シフトレジスタとは何ですか？、さまざまなタイプ、カウンタ、およびアプリケーション

私達はことを知っています FFまたはフリップフロップ 1または0の形式でデータを格納するために使用できます。ただし、複数のデータビットを格納する必要がある場合は、多くのフリップフロップが必要です。レジスタは、データを保存するために使用されるデジタル電子機器のデバイスです。フリップフロップは、デザインにおいて重要な役割を果たします。 最も人気のあるシフトレジスタ 。フリップフロップのセットは、多数のデータビットを格納するために使用されるレジスタに他なりません。たとえば、PCを使用して16ビットのデータを格納する場合、その後、16-FFのセットが必要になります。また、レジスタの入力と出力はシリアルであり、それ以外の場合は要件に応じてパラレルになります。この記事では シフトレジスタとは 、タイプ、およびアプリケーション。

シフトレジスタとは何ですか？

レジスタは、FFのセットをシリーズ内で接続できる場合と定義できます。 シフトレジスタの定義 保存されたデータをレジスタに移動できるときです。それは 順序回路 、主にデータを格納するために使用され、各CLK（クロック）サイクルで出力に移動します。

シフトレジスタの種類

基本的に、これらは レジスタ 4つのタイプに分類され、 シフトレジスタの動作 以下で説明します。

• シリアル入力シリアル出力（SISO）シフトレジスタ
• シリアルインパラレルアウト（SIPO）シフトレジスタ
• パラレル入力シリアル出力（PISO）シフトレジスタ
• パラレル入力パラレル出力（PIPO）シフトレジスタ

シリアル入力–シリアル出力シフトレジスタ（SISO）

このシフトレジスタはシリアル入力を許可し、シリアル出力を生成するため、これはSISO（シリアル入力シリアル出力）シフトレジスタと呼ばれます。出力は1つだけであり、一度にデータがレジスタからシリアルに1ビット離れるからです。

シリアル入力–シリアル出力シフトレジスタ（SISO）

シリアル入力シリアル出力（SISO）論理回路は上に示されています。この回路は、4つのDフリップフロップを直列に接続して構築できます。これらのフリップフロップが相互に接続されると、すべてのフリップフロップに等しいCLK信号が与えられます。

この回路では、シリアルデータ入力はFF（フリップフロップ）の左側から取得できます。 SISOの主な用途は、遅延要素として動作することです。

シリアル入力-パラレル出力（SIPO）シフトレジスタ

このシフトレジスタはシリアル入力を許可し、パラレル出力を生成するため、これはシリアル入力パラレル出力（SIPO）シフトレジスタと呼ばれます。

シリアル入力パラレル出力（SIPO）シフトレジスタ回路を上に示します。回路は4つで構築することができます D-フリップフロップ 、さらに、CLR信号はCLK信号に接続され、フロップをフリップフロップして再配置します。最初のFF出力は次のFF入力に接続されます。すべてのフリップフロップに同じCLK信号が与えられると、すべてのフリップフロップが互いに同期します。

シリアル入力-パラレル出力（SIPO）シフトレジスタ

このタイプのレジスタでは、シリアルデータ入力はFFの左側から取得でき、同等の出力を生成します。 SIPOレジスタの主な機能はシリアル情報をパラレル情報に変更することであるため、これらのレジスタのアプリケーションには通信回線が含まれます。

パラレル入力-シリアル出力（PISO）シフトレジスタ

このシフトレジスタはパラレル入力を可能にし、シリアル出力を生成するため、これはパラレル入力シリアル出力（PISO）シフトレジスタと呼ばれます。

パラレル入力シリアル出力（PISO）シフトレジスタ回路は上に示されています。この回路は、CLK信号がすべてのFFに直接接続されている4つのDフリップフロップで構築できます。ただし、入力データは、を使用してすべてのFFに個別に接続されます。 マルチプレクサ すべてのFFの入力で。

パラレル入力-シリアル出力（PISO）シフトレジスタ

以前のFF出力とパラレルデータ入力はマルチプレクサの入力に接続され、マルチプレクサの出力は2番目のフリップフロップに接続できます。すべてのフリップフロップに同じCLK信号が与えられると、すべてのフリップフロップが互いに同期します。これらのレジスタのアプリケーションには、パラレルデータからシリアルデータへの変換が含まれます。

パラレル入力-パラレル出力（PIPO）シフトレジスタ

並列入力を可能にするシフトレジスタ（データはそれぞれに個別に与えられます フリップ・フロップ 同時に）、パラレル出力を生成します。これは、パラレル入力パラレル出力シフトレジスタとして知られています。

以下に示す論理回路は、パラレルインパラレルアウトシフトレジスタを示しています。この回路は、接続された4つのDフリップフロップで構成されています。クリア（CLR）信号とクロック信号は、4つのフリップフロップすべてに接続されています。このタイプのレジスタでは、データのシリアルシフトが必要ないため、個々のフリップフロップ間に相互接続はありません。ここでは、データはすべてのフリップフロップに対して個別に入力として提供され、出力もすべてのフリップフロップから個別に受信されます。

パラレル入力-パラレル出力（PIPO）シフトレジスタ

PIPO（Parallel in Parallel out）シフトレジスタは、SISOシフトレジスタと同様に一時的なストレージデバイスのように利用でき、遅延要素のように機能します。

双方向シフトレジスタ

このタイプのシフトレジスタでは、2進数を1桁左に移動すると、2進数に2を掛けることになり、2進数を1桁右に移動すると、1桁を1桁分離することになります。二。これらの操作は、レジスタを使用して実行し、データを任意の方向に移動できます。

これらのレジスタは、モード（高または低）の選択に基づいて、データを右側または左側に移動することができます。ハイモードが選択されている場合、データは右側に移動され、ローモードが選択されている場合、データは左側に移動されます。

ザ・ 論理回路 このレジスタの例を上に示します。回路は4Dフリップフロップで構築できます。入力データ接続は、回路の最後の2つの部分で行うことができ、選択したモードに基づいて、ゲートのみがアクティブ状態になります。

シフトレジスタのカウンタ

基本的に、 カウンター シフトレジスタは、リングカウンタとジョンソンカウンタの2種類に分類されます。

リングカウンター

基本的に、これは最初のFF出力を2番目のFFに接続できるシフトレジスタカウンタです。最後のFF出力は、最初のフリップフロップ入力、つまりリングカウンタにもう一度フィードバックされます。

リングカウンター

シフトレジスタのデータモデルは、CLKパルスが印加されるまで移動します。の回路図 リングカウンター 上に示されています。この回路は4-FFで設計できるため、次の真理値表に示すように、データモデルは各4-CLKパルスの後に再び実行されます。通常、このカウンターは自己デコードに使用され、カウンターのステータスを決定するために追加のデコードは必要ありません。

ジョンソンカウンター

基本的に、これはシフトレジスタカウンタであり、最初のFF出力を2番目のFFなどに関連付けることができ、最後のフリップフロップの反転出力をもう一度最初のフリップフロップの入力にフィードバックすることができます。

ジョンソンカウンター

の回路図 ジョンソンカウンター を上に示します。この回路は、4Dフリップフロップを使用して設計できます。 nステージのジョンソンカウンターは、2n個の異なる状態の計算シリーズを延期します。この回路は4-FFで構築でき、データモデルは次の真理値表に示すように各8-CLKパルスを再度実行するためです。

このカウンターの主な利点は、一連の2n状態を生成するために、指定されたデータを移動するために、リングカウンターに対して評価されるn個のFFが必要になることです。

シフトレジスタのアプリケーション

ザ・ シフトレジスタアプリケーション 以下のものが含まれます。

• このカウンターの主な利点は、一連の2n状態を生成するために、指定されたデータを移動するために、リングカウンターに対して評価されるn個のFFが必要になることです。
• PISOシフトレジスタは、パラレルデータをシリアルデータに変換するために使用されます。
• SISOおよびPIPOシフトレジスタは、デジタル回路への時間遅延を生成するために使用されます。
• これらのレジスタは、データ転送、操作、およびデータストレージに使用されます。
• SIPOレジスタは、シリアルデータをパラレルデータに変換するために使用されるため、通信回線で使用されます。

したがって、これはすべてについてです 最も広く使用されているシフトレジスタ。 したがって、これはすべて最も広く使用されているシフトレジスタに関するものであり、これらはデータの保存と転送に使用される順序論理回路です。これらのレジスタはフリップフロップを使用して構築でき、レジスタの種類に基づいて、1つのFF（フリップフロップ）o / pを次のフリップフロップの入力に接続できるようにこれらの接続を行うことができます。形成されています。ここにあなたへの質問があります、何ですか u ニバーサルシフトレジスタ ？