1. Регістри зсуву.

Регістри з послідовним прийняттям та видачею інформації називаються регістрами зсуву. Запис двійкового слова в регістр зсуву здійснюється послідовно в часі розряд за розрядом. Прийняте в регістр слово може бути зсунуте в бік старших розрядів (вліво) або молодших (вправо) на визначене число розрядів. Зсув двійкового слова на k розрядів в бік старших розрядів еквівалентний множенню його на 2^k, в бік молодших розрядів – на 2^-k. При зсуві звільнені розряди регістра або заповнюються нулями, або приймають інформацію ззовні.

Часто застосовується циклічний зсув, при якому розряди, що посуваються з одного боку, подаються в звільнені розряди з іншого боку регістра. Операція зсуву слів використовується в обчислювальній техніці при виконанні арифметичних і логічних операцій (множення, ділення, нормалізації тощо).

Регістри зсуву широко використовуються для перетворення послідовного двійкового коду в паралельний (і навпаки) при обміні інформацією між комп’ютером та периферійними пристроями, а також при передачі інформації каналами зв’язку.

За напрямком зсуву розрізняють нереверсивні регістри (зсув можливий лише в одному напрямку) та реверсивні (можливий зсув в обох напрямках).

Синтез схем нереверсивних регістрів зсуву.

Оскільки в схемі регістра зсуву тригери пов’язані між собою (рис. 1), то завдання синтезу регістра зводиться до визначення міжтригерних зв’язків з урахуванням типу тригерів, що застосовуються, тобто до визначення структур комбінаційних схем, що використовуються для зв’язку між тригерами.

Рис. 1. Загальна схема регістра зсуву

Зсув числа реалізується перезаписом станів між сусідніми тригерами регістра в напрямку зсуву. Таким чином, кожний розряд регістра одночасно приймає інформацію з попереднього розряду і передає інформацію в наступний. Для уникнення явища „змагань” ці процеси повинні бути роздільними в часі. Це досягається включенням елементів ліній затримок у зв’язки між розрядами чи використанням синхронних двоступеневих тригерів, що мають динамічні С-входи. В таких схемах регістрів входи С всіх тригерів підключаються до загальної шини, в яку подаються імпульси зсуву. При синтезі регістра з однонаправленим зсувом інформації достатньо розглянути процес передачі інформації між (і–1)-м та і-м тригерами регістра (зсув в бік старших розрядів), або між (і+1)-м та і-м тригерами (зсув в бік молодших розрядів).

Розглянемо синтез регістра з зсувом в сторону старших розрядів на синхронних D-тригерах. Для практичних схем доцільно використовувати D-тригери з однофазним прийомом інформації і з незалежними встановлюючими входами R і S типу 530ТМ2, 533ТМ2. Функція переходів (і–1)-го та і-го тригерів регістра задана табл. 1. В цій же таблиці записані функції збудження D-тригерів.

На рис. 2 показана функція збудження і-го тригера регістра, яка задана діаграмою Вейча. Після мінімізації отримаємо вираз, який описує зв’язок між і-м та (і–1)-м розрядами регістра, що синтезується.

Таблиця 1

Q^ti-1	Q^it	Q^it+1	Di
0	0	0	0
0	1	0	0
1	0	1	1
1	1	1	1

Рис. 2. Діаграма Вейча для функції збудження

Таким чином, в регістрі з зсувом в сторону старших розрядів на синхронних D-тригерах прямий вихід попереднього тригера з’єднується з D-входом наступного (рис. 3).

Рис. 3. Схема регістра зсуву на D-тригерах

Введення інформації може виконуватися послідовно з входу Х з наступним зсувом інформації вправо на один розряд по кожному синхроімпульсу С або паралельно з входів А по сигналу Р = 1 асинхронного запису числа в попередньо очищений регістр (сигналом R = 0 асинхронного скидання тригерів в стан „0”). По позитивному фронту синхроімпульсу С = 1 здійснюється запис інформації з входів D та X у тригери перших ступенів. Вихідні рівні тригерів при цьому залишаються незмінними. По від’ємному фронту синхроімпульсу входи D-тригерів першого ступеня блокуються і записана в них інформація передається в тригери другого ступеня. Виникає перемикання вихідних рівнів D-тригерів. Таким чином, реалізується чисто послідовний регістр з зсувом числа вправо (вхід – Х, вихід – Q₃), послідовно-паралельний (вхід – Х, виходи – Q₁, Q₂, Q₃) і паралельно-послідовний (входи – А_і, вихід – Q₃). Крім того, при замиканні виходу останнього розряду з послідовним входом Х (штрихова лінія) реалізується кільцевий зсувний регістр. Інформація в кільцевий регістр вводиться паралельним кодом з входів А_і та потім циркулює в замкнутому кільці під дією тактових синхроімпульсів С. Кільцеві регістри зручно використовувати для побудови, наприклад, тактових генераторів цифрових пристроїв.

Очевидно, що при синтезі регістра з зсувом в сторону молодших розрядів отримаємо наступний вираз функції збудження: D_i = Q_i+1. Таким чином прямий вихід наступного тригера з’єднується з D-входом попереднього.

Реверсивний регістр зсуву.

В реверсивних регістрах зсуву для забезпечення можливості зсуву інформації в обох напрямках вихід кожного розряду повинен бути пов’язаний через логічні елементи переключення напрямку зсуву з входами попереднього і наступного розрядів. Нехай напрямок зсуву задається логічним рівнянням сигналу E, так, що при E = 1 здійснюється зсув вправо , а при E = 0 виникає зсув вліво . Виходячи з цього, отримаємо логічне рівняння, яке описує роботу схеми управління при використанні D-тригерів:

Схема реверсивного регістра зсуву, побудованого на D-тригерах згідно з отриманим рівнянням, приведена на рис. 4.

Рис. 4. Схема реверсивного регістру зсуву