75. Сдвиговые регистры: их основные применения, принципы организации, особенности функционирования.

Последовательные (сдвигающие) регистры представляют собою цепочку - разрядных схем, связанных цепями переноса.

В однотактных регистрах со сдвигом на один, разряд вправо (рис. 3.43, а) слово сдвигается при поступлении синхросигнала. Вход и выход последова­тельные (DSR — Data Serial Right). На рис. 3.43, б показана схема регистра со сдвигом влево (вход данных DSL — Data Serial Left), а на рис. 3.43, в ил­люстрируется принцип построения реверсивного регистра, в котором име­ются связи триггеров с обоими соседними разрядами, но соответствующими сигналами разрешается работа только одних из этих связей (команды "влево" и "вправо" одновременно не подаются).

Наиболее распространенным видом регистров являются регистры сдвига. Регистром сдвига называют цифровую схему, состоящую из последовательно включенных триггеров, содержимое которых можно сдвигать на один разряд влево или вправо подачей тактовых импульсов. На рисунке приведена структурная схема регистра сдвига на синхронных D-триггерах. Описанный регистр называется регистром сдвига с последовательным приемом информации. Выдача информации у него может быть как параллельной, так и последовательной. При параллельной выдаче информация снимается одновременно с выходов всех триггеров. Последовательная выдача осуществляется с выхода Q4 при последующих тактовых импульсах

Рассмотрим действие регистра при записи в него числа 0011, начиная с правого – младшего – разряда. До записи числа все триггеры устанавливают в нулевое состояние. Затем на вход схемы подается серия импульсов, соответствующая записываемому числу, а на вход С подаются тактовые импульсы. Сначала на вход поступает импульс, соответствующий первому из записываемых разрядов. В конце тактового импульса он дает Q1 = 1 на выходе левого триггера. В конце следующего тактового импульса информационный импульс продвигается на выход следующего триггера и т. д. Одновременно продвигаются вправо и другие цифры записываемого числа. После прихода четырех тактовых импульсов все число оказывается записанным в четырех триггерах, причем старший разряд числа записи в левом триггере, а младший – в правом. Чтобы записанная информация сохранилась, дальнейший сдвиг прекращается. Это осуществляется прекращением подачи тактовых импульсов.

На рис. 4.22 показан регистр сдвига с последовательным вво­дом и параллельным выводом. Информация в такой регистр вводится последовательно (по одному биту), а считывается “параллельно” (т.е. все биты считываются одновременно). В альтернативных регистрах с последовательным вводом и после­довательным выводом данные последовательно вводятся и по­следовательно снимаются с выхода последнего триггера (рис. 4.23). Некоторые способы их использования:

Регистры часто используются для хранения данных, т.е. набора битов, который представляет двоичное число. Однако сдвиговый регистр может быть использован для деления на любую величину, являющуюся степенью 2, что достигается простым сдвигом числа в регистре на нужное количество позиций вправо. Предположим, в 8-разрядном регистре хранится десятичное число 10 (в двоичной форме — 00001010). Сдвиг числа на одну позицию вправо, т.е. по направлению к старшему зна­чащему биту, даст результат 00000101, т.е. десятичное число 5. Если хранящиеся в регистре числа сдвигать не вправо, а влево (что подразумевает соединение триггеров справа налево, а не слева направо), то, соответственно, можно выполнять ум­ножение на степень 2.