Registres numériques

La bascule est une cellule de mémoire 1 bit qui peut être utilisée pour stocker les données numériques. Pour augmenter la capacité de stockage en termes de nombre de bits, il faut utiliser un groupe de bascules. Un tel groupe de bascules est connu comme unRegister. len-bit register se composera de n nombre de bascules et il est capable de stocker un n-bit mot.

Les données binaires dans un registre peuvent être déplacées dans le registre d'une bascule à une autre. Les registres qui permettent de tels transferts de données sont appelésshift registers. Il existe quatre modes de fonctionnement d'un registre à décalage.

  • Entrée série Sortie série
  • Entrée série Sortie parallèle
  • Entrée parallèle Sortie série
  • Entrée parallèle Sortie parallèle

Entrée série Sortie série

Que toutes les bascules soient initialement dans la condition de réinitialisation, c'est-à-dire Q 3 = Q 2 = Q 1 = Q 0 = 0. Si une entrée d'un nombre binaire de quatre bits 1 1 1 1 est faite dans le registre, ce nombre doit être appliqué àDinbit avec le bit LSB appliqué en premier. L'entrée D de FF-3 c'est-à-dire D 3 est connectée à l'entrée de données sérieDin. La sortie de FF-3, c'est-à-dire Q 3, est connectée à l'entrée de la bascule suivante, c'est-à-dire D 2 et ainsi de suite.

Diagramme

Opération

Avant l'application du signal d'horloge, laissez Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 = 0000 et appliquez le bit LSB du nombre à entrer dans D in . Donc D in = D 3 = 1. Appliquez l'horloge. Sur le premier front descendant de l'horloge, le FF-3 est mis à 1 et le mot stocké dans le registre est Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 = 1000.

Appliquez le bit suivant à D dans . Donc D in = 1. Dès que le prochain front négatif de l'horloge arrive, FF-2 sera mis à 1 et le mot stocké changera en Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 = 1100.

Appliquer le bit suivant à stocker, c'est-à-dire 1 à D dans . Appliquez l'impulsion d'horloge. Dès que le troisième front d'horloge négatif atteint, FF-1 sera établi et la sortie sera modifiée en Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 = 1110.

De même avec D in = 1 et avec l'arrivée du quatrième front d'horloge négatif, le mot stocké dans le registre est Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 = 1111.

Table de vérité

Formes d'onde

Entrée série Sortie parallèle

  • Dans de tels types d'opérations, les données sont saisies en série et extraites de manière parallèle.

  • Les données sont chargées petit à petit. Les sorties sont désactivées tant que les données sont en cours de chargement.

  • Dès que le chargement des données est terminé, toutes les bascules contiennent leurs données requises, les sorties sont activées de sorte que toutes les données chargées sont rendues disponibles sur toutes les lignes de sortie en même temps.

  • 4 cycles d'horloge sont nécessaires pour charger un mot de quatre bits. Par conséquent, la vitesse de fonctionnement du mode SIPO est la même que celle du mode SISO.

Diagramme

Sortie série d'entrée parallèle (PISO)

  • Les bits de données sont entrés en parallèle.

  • Le circuit illustré ci-dessous est un registre de sortie série d'entrée parallèle à quatre bits.

  • La sortie de la bascule précédente est connectée à l'entrée de la suivante via un circuit combinatoire.

  • Le mot d'entrée binaire B 0 , B 1 , B 2 , B 3 est appliqué à travers le même circuit combinatoire.

  • Il existe deux modes dans lesquels ce circuit peut fonctionner, à savoir - le mode de décalage ou le mode de charge.

Mode de chargement

Lorsque la ligne de décalage / barre de charge est au niveau bas (0), les portes ET 2, 4 et 6 deviennent actives, elles passeront les bits B 1 , B 2 , B 3 aux bascules correspondantes. Sur le front bas de l'horloge, l'entrée binaire B 0 , B 1 , B 2 , B 3 sera chargée dans les bascules correspondantes. Ainsi, un chargement parallèle a lieu.

Mode de décalage

Lorsque la ligne de décalage / barre de charge est basse (1), les portes ET 2, 4 et 6 deviennent inactives. Par conséquent, le chargement parallèle des données devient impossible. Mais les portes ET 1, 3 et 5 deviennent actives. Par conséquent, le décalage des données de gauche à droite bit par bit lors de l'application d'impulsions d'horloge. Ainsi, l'opération parallèle en sortie série a lieu.

Diagramme

Entrée parallèle Sortie parallèle (PIPO)

Dans ce mode, l'entrée binaire B 0 , B 1 , B 2 , B 3 à 4 bits est appliquée aux entrées de données D 0 , D 1 , D 2 , D 3 respectivement des quatre bascules. Dès qu'un front d'horloge négatif est appliqué, les bits binaires d'entrée seront chargés simultanément dans les bascules. Les bits chargés apparaîtront simultanément du côté de la sortie. Seule l'impulsion d'horloge est indispensable pour charger tous les bits.

Diagramme

Registre à décalage bidirectionnel

  • Si un nombre binaire est décalé vers la gauche d'une position, cela équivaut à multiplier le nombre d'origine par 2. De même, si un nombre binaire est décalé vers la droite d'une position, cela équivaut à diviser le nombre d'origine par 2.

  • Par conséquent, si nous voulons utiliser le registre à décalage pour multiplier et diviser le nombre binaire donné, nous devrions être en mesure de déplacer les données dans la direction gauche ou droite.

  • Un tel registre est appelé registre bidirectionnel. Un registre à décalage bidirectionnel à quatre bits est représenté sur la fig.

  • Il y a deux entrées série, à savoir l'entrée de données de décalage à droite série DR, et l'entrée de données de décalage à gauche série DL avec une entrée de sélection de mode (M).

Diagramme

Opération

SN État Opération
1 With M = 1 − Shift right operation

Si M = 1, alors les portes ET 1, 3, 5 et 7 sont activées tandis que les portes ET restantes 2, 4, 6 et 8 seront désactivées.

Les données en D R sont décalées vers la droite bit par bit de FF-3 à FF-0 lors de l'application d'impulsions d'horloge. Ainsi, avec M = 1, nous obtenons l'opération de décalage à droite série.
2 With M = 0 − Shift left operation

Lorsque la commande de mode M est connectée à 0, les portes ET 2, 4, 6 et 8 sont activées tandis que 1, 3, 5 et 7 sont désactivées.

Les données en D L sont décalées à gauche bit par bit de FF-0 à FF-3 lors de l'application d'impulsions d'horloge. Ainsi, avec M = 0, nous obtenons l'opération de décalage à droite série.

Registre universel des vitesses

Un registre à décalage qui peut décaler les données dans une seule direction est appelé un registre à décalage unidirectionnel. Un registre à décalage qui peut décaler les données dans les deux sens est appelé un registre à décalage bidirectionnel. En appliquant la même logique, un registre à décalage qui peut décaler les données dans les deux sens et les charger parallèlement, est connu sous le nom de registre à décalage universel. Le registre à décalage est capable d'effectuer l'opération suivante -

  • Chargement parallèle
  • Décalage à gauche
  • Décalage à droite

L'entrée de commande de mode est connectée à la logique 1 pour l'opération de chargement parallèle alors qu'elle est connectée à 0 pour le décalage série. Avec la broche de commande de mode connectée à la masse, le registre à décalage universel agit comme un registre bidirectionnel. Pour un fonctionnement série gauche, l'entrée est appliquée à l'entrée série qui va à la porte ET-1 représentée sur la figure. Alors que pour l'opération de décalage à droite, l'entrée série est appliquée à l'entrée D.

Diagramme