временной диаграмме рис.2,в.

Содержимое регистра будет на каждый импульс синхронизации перемещаться на один разряд вправо. Со входа в первый триггер будет вписываться новое состояние, а состояние последнего триггера как бы выбрасывается.

Сдвиговый регистр позволяет вводить данные в последовательном коде, когда значение следующего двоичного разряда вводимого числа появляется перед импульсом синхронизации и вписывается им в первый разряд регистра. Для ввода N- разрядного двоичного числа потребуется n тактов. Введенный последовательный код мы можем считывать одновременно со всех разрядов регистра. Таким образом можно выполнять преобразование из последовательного кода в параллельный.

Если каждому триггеру добавить специальный установочный вход со специальной синхронизацией, можно записать в регистр данные в параллельном коде. При поступлении сдвигающих импульсов на вход С (рис.2) на выходе последнего регистра будут последовательно появляться значения разрядов введенного кода. Это позволяет преобразовать параллельный код в последовательный.

Сдвиг вправо двоичного числа на один разряд эквивалентен умножению числа на 2. Сдвиги вправо и влево с помощью регистров используются в арифметико-логических устройствах для реализации операций деления и умножения. Для сдвига влево необходимо ввести элементы, изменяющие направление передачи информации, т.е. изменить связи между триггерами, подключая выход триггера ко входу соседнего слева разряда. На рис.3 показан фрагмент схемы регистра из двух триггеров и обозначены связи с последующими триггерами. Такой регистр может сдвигать вправо и влево. Здесь используются элементы И-ИЛИ-НЕ, изменяющие направление сдвига под воздействием сигнала S.

Рис.3

При S = 1 открываются верхние по схеме элементы И, осуществляется передача сигнала в регистр из левого триггера в правый. При S = 0 открываются нижние по схеме элементы И, информация сдвигается влево.

Регистры применяют в арифметико-логических устройствах в качестве узлов, выполняющих различные логические операции. Помимо основного предназначения (хранения двоичного кода, преобразования, сдвига и передачи на выход) регистры также используются для выполнения и других функций. На их основе строятся такие устройства: линии задержки на заданное число тактов, накапливающие сумматоры, формирователи импульсов большей длительности, генераторы псевдослучайных последовательностей.