2. Регістри зсуву

Роботу регістра зсуву можна спостерігати в деяких мікрокалькуляторах, де при наборі кожної наступної цифри на клавіатурі числа на індикаторі зсуваються вліво. При цьому виявляються характерні властивості регістрів зсуву:

• регістр зсуву, це пристрій, що має часову пам’ять, завдяки чому числа залишаються на індикаторі навіть при відпусканні клавіш на клавіатурі калькулятора;

• ці пристрої зсувають числа на одну позицію кожного разу як тільки набирається нова цифра.

Таким чином регістри зсуву є виключно корисними приладами, які широко використовуються в цифрових системах. [3]

Отже регістри зсуву – це регістри послідовної дії, що призначені для виконання опера­ції зсуву двійкової інформації, яка подається у послідовному коді розряд за розрядом. Зсув або переміщення всіх цифр слова може здійснюватись за допомогою регістрів зсуву в напрямі від старших до молодших розрядів (зсув вправо) або від молодших до старших (зсув вліво).

Рис. 4.54 Структура та функціонування регістр зсуву

В обчислювальній техніці регістри зсуву двійкових чисел застосовують для виконання операцій множення та ділення (для виконання множення код зсувають вліво на один розряд, для ділення – вправо). Операції зсуву на один розряд потрібні лише для позиційної системи числення, при якій вага кожного розряду визначається його позицією в коді.

На основі синхронних RS-, D-, JK-тригерів можна будувати різ­ні структури регістрів зсуву. На рис.4.11.а побудований регістр зсуву типу SIРО на базі чотирьох двоступеневих синхронних D-триге­рів. Він має один інформаційний вхід DS (від англ. Data Serial ), на який інформація наво­дить у вигляді послідовного коду, і керуючий вхід С, на який пода­ються тактові синхронізуючі імпульси.

D -тригер (1) відповідає за молодший розряд (МР), в D-тригер (4) -за старший розряд (СР) чотирирозрядного числа, яке потрібно записати у даний регістр зсуву. Тоді з надходженням тактових імпульсів одно­часно на динамічні входи С D-тригерів, для яких активним сигналом є зріз тактових імпульсів, вихід кожного тригера набуватиме стану попереднього. Таким чином, одиниця, що надійшла на інформаційний вхід DS регістра, зсунеться (рис.4.11.б вправо) з молодшого розря­ду до старшого синхронно з періодом надходження тактових імпульсів. Такий регістр належить до регістрів зсуву вліво.

Слід зазначити, що правильність запису інформації у регістр зсу­ву залежить і від того, як на його вхід надходять біти послідовного двійкового коду (починаючи з молодшого чи старшого розряду). У розглянутому на рис. 4.11.а регістрі зсуву вліво послі­довний код надходить на вхід DS починаючи зі старшого біта. Для запису чотирирозрядного числа (так само, як і дня зчитування) у даний тригер потрібно чотири такти синхроімпульсів.

Зчитування даних з регістра, що після припинення подачi тактових iмпульсів зберігатимуться на його виходах D0₀, DO₁, DO₂, DO₃, можна виконувати як в послідовному коді, з виходу останнього тригера (4), так і в паралельному коді, відразу з усіх розрядів. За розглянутим принципом роботи та подібною структурною схемою побудовано чотирирозрядний регістр на КМОН-структурі 564ИР2.

Двонапрямлені (або реверсивні) регістри зсуву здатні зсувати записану інформацію і вправо, і вліво, тобто завантажене у регістрі слово можна зсувати по лінійці тригерів як вправо, так і вліво. На­прям зсуву визначається рівнем керуючого сигналу (1 або 0).

Для прикладу розглянемо мікросхему універсального чотирирозрядного регістра зсуву К555ИРІ яка виконана у схемотехніці ТТЛ середнього ступеня інтеграції. Вона має один послідовний DS (D0) тa чотири паралельних (D1,D2,D3,D4) iнформаційні входи. Умовне позначення регістра зсуву К555ИР1 показано на рис. 4.12. Регістр виконаний на чотирьох RS -тригерах, має два тактових входи С1 і С2, чотири виходи Q0, Q1, Q2 , Q3 i керую­чий вхід V, що визначає режим роботи регістра (зсув вправо чи вліво). Mожливі чотири режими роботи універсального регістрa зсуву К555ИР1 введені у табл. 4.7.

Рис. 4.55 Приклад регістру зсуву. Регістр К555ИР1

Таблиця 4.21 Режими роботи регістра зсуву 555ИР1

Режим роботи	Стан входів
	DІ0	DI1…DI4	V	C1	C2
Зсув вправо	DS		0	10	
Зсув вліво	DS		1		10
Паралельний вхід		PL	1		10
Зберігання при зсуві вліво			0	1	

Вибір режиму роботи регістра визначається логічним рівнем на вході V (0 або 1). У табл. 4.7 прийняті такі позначення: „~” - невизначений стан (1 або 0), „10" - перехід від одиниці до нуля, тобто вхо­ди С1 i С2 стають активними під час зрізу тактових імпульсів, що подаються на ці входи.

Застосування регістрів зсуву дуже різноманітне. На їх базі можна будувати як відомі функціональні вузли, так і спеціальні послідовнісні пристрої цифрової техніки. Зокрема, зсув інформації на один розряд вправо або вліво відповідає арифметичній операції ділення або множен­ня на два. Регістр зсуву може виконувати функцію лічильника, якщо на його послідовний вхід подавати одиницю. У системах радіозв’язку та радіолокації регістри зсуву застосовують для побудови радіозаслонів, двійкових кореляторів та різних пристроїв складної обробки радіосиг­налів. На регістрах зсуву з великим числом розрядів можна побудувати запам’ятовувальний пристрій, якщо тактові імпульси неперервно подавати від синхрогенератора, а вихід регістра замкнути у кільце на його по­слідовний вхід. У результаті одноразово записаний у регістр код буде нескінченно довго циркулювати у цьому кільці. На базі регістрів зсуву можна також побудувати цифрові лінії затримки.

Розрядність регістра зсуву можна збільшити під’єднанням додатко­вих тригерів. Так побудовані восьмирозрядні регістри зсуву з великими функціональними можливостями (К531ИР24, К155ИРІЗ, К555ИР8, К555ИР9, 561ИР6, 564ИР6), а також вісімнадаятирозрядні регістри зсуву типу 564ИР1 та КІ76ИР10, що складаються а чотирьох окремих секцій, які зв'язані загальною шиною синхронізації.