При выполнении умножения, деления и преобразования параллельного кода в последовательный требуется выполнение микрооперации сдвига, состоящей в том, что разряды числа сдвигаются относительно разрядной сетки регистра. Такую операцию выполняют сдвиговые регистры.
Для осуществления сдвига триггеры регистра нужно соединить последовательно. Схема сдвигового регистра показана на рис.49
Рис. 48. Параллельный восемнадцатиразрядный
регистр.
Сдвиговый регистр построен на четырех D триггерах с динамической блокировкой входов. Для управления регистром сформированы: вход С -- вход синхронизации и вход R -- общий сброс регистра. Информационным входом регистра является вход D первого триггера (обозначен - DS). Работа регистра отображена на временной диаграмме рис. 50.
Рис. 49. Сдвиговый четырёхразрядный регистр.
Рис. 50. Временная диаграмма работы сдвигового
регистра.
На диаграмме показаны основные особенности работы сдвигового регистра. Принято следующее начальное состояние регистра: Q1=1, Q2=0, Q3=1, Q4=0. В момент времени t1 спадом сигнала R осуществляется общий сброс регистра, на всех выходах устанавливаются нулевые значения. В момент t2 на входе DS устанавливаем высокий уровень, и по фронту первого сигнала синхронизации эта информация запишется в первый триггер. В остальные триггеры запишутся нули, так как перед приходом первого сигнала синхронизации на входах этих триггеров имеются нулевые уровни. В течении периода первого сигнала синхронизации на входе DS устанавливаем нулевой уровень и это приводит к тому, что по фронту второго сигнала синхронизации в первый триггер записывается “0” , единица переписывается во второй триггер. По третьему сигналу синхронизации единица переписывается в третий триггер, по четвертому -- в четвертый триггер.
Таким образом, за четыре такта (четыре сигнала синхронизации) единица будет сдвигаться вправо по триггерам регистра, по пятому сигналу регистр очистится.
В рассмотренной схеме разряды слова информации сдвигаются вправо относительно разрядов регистра. Можно схемотехнически организовать сдвиг влево. Если в зависимости от управляющих сигналов в регистре может быть реализован как сдвиг вправо так и влево, то такой регистр называют реверсивным.
Рис. 51. Сдвиговый реверсивный четырёхразрядный регистр с параллельным занесением информации.
На рис. 51 показана схема сдвигового реверсивного регистра. Регистр построен на динамических D триггерах, для организации схемотехнических переключений в различных режимах работы в качестве ключей использованы элементы выполняющие функции 2И-3ИЛИ. Организованы управляющие входы S0, S1, S2, R, C и информационные -- D1, D2, D3, D4, DR и DL. Вход R -- асинхронный сброс в нулевое состояние, вход С -- синхронизирующий записи и сдвига. Входы S0, S1, S2 -- выбор режима работы: S0=1, S1=S2=0 -- сдвиг вправо; S1=1, S0=S2=0 -- параллельное занесение информации; S2=1, S0=S1=0 -- сдвиг влево. D1, D2, D3, D4 -- входы, на которые подается запоминаемое слово при параллельном занесении информации, DR -- последовательный вход при сдвиге вправо и DL -- последовательный вход при сдвиге влево.
Работа регистра отображена на временной диаграмме на рис. 52.
Рис. 52. Временная диаграмма работы реверсивного регистра.
В номенклатуре микросхем ТТЛ серий имеется большое разнообразие типов микросхем регистров. Имеются чисто сдвиговые регистры, у которых и запись и считывание осуществляются в последовательном коде. Однако, применение таких регистров ограничено. Наиболее широко применяются регистры с расширенными функциональными возможностями: параллельная запись - последовательное чтение, последовательная запись - параллельное чтение, параллельная запись - сдвиг - параллельное чтение.
Если же регистр позволяет осуществлять запись и чтение, как в параллельном так и в последовательном коде, и сдвиг, как влево так и вправо, то такой регистр называется универсальным.
Рис. 53. Регистр 155ИР13 и его таблица состояний.
На рис. 53 приведено изображение микросхемы универсального регистра 155ИР13. На рисунке приняты обозначения: A,B,C,D,E,F,G,H -- входы при параллельной записи слова информации; S0, S1, CLR -- управляющие входы выбора режима работы; CLK -- вход синхронизации; SR и SL -- последовательные входы при сдвиге соответственно вправо и влево; QA-QH -- разрядные выходы. Регистр может работать в режимах определяемых состояниями управляющих переменных в соответствии с таблицей рис. 53.
