Регистры сдвига. 
Цифровые устройства и микропроцессоры

Такие регистры служат для сдвига кода слова, занесенного в регистр. В зависимости от направления сдвига регистры разделяют:

• 1) на регистры со сдвигом вправо;
• 2) регистры со сдвигом влево;
• 3) реверсивные регистры.

Причем различают еще и сдвиги арифметические, логические и циклические.

При арифметическом сдвиге смещаются все разряды кода, кроме знакового (крайнего левого бита). При логическом сдвиге смещаются все разряды кода, включая знаковый бит. При циклическом сдвиге крайние разряды соединены между собой, поэтому выдвигающийся бит помещается на освободившееся место.

При арифметическом и логическом сдвигах выдвигающиеся биты теряются, а освободившиеся места заполняются нулями.

Микрооперация сдвига записывается следующим образом:

Y_x Р₂ := сдв ЛП (2) Р₂ — сдвиг логический вправо на два бита содержимого регистра Р₂

Y₂: Р_{ := сдв АЛ (1) Р_х — сдвиг арифметический влево на один бит содержимого регистра Р_{;

Y₃: RG := сдв ЦП (1) RG — сдвиг циклический вправо на один бит содержимого регистра RG.

Регистр сдвига наиболее просто выполнить на D-триггерах (рис. 5.10).

Рис. 5.10. Регистр сдвига

С приходом синхроимпульса код смещается вправо на один разряд. Регистр сдвига можно выполнить на/К-триггерах, для чего организуют D-вход (рис. 5.11).

Поскольку цепь синхронизации является общей для всего блока (или узла), а микрооперацию сдвига требуется выполнить не всегда, то делают дополнительный вход через конъюнктор (рис. 5.12). При V = 1 сдвиг будет выполнен по синхросигналу. При V= 0 сдвига не будет.

Рис. 5.11. Регистр сдвига на //^-триггерах.

Рис. 5.12. Регистр сдвига на JK-триггерах с конъюнктором Поэтому регистры сдвига удобно выполнять на DV-триггерах (рис. 5.13). На вход V подают сигнал микрооперации сдвига.

Рис. 5.13. Регистр сдвига на DP-триггерах.

Регистр сдвига на операционной схеме обозначают так, как показано на рис. 5.14.

Здесь возможно составление нового слова на регистре:

Y_x Р_{: = сдв ЛИ (1) Р₂ | Е;

У₂:Р₂: = сдвЛЛ (1)P₂|D.

Микрооперация составления нового слова называется конкатенацией.

Регистры сдвига широко используются для организации последовательных АЛ У, преобразований кодов и выпускаются в виде отдельных микросхем (К155ИР1, К155ИР11 и др.).

Рис. 5.14. Регистр сдвига на операционной схеме:

F, — микрооперация сдвига вправо на один бит;

У₂ — микрооперация сдвига влево на один бит; D, E — дополнительная информация, которая помещается в освобождающиеся разряды Если вход и выход регистра сдвига соединить между собой, то код будет непрерывно циркулировать по замкнутому контуру, получается так называемый динамический регистр. Возьмем трехразрядный регистр сдвига (рис. 5.15).

Рис. 5.15. Динамический регистр.

Пусть в исходном состоянии на регистре записан код 100 (такт № 0). В каждом последующем такте эта единица будет перемещаться (Q₁Q₂Q.3)^:_.

Окончание таблицы

Очевидно, что код на регистре повторяется через п тактов, где п = 3 — число разрядов регистра.

Существует два понятия:

• 1) период циркуляции кода на регистре, он равен числу разрядов (?_цц = и);
• 2) период цикла схемы — это время, через которое код считывается из регистра (?_цсх).

В зависимости от соотношения t_m и ?_цсх возможны три режима работы:

• 1)^{цц =цсх —} режим хранения информации;
• 2)^{цех <цц —} режим сдвига влево (регистр со сдвигом влево);
• 3)^цех > ?_цц ^— регистр со сдвигом вправо.

Получился универсальный регистр, но быстродействие его невысокое.

Динамические /^-разрядные регистры соединяют в блоки по т штук (как показано на рис. 5.16) и записывают в них слова «поперек». Всего можно записать п штук ш-разрядных слов. Эти слова появляются в некотором сечении регистров через время, равное п тактов. Получили так называемую регистровую память, или цифровую линию задержки (ЦЛЗ).

Рис. 5.16. Цифровая линия задержки Для этих целей специально выпускаются регистры. Например, микросхема К144ИРЗ — регистр на 64 бит (задержка на 64 такта).