Thanh ghi là một thiết bị được sử dụng để lưu trữ thông tin nhị phân. Nó là một nhóm các flip-flop được kết nối nối tiếp để lưu trữ nhiều bit dữ liệu. Thông tin được lưu trữ trong các thanh ghi này có thể được truyền đi với sự trợ giúp của các thanh ghi dịch chuyển.
Thanh ghi dịch chuyển là một nhóm các flip-flop được sử dụng để lưu trữ nhiều bit dữ liệu. Các bit được lưu trữ trong các thanh ghi này có thể được di chuyển trong các thanh ghi và vào/ra khỏi thanh ghi bằng cách áp dụng xung clock. Một thanh ghi dịch chuyển n-bit có thể được hình thành bằng cách kết nối n flip-flop, trong đó mỗi flip-flop lưu trữ một bit dữ liệu. Các thanh ghi dịch chuyển bit sang trái được gọi là “Thanh ghi dịch trái”. Các thanh ghi dịch chuyển bit sang phải được gọi là “Thanh ghi dịch phải”. Có nhiều loại thanh ghi dịch chuyển cơ bản như sau.
Các loại Shift Register
- Serial In Serial Out (SISO)
- Serial In Parallel Out (SIPO)
- Parallel In Serial Out (PISO)
- Parallel In Parallel Out (PIPO)
- Bidirectional Shift Register
- Universal Shift Register
- Shift Register Counter
Serial-In Serial-Out Shift Register (SISO)
Thanh ghi dịch chuyển cho phép nhập nối tiếp (một bit sau một bit khác thông qua một đường dữ liệu duy nhất) và tạo ra đầu ra nối tiếp được gọi là thanh ghi dịch chuyển Serial-In Serial-Out. Vì chỉ có một đầu ra, dữ liệu rời khỏi thanh ghi dịch chuyển từng bit một theo kiểu nối tiếp. Mạch logic dưới đây cho thấy một thanh ghi dịch chuyển serial-in serial-out. Mạch bao gồm bốn flip-flop D được kết nối theo kiểu nối tiếp. Tất cả các flip-flop này đều đồng bộ với nhau vì cùng một tín hiệu clock được áp dụng cho mỗi flip-flop.
SISO chủ yếu được sử dụng như một phần tử trễ.
Serial-In Parallel-Out Shift Register (SIPO)
Thanh ghi dịch chuyển cho phép nhập nối tiếp và tạo ra đầu ra song song được gọi là thanh ghi dịch chuyển Serial-In Parallel-Out. Mạch logic dưới đây cho thấy một thanh ghi dịch chuyển serial-in-parallel-out. Mạch bao gồm bốn flip-flop D được kết nối. Tín hiệu xóa (CLR) được kết nối ngoài tín hiệu clock với tất cả 4 flip-flop để đặt lại chúng. Đầu ra của flip-flop đầu tiên được kết nối với đầu vào của flip-flop tiếp theo, v.v.
Mạch trên là một ví dụ về thanh ghi dịch phải, lấy dữ liệu đầu vào nối tiếp từ phía bên trái của flip-flop và tạo ra đầu ra song song. Chúng được sử dụng trong các đường truyền thông, nơi cần giải ghép một đường dữ liệu thành nhiều đường song song vì công dụng chính của thanh ghi SIPO là chuyển đổi dữ liệu nối tiếp thành dữ liệu song song.
Parallel-In Serial-Out Shift Register (PISO)
Thanh ghi dịch chuyển cho phép nhập song song (dữ liệu được cung cấp riêng biệt cho mỗi flip-flop và đồng thời) và tạo ra đầu ra nối tiếp được gọi là thanh ghi dịch chuyển Parallel-In Serial-Out. Mạch logic dưới đây hiển thị một thanh ghi dịch chuyển parallel-in-serial-out.
PISO được sử dụng để chuyển đổi dữ liệu song song thành dữ liệu nối tiếp.
Parallel-In Parallel-Out Shift Register (PIPO)
Thanh ghi dịch chuyển cho phép nhập song song và cũng tạo ra đầu ra song song được gọi là thanh ghi dịch chuyển Parallel-In Parallel-Out. Mạch logic dưới đây cho thấy một thanh ghi dịch chuyển parallel-in-parallel-out. Mạch bao gồm bốn flip-flop D được kết nối. Tín hiệu xóa (CLR) và tín hiệu clock được kết nối với tất cả 4 flip-flop.
PIPO được sử dụng như một thiết bị lưu trữ tạm thời và giống như thanh ghi dịch chuyển SISO, nó hoạt động như một phần tử trễ.
Bidirectional Shift Register
Thanh ghi dịch chuyển hai chiều có khả năng dịch chuyển dữ liệu sang phải hoặc sang trái tùy thuộc vào chế độ được chọn.
Universal Shift Register
Universal Shift Register là loại thanh ghi chứa cả dịch phải và dịch trái. Nó cũng có khả năng tải song song.
Thanh ghi dịch chuyển đa năng N-bit bao gồm các flip-flop và bộ ghép kênh. Cả hai đều có kích thước N. Trong đó, tất cả n bộ ghép kênh chia sẻ cùng một dòng chọn và đầu vào chọn này chọn đầu vào phù hợp cho flip-flop.
Shift Register Counter
Shift Register Counter là các thanh ghi dịch chuyển trong đó các đầu ra được kết nối trở lại với các đầu vào để tạo ra các chuỗi cụ thể. Có hai loại cơ bản: Ring Counter và Johnson Counter.
Ring Counter
Ring counter về cơ bản là một bộ đếm thanh ghi dịch chuyển trong đó đầu ra của flip-flop đầu tiên được kết nối với flip-flop tiếp theo, v.v. và đầu ra của flip-flop cuối cùng được đưa trở lại đầu vào của flip-flop đầu tiên.
Johnson Counter
Johnson counter về cơ bản là một bộ đếm thanh ghi dịch chuyển, trong đó đầu ra của flip-flop đầu tiên được kết nối với flip-flop tiếp theo, v.v., và đầu ra đảo ngược của flip-flop cuối cùng được đưa trở lại đầu vào của flip-flop đầu tiên.
Một bộ đếm Johnson n tầng tạo ra một chuỗi đếm gồm 2n trạng thái khác nhau, do đó còn được gọi là bộ đếm mod-2n.
