移位寄存器-模式，类型，应用，优点和缺点

使用触发器设计的移位寄存器是存储和传输数据位的设备。本文详细介绍了移位寄存器的工作方式、类型、工作原理、应用、优缺点。

什么是移位寄存器

移位寄存器基本上是一种顺序寄存器逻辑电路用于“存储”和“移位”/“传输”数据位串行或平行或者串行和并行的组合。它们基本上使用人字拖在序列中，输出为1触发器成为另一个的输入。

人字拖由于它们是边缘触发器件，并能保持输出状态，因此在设计时应作理想选择。下面的图1显示了移位寄存器的原理图。

图1移位寄存器原理图

移位寄存器的操作模式

基于寄存器中数据的移动，有四种基本的操作模式，它们是:

• SISO (Serial In - Serial Out)模式
• 串行输入-并行输出(SIPO)模式
• 并行输入-串行输出(PISO)模式
• 并联输入-并联输出(PIPO)模式

SISO (Serial in - Serial Out)模式

SISO模式在时钟控制下串行接受数据，即在左或右方向上传输的数据每次为一位。存储的信息作为其输出。下面的图2显示了由4个d型触发器(FF)组成的移位寄存器的SISO模式₀, FF₁, FF₂和FF3)。它们是用相同的时钟(CLK)信号串行连接到每个触发器。

图2 -串行输入-串行输出(SISO)模式示意图

串行输入-并行输出(SIPO)模式

的桃花心木移位寄存器的模式串行地接受数据，即通过单个数据线一次一个位，并产生一个并行输出。图3显示了一个由4个d型触发器(FF)组成的SIPO模式₀, FF₁, FF₂和FF3)。除CLK信号外，清除(CLR)信号也连接到所有触发器以“复位”它们。

图3 -…示意图串行输入-并行输出(SIPO)模式

并行输入-串行输出(PISO)模式

庇索模式的移位寄存器允许并行数据输入，即数据分别馈送到的每个输入触发器并产生了所需的串行输出。一个多路复用器在每个输入端连接触发器。前面的输出和并行数据输入端都连接到输入端多路复用器的输出Mux是否连接到下一个触发器。由于应用了相同的CLK信号，所有的人字拖彼此是同步的。

图4 -并行输入-串行输出(PISO)模式示意图

并联输入-并联输出(PIPO)模式

在的态度模式的移位寄存器，没有串行移位的数据，因此触发器不互连。每个触发器的输入和输出是分开的。全部4个人字拖CLK (Clock)和CLR (Clear)信号相同。

图5 -并联输入-并联输出(PIPO)模式示意图

移位寄存器的类型

移位寄存器分为以下五种类型:

• 右移位寄存器
• 左移位寄存器
• 双向移位寄存器
• 循环移位寄存器
• 线性反馈移位寄存器

右移寄存器

这些寄存器将数据向正确的方向移动。

左移位寄存器

这些寄存器向左方向移动数据。

双向移位寄存器

在这种类型的寄存器中的数据移动是在两个方向上，即从左到右和从右到左。

循环移位寄存器

这些类型的寄存器可以通过连接串行移位寄存器的输入和最后输出。

线性反馈移位寄存器

这种类型寄存器的输入位是其前一级的线性函数，即前一级的输出触发器。

移位寄存器是如何工作的

为了理解操作或工作原理，让我们考虑一个数据从左到右移动的4位移位寄存器。它基本上是使用D触发器设计的，它们以这样一种方式连接，即一个级的输出成为下一级的输入。

图6显示了在D触发器输入端串行输入的四位数据。让我们假设数据是1010。Register最初被清除，强制所有四个输出为零，然后依次将输入应用于第一个触发器在左边(FF0)。每个时钟脉冲从左向右传输一个比特，作为所有触发器的公共输入。

每个触发器可以存储一个位(0或1)，数据的最低有效位通过寄存器移位，即从FF0到FF3。为了从寄存器中获得数据，必须将它们串行地移出。这可以通过“破坏性读出”，即原始数据丢失和所有的人字拖被重置为零。在第4次CLK信号后，数据完全存储在寄存器中。

图6 -数据连续移位示意图

移位寄存器的应用

这些应用包括:

移位寄存器的优点

其优点包括:

• 它们的运行速度比逻辑电路在转换串行来平行并行转串行接口。
• 码分多址(CDMA)中的PN(伪噪声)序列号就是利用它们产生的。
• 它们很容易设计，因为它减少了布线的数量，占用的空间也更小。
• 它们有助于追踪信息(数据)。
• 延迟信号很容易。
• 数据加密和解密可以实现使用线性反馈移位寄存器。

移位寄存器的缺点

主要缺点是寄存器的输出电流有限。

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