Регистры сдвига. 
Наноэлектроника и схемотехника

Регистры с последовательным приемом или выдачей информации называются регистрами сдвига.

Рис. 16.16. Регистр сдвига на D-триггерах В регистрах сдвига — двухтактные триггеры.

Работает регистр сдвига на D-триггерах (рис. 16.16) следующим образом (табл. 16.5).

Таблица 16.5

Работа сдвигающего регистра

На первом такте от первого СИ триггер ТТ_т_₁ примет младший разряд А₀. От второго СИ триггер ТТ_т_₁ отдаст свое содержимое (А₀) триггеру ТТ_т_₂у а сам примет разряд А_1У и т. д. Запись m-разрядного кода осуществится за т тактов. Точно так же потребуется т тактов, чтобы извлечь информацию из регистра (выдать m-разрядный код Л₀, А_ХУ Л₂,… А_т__х).

Реализация регистра сдвига на RS-триггерах

Регистр сдвига на двухтактных RS-триггерах. В регистре сдвига на RS-триггерах (рис. 16.17, а) триггеры по-прежнему двухтактные. Этот.

Рис. 16.17. Регистр сдвига на RS-триггерах: а) двухтактных, б) однотактных.

регистр отличается от регистра сдвига на D-триггерах тем, что на входы DS-триггеров принимается не только прямой, но и инверсный код (парафазные прием и передача).

Достоинство этой схемы в сравнении с предыдущей (рис. 16.16) состоит в следующем. В вентильной схемотехнике DS-триггер обладает меньшей задержкой и меньшим количеством вентилей, а, значит, мощностью. Следовательно, регистр сдвига на /^S-триггерах по этим параметрам лучше, нежели регистр сдвига на D-триггерах.

Возможна реализация регистра сдвига на однотактных ^-триггерах.

Регистр сдвига на однотактных KS-триггерах. При использовании однотактных /^S-триггеров сдвигающий регистр строится с использованием вспомогательного регистра (рис. 16.17, б). В отличие от регистра сдвига на двухтактных /^S-триггерах здесь используется не один, а два управляющих СИ (С! и С₂).

Сначала, при С_х = 1 (С₂ = 0), происходит запись информации из i-x разрядов основного регистра в i-e разряды вспомогательного. Затем, при С₂ = 1 (Cj = 0), информация из i-x разрядов вспомогательного регистра записывается со сдвигом в (/ + 1)-е разряды основного регистра.

Количество триггеров вспомогательного регистра можно уменьшить в два раза, используя схему трехтактного регистра.

Трехтактный регистр. За уменьшение наполовину количества триггеров вспомогательного регистра приходится «платить» быстродействием. Сдвиг на один разряд происходит за три такта. Общий алгоритм работы трехтактного регистра представлен на рисунке 16.18.

Рис. 16.18. Упрощенная схема передачи информации в трехтактном регистре

Рис. 16.19. Схема трехтактного регистра

Стрелками показано, каким образом происходит перемещение информации в каждом такте.

Схема трехтактного регистра изображена на рисунке 16.19.

Реверсивный регистр

Реверсивные регистры — это регистры, которые могут осуществлять сдвиг как влево, так и вправо (рис. 16.20).

Перед каждым разрядом (в том числе и перед нулевым) стоит схема управления.

Рис. 16.20. Схема реверсивного регистра

В зависимости от управляющего сигнала X /-я схема управления пропускает информацию либо (/ - 1)-го триггера, либо (/ + 1)-го триггера. Регистры с последовательным вводом и выводом информации осуществляют задержку передачи информации на т тактов.

Сдвиг числа влево или вправо на один разряд соответствует его умножению или делению на два. Поэтому регистры сдвига используют для построения умножителей и делителей.

Сдвиговые регистры — многофункциональные устройства, на них можно строить, например кольцевые счетчики.

Задание. Спроектируйте схему управления /-го разряда реверсивного регистра в базисах ТТЛ, ЭСЛ, И²Л, на МОП-транзисторах и КМОП-парах.