Registros de desplazamiento en lógica digital – Part 1

Los flip flops se pueden usar para almacenar un solo bit de datos binarios (1 o 0). Sin embargo, para almacenar múltiples bits de datos, necesitamos múltiples flip flops. Se van a conectar N flip-flops en un orden para almacenar n bits de datos. Un Registro es un dispositivo que se utiliza para almacenar dicha información. Es un grupo de flip flops conectados en serie que se utilizan para almacenar múltiples bits de datos.

La información almacenada en estos registros se puede transferir con la ayuda de registros de desplazamiento . Shift Register es un grupo de flip flops que se utiliza para almacenar múltiples bits de datos. Se puede hacer que los bits almacenados en dichos registros se muevan dentro de los registros y dentro/fuera de los registros aplicando pulsos de reloj. Se puede formar un registro de desplazamiento de n bits conectando n flip-flops donde cada flip-flop almacena un solo bit de datos.
Los registros que desplazarán los bits a la izquierda se denominan «registros de desplazamiento a la izquierda».
Los registros que desplazarán los bits a la derecha se denominan «registros de desplazamiento a la derecha».

Los registros de desplazamiento son básicamente de 4 tipos. Estos son:

1. Registro de desplazamiento de entrada serie Salida serie
2. Serial In paralelo Out registro de desplazamiento
3. Registro de desplazamiento de salida en serie de entrada paralela
4. Paralelo Entrada paralelo Salida registro de desplazamiento

Registro de desplazamiento de entrada y salida en serie (SISO) –

El registro de desplazamiento, que permite la entrada en serie (un bit tras otro a través de una sola línea de datos) y produce una salida en serie, se conoce como registro de desplazamiento Serial-In Serial-Out. Dado que solo hay una salida, los datos salen del registro de desplazamiento un bit a la vez en un patrón en serie, de ahí el nombre Registro de desplazamiento de entrada en serie y salida en serie.

El circuito lógico que se muestra a continuación muestra un registro de desplazamiento de entrada en serie y salida en serie. El circuito consta de cuatro flip-flops D que están conectados en serie. Todos estos flip-flops son síncronos entre sí ya que se aplica la misma señal de reloj a cada flip-flop.

El circuito anterior es un ejemplo de registro de desplazamiento a la derecha, tomando la entrada de datos en serie del lado izquierdo del flip flop. El uso principal de un SISO es actuar como un elemento de retardo.

Registro de desplazamiento de salida en paralelo de entrada en serie (SIPO) –

El registro de desplazamiento, que permite la entrada en serie (un bit tras otro a través de una sola línea de datos) y produce una salida en paralelo, se conoce como registro de desplazamiento Serial-In Parallel-Out.

El circuito lógico que se muestra a continuación muestra un registro de desplazamiento de entrada en serie y salida en paralelo. El circuito consta de cuatro flip-flops D que están conectados. La señal clara (CLR) se conecta además de la señal del reloj a los 4 flip flops para REINICIARLOS. La salida del primer flip flop se conecta a la entrada del siguiente flip flop y así sucesivamente. Todos estos flip-flops son síncronos entre sí ya que se aplica la misma señal de reloj a cada flip-flop.

El circuito anterior es un ejemplo de registro de desplazamiento a la derecha, tomando la entrada de datos en serie del lado izquierdo del flip-flop y produciendo una salida paralela. Se utilizan en líneas de comunicación donde se requiere la demultiplexación de una línea de datos en varias líneas paralelas porque el uso principal del registro SIPO es convertir datos en serie en datos en paralelo.

Registro de desplazamiento de salida en serie de entrada paralela (PISO) –

El registro de desplazamiento, que permite la entrada en paralelo (los datos se dan por separado a cada flip-flop y de manera simultánea) y produce una salida en serie, se conoce como registro de desplazamiento de entrada en paralelo y salida en serie.

El circuito lógico que se muestra a continuación muestra un registro de desplazamiento de entrada en paralelo y salida en serie. El circuito consta de cuatro flip-flops D que están conectados. La entrada del reloj está directamente conectada a todos los flip-flops, pero los datos de entrada están conectados individualmente a cada flip-flop a través de un multiplexor en la entrada de cada flip-flop. La salida del flip flop anterior y la entrada de datos en paralelo se conectan a la entrada del MUX y la salida del MUX se conecta al siguiente flip flop. Todos estos flip-flops son síncronos entre sí ya que se aplica la misma señal de reloj a cada flip-flop.

Se utiliza un registro de desplazamiento de entrada y salida en paralelo (PISO) para convertir datos paralelos en datos en serie.

Registro de desplazamiento paralelo de entrada y salida paralela (PIPO) –

El registro de desplazamiento, que permite la entrada en paralelo (los datos se dan por separado a cada flip-flop y de forma simultánea) y también produce una salida en paralelo, se conoce como registro de desplazamiento de entrada en paralelo y salida en paralelo.

El circuito lógico que se muestra a continuación muestra un registro de desplazamiento paralelo de entrada y salida paralela. El circuito consta de cuatro flip-flops D que están conectados. La señal clara (CLR) y las señales de reloj están conectadas a los 4 flip flops. En este tipo de registro, no hay interconexiones entre los flip-flops individuales ya que no se requiere el desplazamiento en serie de los datos. Los datos se dan como entrada por separado para cada flip flop y, de la misma manera, la salida también se recopila individualmente de cada flip flop.

Un registro de desplazamiento Parallel in Parallel out (PIPO) se utiliza como dispositivo de almacenamiento temporal y, al igual que el registro de desplazamiento SISO, actúa como un elemento de retardo.

Registro de desplazamiento bidireccional –

Si desplazamos un número binario a la izquierda una posición, equivale a multiplicar el número por 2 y si desplazamos un número binario a la derecha una posición, equivale a dividir el número por 2.Para realizar estas operaciones necesitamos un registro que pueda desplazar los datos en cualquier dirección.

Los registros de desplazamiento bidireccional son los registros que pueden desplazar los datos hacia la derecha o hacia la izquierda según el modo seleccionado. Si el modo seleccionado es 1 (alto), los datos se desplazarán hacia la derecha y si el modo seleccionado es 0 (bajo), los datos se desplazarán hacia la izquierda.

El circuito lógico que se muestra a continuación muestra un registro de desplazamiento bidireccional. El circuito consta de cuatro flip-flops D que están conectados. Los datos de entrada están conectados en dos extremos del circuito y, según el modo seleccionado, solo uno y la puerta están en estado activo.

Contador de registro de desplazamiento –

Los contadores de registro de desplazamiento son los registros de desplazamiento en los que las salidas se conectan de nuevo a las entradas para producir secuencias particulares. Estos son básicamente de dos tipos:

1. Contador de anillos –

   Un contador de anillo es básicamente un contador de registro de desplazamiento en el que la salida del primer flip flop se conecta al siguiente flip flop y así sucesivamente y la salida del último flip flop se retroalimenta nuevamente a la entrada del primer flip flop, así el contador del anillo de nombres. El patrón de datos dentro del registro de desplazamiento circulará siempre que se apliquen pulsos de reloj.

   El circuito lógico que se muestra a continuación muestra un contador de anillos. El circuito consta de cuatro flip-flops D que están conectados. Dado que el circuito consta de cuatro flip flops, el patrón de datos se repetirá cada cuatro pulsos de reloj, como se muestra en la siguiente tabla de verdad:

   

   

   Por lo general, se utiliza un contador de anillo porque se autodecodifica. No se necesita un circuito de decodificación adicional para determinar en qué estado se encuentra el contador.

2. Contador Johnson:
   un contador Johnson es básicamente un contador de registro de desplazamiento en el que la salida del primer flip flop se conecta al siguiente flip flop y así sucesivamente, y la salida invertida del último flip flop se retroalimenta nuevamente a la entrada del primero. chanclas. También se les conoce como contadores de anillos retorcidos.

   El circuito lógico que se muestra a continuación muestra un contador Johnson. El circuito consta de cuatro flip-flops D que están conectados. Un contador Johnson de n etapas produce una secuencia de conteo de 2n estados diferentes, por lo que también se conoce como contador mod-2n. Dado que el circuito consta de cuatro flip flops, el patrón de datos se repetirá cada ocho pulsos de reloj, como se muestra en la siguiente tabla de verdad:

   

   

   La principal ventaja del contador de Johnson es que solo necesita un número n de flip-flops en comparación con el contador de anillo para hacer circular un dato determinado y generar una secuencia de 2n estados.

Aplicaciones de los Registros de Desplazamiento –

• Los registros de desplazamiento se utilizan para el almacenamiento temporal de datos.
• Los registros de desplazamiento también se utilizan para la transferencia y manipulación de datos.
• Los registros de desplazamiento de entrada en serie-salida en serie y en paralelo-salida en paralelo se utilizan para producir un retardo de tiempo en los circuitos digitales.
• El registro de desplazamiento de entrada en serie y salida en paralelo se utiliza para convertir datos en serie en datos paralelos, por lo que se utilizan en líneas de comunicación donde se requiere demultiplexar una línea de datos en varias líneas paralelas.
• Se utiliza un registro de desplazamiento de salida en serie paralelo para convertir datos paralelos en datos en serie.

Referencia –
Registros – ee.usyd.edu.au