Τι είναι το Shift Register ;, Διαφορετικοί τύποι, μετρητές και εφαρμογές

Ξέρουμε ότι FF ή Flip-Flop μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποθήκευση των δεδομένων με τη μορφή 1 ή 0. Ωστόσο, εάν χρειαστεί να αποθηκεύσουμε αρκετά bit δεδομένων, χρειαζόμαστε πολλά flip-flops. Το μητρώο είναι μια συσκευή ψηφιακών ηλεκτρονικών η οποία χρησιμοποιείται για την αποθήκευση των δεδομένων. Τα σαγιονάρες παίζουν ζωτικό ρόλο στο σχεδιασμό του οι πιο δημοφιλείς καταχωρητές βάρδιας . Το σύνολο των Flip-flops δεν είναι παρά ένα μητρώο, που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση πολλών bit δεδομένων. Για παράδειγμα, εάν ένας υπολογιστής χρησιμοποιείται για την αποθήκευση 16-bit δεδομένων, στη συνέχεια απαιτεί ένα σύνολο 16-FF. Και, οι είσοδοι, καθώς και οι έξοδοι ενός μητρώου, είναι σειριακά διαφορετικά παράλληλα ανάλογα με την απαίτηση. Αυτό το άρθρο συζητά τι είναι το μητρώο βάρδιας , τύποι και εφαρμογές.

Τι είναι το Shift Register;

Ένα μητρώο μπορεί να οριστεί ως όταν ένα σύνολο FFs μπορεί να συνδεθεί μέσα στη σειρά, το ορισμός του μητρώου αλλαγής είναι όταν τα αποθηκευμένα δεδομένα μπορούν να μετακινηθούν στους καταχωρητές. Είναι ένα διαδοχικό κύκλωμα , χρησιμοποιείται κυρίως για την αποθήκευση των δεδομένων, και τα μετακινεί στην έξοδο σε κάθε κύκλο CLK (ρολόι).

Τύποι καταχωρητών Shift

Βασικά, αυτά μητρώα ταξινομούνται σε τέσσερις τύπους και επεξεργασία μητρώων βάρδιας συζητούνται παρακάτω.

• Serial in Serial out (SISO) Shift Register
• Serial παράλληλα έξω (SIPO) Shift Register
• Παράλληλος σε σειριακή έξοδο (PISO) Shift Register
• Parallel in Parallel out (PIPO) Shift Register

Serial in - Serial out Shift Register (SISO)

Αυτός ο καταχωρητής μετατόπισης επιτρέπει σειριακή είσοδο και παράγει σειριακή έξοδο, οπότε αυτό ονομάζεται SISO (Serial in Serial out). Επειδή υπάρχει μόνο μία έξοδος και κάθε φορά τα δεδομένα αφήνουν το μητρώο ένα bit με σειριακό τρόπο.

Serial in - Serial out Shift Register (SISO)

Το κύκλωμα λογικής Serial in Serial out (SISO) φαίνεται παραπάνω. Αυτό το κύκλωμα μπορεί να κατασκευαστεί με τέσσερα D-Flip Flops σε σειρά. Μόλις αυτά τα Flip flops συνδεθούν μεταξύ τους, τότε το ίδιο σήμα CLK δίνεται σε κάθε flip flop.

Σε αυτό το κύκλωμα, η σειριακή εισαγωγή δεδομένων μπορεί να ληφθεί από την αριστερή πλευρά του FF (flip flop). Η κύρια εφαρμογή ενός SISO είναι να λειτουργεί ως στοιχείο καθυστέρησης.

Serial in-Parallel out (SIPO) Shift Register

Αυτός ο καταχωρητής αλλαγής επιτρέπει σειριακή είσοδο και παράγει παράλληλη έξοδο, οπότε αυτό είναι γνωστό ως σειριακός παράλληλος έξοδος (SIPO) shift register.

Το σειριακό κύκλωμα παράλληλης εξόδου (SIPO) δείχνει το παραπάνω κύκλωμα. Το κύκλωμα μπορεί να κατασκευαστεί με τέσσερα D-Flip Flops , και επιπλέον, ένα σήμα CLR συνδέεται με σήμα CLK καθώς και σαγιονάρες για την αναδιάταξή τους. Η πρώτη έξοδος FF συνδέεται με την επόμενη είσοδο FF. Μόλις δοθεί το ίδιο σήμα CLK σε κάθε flip flop, τότε όλα τα flip flops θα είναι συγχρονισμένα μεταξύ τους.

Serial in-Parallel out (SIPO) Shift Register

Σε αυτόν τον τύπο καταχωρητή, η εισαγωγή σειριακών δεδομένων μπορεί να ληφθεί από την αριστερή πλευρά του FF και παράγει μια ισοδύναμη έξοδο. Οι εφαρμογές αυτών των καταχωρητών περιλαμβάνουν γραμμές επικοινωνίας, επειδή η κύρια λειτουργία του μητρώου SIPO είναι να αλλάξει σειριακές πληροφορίες σε παράλληλες πληροφορίες.

Parallel in-Serial out (PISO) Shift Register

Αυτός ο καταχωρητής μετατόπισης επιτρέπει παράλληλη είσοδο και παράγει σειριακή έξοδο, οπότε αυτό είναι γνωστό ως παράλληλος καταχωρητής μετατόπισης σε σειρά (PISO).

Το κύκλωμα παράλληλης παράλληλης σε σειρά (PISO) Shift Register φαίνεται παραπάνω. Αυτό το κύκλωμα μπορεί να κατασκευαστεί με τέσσερα D-flip-flops, όπου το σήμα CLK συνδέεται απευθείας σε όλα τα FF. Ωστόσο, τα δεδομένα εισόδου συνδέονται ξεχωριστά σε κάθε FF χρησιμοποιώντας ένα πολυπλέκτης σε κάθε είσοδο του FF.

Parallel in-Serial out (PISO) Shift Register

Η προηγούμενη έξοδος FF, καθώς και η παράλληλη είσοδος δεδομένων, συνδέονται με την είσοδο του πολυπλέκτη και η έξοδος του πολυπλέκτη μπορεί να συνδεθεί με το δεύτερο flip flop. Μόλις δοθεί το ίδιο σήμα CLK σε κάθε flip flop, τότε όλα τα flip flops θα είναι συγχρονισμένα μεταξύ τους. Οι εφαρμογές αυτών των καταχωρητών περιλαμβάνουν μετατροπή παράλληλων δεδομένων σε σειριακά δεδομένα.

Parallel in-Parallel out (PIPO) Shift Register

Ο καταχωρητής μετατόπισης, ο οποίος επιτρέπει παράλληλη είσοδο (τα δεδομένα δίνονται ξεχωριστά σε καθένα flip flop και με ταυτόχρονο τρόπο) και παράγει επίσης παράλληλη έξοδο είναι γνωστή ως παράλληλος καταχωρητής μετατόπισης παράλληλης εξόδου.

Το λογικό κύκλωμα που δίνεται παρακάτω δείχνει έναν παράλληλο παράλληλο καταχωρητή μετατόπισης. Το κύκλωμα αποτελείται από τέσσερα flip-flops D που συνδέονται. Το διαυγές σήμα (CLR) και τα σήματα ρολογιού συνδέονται και με τα 4 σαγιονάρες. Σε αυτόν τον τύπο μητρώου, δεν υπάρχει διασύνδεση μεταξύ των μεμονωμένων flip-flops καθώς δεν απαιτείται σειριακή αλλαγή δεδομένων. Εδώ τα δεδομένα δίδονται ως είσοδος ξεχωριστά για κάθε flip-flop, καθώς και η έξοδος λαμβάνεται επίσης ξεχωριστά από κάθε flip flop.

Parallel in-Parallel out (PIPO) Shift Register

Ένας καταχωρητής μετατόπισης PIPO (Parallel in Parallel out) μπορεί να χρησιμοποιηθεί όπως μια προσωρινή συσκευή αποθήκευσης, παρόμοιος με τον καταχωρητή SISO Shift και λειτουργεί σαν στοιχείο καθυστέρησης.

Μητρώο αμφίδρομης αλλαγής

Σε αυτόν τον τύπο καταχωρητή μετατόπισης, εάν μετακινήσουμε έναν δυαδικό αριθμό προς τα αριστερά με ένα μέρος, ισοδυναμεί με τον πολλαπλασιασμό του ψηφίου με δύο & αν μετακινήσουμε έναν δυαδικό αριθμό προς τα δεξιά με ένα μέρος, είναι ίσο με το διαχωρισμό του ψηφίου με δύο. Αυτές οι λειτουργίες μπορούν να εκτελεστούν με ένα μητρώο για τη μετακίνηση των δεδομένων προς οποιαδήποτε κατεύθυνση.

Αυτοί οι καταχωρητές είναι σε θέση να μετακινούν τα δεδομένα στη δεξιά πλευρά, διαφορετικά στην αριστερή πλευρά, με βάση την επιλογή της λειτουργίας (υψηλή ή χαμηλή). Εάν επιλεγεί η υψηλή λειτουργία, τα δεδομένα θα μετακινηθούν προς τη δεξιά πλευρά, καθώς και εάν επιλεγεί η χαμηλή λειτουργία, τότε τα δεδομένα θα μετακινηθούν στην αριστερή πλευρά.

ο λογικό κύκλωμα αυτού του καταχωρητή φαίνεται παραπάνω, και το κύκλωμα μπορεί να κατασκευαστεί με 4-D σαγιονάρες. Η σύνδεση δεδομένων εισόδου μπορεί να γίνει σε δύο τελευταία μέρη του κυκλώματος και με βάση την επιλεγμένη λειτουργία μόνο η πύλη θα είναι σε ενεργή κατάσταση.

Μετρητές σε Shift Register

Βασικα, μετρητές Οι καταχωρητές βάρδιας ταξινομούνται σε δύο τύπους όπως ο μετρητής δακτυλίου καθώς και ο μετρητής Johnson.

Μετρητής δαχτυλιδιών

Βασικά, αυτός είναι ένας μετρητής αλλαγής ταχυτήτων στον οποίο η πρώτη έξοδος FF μπορεί να συνδεθεί με το δεύτερο FF και ούτω καθεξής. Η τελευταία έξοδος FF τροφοδοτείται για άλλη μια φορά στην πρώτη είσοδο flip flop, δηλαδή στο μετρητή δακτυλίου.

Μετρητής δαχτυλιδιών

Το μοντέλο δεδομένων στον καταχωρητή αλλαγής θα μετακινηθεί έως ότου εφαρμοστούν οι παλμοί CLK. Το διάγραμμα κυκλώματος του μετρητής δαχτυλιδιών φαίνεται παραπάνω. Αυτό το κύκλωμα μπορεί να σχεδιαστεί με 4-FF, έτσι το μοντέλο δεδομένων θα κάνει ξανά μετά από κάθε παλμό 4- CLK όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα αλήθειας. Γενικά, αυτός ο μετρητής χρησιμοποιείται για αυτο-αποκωδικοποίηση, δεν υπάρχει πρόσθετη αποκωδικοποίηση δεν είναι απαραίτητη για να αποφασιστεί η κατάσταση του μετρητή.

Μετρητής Τζόνσον

Βασικά, αυτός είναι ένας μετρητής αλλαγής ταχυτήτων στον οποίο η πρώτη έξοδος FF μπορεί να συνδεθεί με το δεύτερο FF και ούτω καθεξής και η ανεστραμμένη έξοδος του τελευταίου flip flop μπορεί να τροφοδοτηθεί για άλλη μια φορά στην είσοδο του πρώτου flip flop.

Μετρητής Τζόνσον

Το διάγραμμα κυκλώματος του Μετρητής Τζόνσον φαίνεται παραπάνω, και αυτό το κύκλωμα μπορεί να σχεδιαστεί με 4-D σαγιονάρες. Ένας μετρητής Johnson με ν-στάδιο αποτρέπει μια σειρά υπολογισμού 2n ανόμοιων καταστάσεων. Επειδή αυτό το κύκλωμα μπορεί να κατασκευαστεί με 4-FF, και το μοντέλο δεδομένων θα κάνει ξανά κάθε παλμό 8-CLK όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα αλήθειας.

Το κύριο πλεονέκτημα αυτού του μετρητή είναι, απαιτεί ο αριθμός των FF να αξιολογούνται στον μετρητή δακτυλίου για τη μετακίνηση δεδομένων δεδομένων για την παραγωγή μιας σειράς καταστάσεων 2n.

Εφαρμογές των Shift Register

ο αιτήσεις αλλαγής ταχυτήτων συμπεριλάβετε τα ακόλουθα.

• Το κύριο πλεονέκτημα αυτού του μετρητή είναι, απαιτεί ο αριθμός των FF να αξιολογούνται στον μετρητή δακτυλίου για τη μετακίνηση δεδομένων δεδομένων για την παραγωγή μιας σειράς καταστάσεων 2n.
• Ένας καταχωρητής μετατόπισης PISO χρησιμοποιείται για μετατροπή παράλληλα σε σειριακά δεδομένα.
• Οι καταχωρητές αλλαγής SISO και PIPO χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία χρονικής καθυστέρησης προς ψηφιακά κυκλώματα.
• Αυτά τα μητρώα χρησιμοποιούνται για μεταφορά δεδομένων, χειρισμό και αποθήκευση δεδομένων.
• Ο καταχωρητής SIPO χρησιμοποιείται για τη μετατροπή σειριακών σε παράλληλα δεδομένα σε γραμμές επικοινωνίας

Έτσι, αυτό είναι όλο για το οι ευρέως χρησιμοποιούμενοι καταχωρητές βάρδιας. Έτσι, αυτό αφορά τα ευρύτερα χρησιμοποιούμενα μητρώα μετατόπισης, και αυτά είναι διαδοχικά λογικά κυκλώματα, που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση καθώς και για τη μεταφορά των δεδομένων. Αυτοί οι καταχωρητές μπορούν να κατασκευαστούν με Flip Flops και η σύνδεση αυτών μπορεί να γίνει με τέτοιο τρόπο ώστε το ένα FF (flip flop) o / p να μπορεί να συνδεθεί στην είσοδο του επόμενου flip-flop, με βάση το είδος των καταχωρητών σχηματίζεται. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι εσύ νηολόγοι βάρδιες ;