Регистры сдвига

Основную массу регистров, используемых на практике, представляют регистры сдвига. Этот вид регистров отличается большим разнообразием, как в функциональном отношении, так и в отношении схемных решений.

Регистры сдвига, помимо операции хранения, осуществляют преобразование последовательного двоичного кода в параллельный, а параллельного – в последовательный, выполняют арифметические и логические операции, служат в качестве цифровых элементов временной задержки.

Своим названием они обязаны характерной для этих устройств операции сдвига.

Сущность сдвига состоит в том, что с приходом ложного тактового импульса происходит перезапись (сдвиг) содержимого регистра ложного разряда в соседний разряд без изменения периода следования единиц и нулей.

Оперерации сдвига влево и вправо на 1, 2... разрядов на регистрах осуществляются за счет введения межразрядных связей.

Поскольку между ними имеется связь, триггеры в сдвигающих регистрах должны быть обязательно с внутренней задержкой.

Пример регистра на D триггерах при правом сдвиге.

Пример регистра на D триггерах при левом сдвиге.

Поэтому при сдвиге вправо D_i=Q_i-1,

при сдвиге влево D_i=Q_i+1.

Для организации реверсивного регистра вводится команда реверса V:

V=1 – правый сдвиг;

V=0 – левый сдвиг.

Тогда функция возбуждения для триггера в реверсивном регистре запишется: .

В соответствии с этой формулой схема управления имеет вид:

Регистры, в которых возможно как параллельное, так и последовательное занесение информации, называются универсальными.

Построим команду управления V для универсального регистра:

0 – параллельное занесение;

V=

1 – сдвиг вправо при последовательном занесении.

Тогда .

Схема управления для универсального регистра может иметь следующий вид:

Если необходимы режимы параллельного занесения и сдвига вправо или влево, то необходимы две команды управления:

V1	V2
1	1	Параллельное занесение
1	0	Сдвиг вправо
0	1	Сдвиг влево
0	0	Хранение

В соответствии с этим словесным описанием:

Схема управления разрядом регистра:

Микросхема К155ИР1

Представляет собой четырехразрядный регистр сдвига с последовательным или параллельным вводом информации и ее параллельным выводом.

Микросхема может быть использована в качестве:

1. буферной памяти;

2. элемента задержки на несколько тактов;

3. преобразователя последовательного кода в параллельный;

4. делителя частоты;

5. кольцевого распределителя мощности;

6. элемента арифметических устройств.

Регистр может выполнять следующие операции:

- ввод информации параллельным кодом;

- сдвиг информации вправо;

- ввод информации параллельным кодом;

- ввод последовательным кодом со сдвигом влево;

- хранение.

Условное обозначение:

Р егистр имеет два тактовых входа С1 и С2; управляющий вход V2 – выбор режима; V1 – вход для ввода информации в последовательном коде; четыре входа для записи информации в параллельном коде D₁, D₂, D₃, D₄;

четыре выхода с каждого разряда регистра.

Наличие двух тактирующих входов допускает синхронизацию от различных генераторов при работе в режиме «сдвиг вправо» и «параллельный ввод». Если в обоих режимах синхронизация осуществляется от общего источника, тактовые импульсы можно подавать на оба тактовых входа С1 и С2 одновременно.

# На информационных входах триггеров сигналы должны обновляться до прихода фронта тактового импульса.

# Триггеры, образующие регистр – двухступенчатые, срабатывание их происходит по перепаду из 1 в 0, входных импульсов, поступающих на один из тактовых входов С1 или С2. Рабочий режим регистра определяется уровнем сигнала на входе V2.

# Ввод информации последовательным кодом, а также сдвиг ее вправо производится при V2=0. Входная информация подается на вход V1, а тактовые импульсы на вход С1. Сдвиг вправо на один разряд происходит при каждом перепаде 1→0 тактовых импульсов. Информация в последовательном коде преобразуется в параллельный и после четырех тактовых импульсов может быть считана с выходов Q1÷Q4.

# Ввод информации параллельным кодом осуществляется при V2=1. Разрешающим входом служит С2. Запись в триггеры регистра информации со входов D1÷D4 происходит по перепаду 1→0 разрешающего импульса. Входы V1 и С1 при этом блокированы, и их состояние не играет роли.

# В этом же режиме на входах V2 и С2 производится преобразование последовательного кода в параллельный со сдвигом влево. Для этой задачи поток информации имеет обратное направление:

от четвертого триггера к третьему,

от третьего триггера ко второму,

от второго триггера к первому.

Но для выполнения этой задачи необходимо произвести внешние соединения выходов Q4 к D3;

Q3 к D2;

Q2 к D1,

а информацию в последовательном коде вводить в регистр через вход D4.

Сдвиг влево на один разряд происходит при каждом перепаде 1→0 тактовых импульсов, подаваемых на вход С2. Во избежание сбоев смена состояний V2 должна происходить только при С1=С2=0.