Registros digitales

Flip-flop es una celda de memoria de 1 bit que se puede utilizar para almacenar datos digitales. Para aumentar la capacidad de almacenamiento en términos de número de bits, tenemos que utilizar un grupo de flip-flop. Tal grupo de flip-flop se conoce comoRegister. losn-bit register Consistirá de n número de flip-flop y es capaz de almacenar un n-bit palabra.

Los datos binarios de un registro se pueden mover dentro del registro de un flip-flop a otro. Los registros que permiten tales transferencias de datos se denominanshift registers. Hay cuatro modos de funcionamiento de un registro de desplazamiento.

  • Entrada serial Salida serial
  • Entrada en serie Salida en paralelo
  • Salida serial de entrada paralela
  • Entrada paralela Salida paralela

Entrada serial Salida serial

Deje que todos los flip-flop estén inicialmente en la condición de reinicio, es decir, Q 3 = Q 2 = Q 1 = Q 0 = 0. Si se ingresa un número binario de cuatro bits 1 1 1 1 en el registro, este número debe ser aplicado aDinbit con el bit LSB aplicado primero. La entrada D de FF-3, es decir, D 3 está conectada a la entrada de datos en serieDin. La salida de FF-3, es decir, Q 3, está conectada a la entrada del siguiente flip-flop, es decir, D 2 y así sucesivamente.

Diagrama de bloques

Operación

Antes de la aplicación de la señal de reloj, deje Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 = 0000 y aplique el bit LSB del número que se ingresará a D in . Entonces D in = D 3 = 1. Aplica el reloj. En el primer flanco descendente del reloj, se establece el FF-3 y la palabra almacenada en el registro es Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 = 1000.

Aplique el siguiente bit a D in . Entonces D in = 1. Tan pronto como llegue el siguiente flanco negativo del reloj, FF-2 se establecerá y la palabra almacenada cambiará a Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 = 1100.

Aplicar el siguiente bit a almacenar, es decir, 1 a D in . Aplica el pulso del reloj. Tan pronto como llegue el tercer flanco negativo del reloj, se establecerá FF-1 y la salida se modificará a Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 = 1110.

De manera similar, con D in = 1 y con la llegada del cuarto flanco negativo del reloj, la palabra almacenada en el registro es Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 = 1111.

Mesa de la verdad

Formas de onda

Entrada en serie Salida en paralelo

  • En este tipo de operaciones, los datos se introducen en serie y se extraen en paralelo.

  • Los datos se cargan bit a bit. Las salidas están deshabilitadas mientras se cargan los datos.

  • Tan pronto como se completa la carga de datos, todos los flip-flops contienen los datos requeridos, las salidas se habilitan para que todos los datos cargados estén disponibles en todas las líneas de salida al mismo tiempo.

  • Se requieren 4 ciclos de reloj para cargar una palabra de cuatro bits. Por tanto, la velocidad de funcionamiento del modo SIPO es la misma que la del modo SISO.

Diagrama de bloques

Salida serial de entrada paralela (PISO)

  • Los bits de datos se introducen en paralelo.

  • El circuito que se muestra a continuación es un registro de salida en serie de entrada en paralelo de cuatro bits.

  • La salida del Flip Flop anterior se conecta a la entrada del siguiente a través de un circuito combinacional.

  • La palabra de entrada binaria B 0 , B 1 , B 2 , B 3 se aplica a través del mismo circuito combinacional.

  • Hay dos modos en los que este circuito puede funcionar, a saber: modo de cambio o modo de carga.

Modo de carga

Cuando la línea de la barra de cambio / carga es baja (0), las puertas Y 2, 4 y 6 se activan, pasarán B 1 , B 2 , B 3 bits a los correspondientes flip-flops. En el borde inferior del reloj, la entrada binaria B 0 , B 1 , B 2 , B 3 se cargará en los flip-flops correspondientes. Por tanto, se produce una carga paralela.

Modo de cambio

Cuando la línea de la barra de cambio / carga es baja (1), las puertas Y 2, 4 y 6 se vuelven inactivas. Por tanto, la carga paralela de los datos se vuelve imposible. Pero las puertas AND 1,3 y 5 se activan. Por lo tanto, el desplazamiento de datos de izquierda a derecha bit a bit en la aplicación de pulsos de reloj. De este modo se lleva a cabo la operación de salida en serie en paralelo.

Diagrama de bloques

Entrada en paralelo Salida en paralelo (PIPO)

En este modo, la entrada binaria de 4 bits B 0 , B 1 , B 2 , B 3 se aplica a las entradas de datos D 0 , D 1 , D 2 , D 3 respectivamente de los cuatro flip-flops. Tan pronto como se aplique un flanco de reloj negativo, los bits binarios de entrada se cargarán en los flip-flops simultáneamente. Los bits cargados aparecerán simultáneamente en el lado de salida. Solo el pulso de reloj es esencial para cargar todos los bits.

Diagrama de bloques

Registro de cambio bidireccional

  • Si un número binario se desplaza hacia la izquierda en una posición, entonces es equivalente a multiplicar el número original por 2. De manera similar, si un número binario se desplaza hacia la derecha en una posición, entonces es equivalente a dividir el número original por 2.

  • Por lo tanto, si queremos usar el registro de desplazamiento para multiplicar y dividir el número binario dado, deberíamos poder mover los datos en la dirección izquierda o derecha.

  • Este registro se denomina registro bidireccional. Un registro de desplazamiento bidireccional de cuatro bits se muestra en la fig.

  • Hay dos entradas en serie, a saber, la entrada de datos de desplazamiento a la derecha en serie DR y la entrada de datos de desplazamiento a la izquierda en serie DL junto con una entrada de selección de modo (M).

Diagrama de bloques

Operación

SN Condición Operación
1 With M = 1 − Shift right operation

Si M = 1, entonces las puertas Y 1, 3, 5 y 7 están habilitadas mientras que las restantes puertas Y 2, 4, 6 y 8 estarán inhabilitadas.

Los datos en D R se desplazan a la derecha bit a bit de FF-3 a FF-0 en la aplicación de pulsos de reloj. Así, con M = 1 obtenemos la operación de desplazamiento a la derecha en serie.
2 With M = 0 − Shift left operation

Cuando el control de modo M está conectado a 0, las puertas Y 2, 4, 6 y 8 están habilitadas, mientras que la 1, 3, 5 y 7 están inhabilitadas.

Los datos en D L se desplazan a la izquierda bit a bit de FF-0 a FF-3 en la aplicación de pulsos de reloj. Así, con M = 0 obtenemos la operación de desplazamiento a la derecha en serie.

Registro de cambio universal

Un registro de desplazamiento que puede desplazar los datos en una sola dirección se denomina registro de desplazamiento unidireccional. Un registro de desplazamiento que puede desplazar los datos en ambas direcciones se denomina registro de desplazamiento bidireccional. Aplicando la misma lógica, un registro de desplazamiento que puede desplazar los datos en ambas direcciones y cargarlos en paralelo, se conoce como registro de desplazamiento universal. El registro de desplazamiento es capaz de realizar la siguiente operación:

  • Carga paralela
  • Desplazamiento a la izquierda
  • Cambio a la derecha

La entrada de control de modo está conectada a la lógica 1 para la operación de carga en paralelo, mientras que está conectada a 0 para el cambio en serie. Con el pin de control de modo conectado a tierra, el registro de desplazamiento universal actúa como un registro bidireccional. Para la operación izquierda en serie, la entrada se aplica a la entrada en serie que va a la puerta AND-1 que se muestra en la figura. Mientras que para la operación de cambio a la derecha, la entrada en serie se aplica a la entrada D.

Diagrama de bloques