什么是移位寄存器：

移位寄存器是一種時序邏輯電路，能夠存儲和傳輸數(shù)據(jù)。它們由觸發(fā)器組成，這些觸發(fā)器的連接方式使得一個觸發(fā)器的輸出可以作為另一個觸發(fā)器的輸入，具體取決于所創(chuàng)建的移位寄存器的類型。

移位寄存器基本上是一種能夠傳輸（“移位”）數(shù)據(jù)的寄存器。寄存器通常是存儲設備，它們是通過將特定數(shù)量的觸發(fā)器串聯(lián)在一起而創(chuàng)建的，并且寄存器可以存儲的數(shù)據(jù)量（位數(shù)）始終與觸發(fā)器的數(shù)量成正比，因為每個觸發(fā)器一次只能存儲一個bit。當寄存器中的觸發(fā)器以這樣的方式連接時，一個觸發(fā)器的輸出成為另一個觸發(fā)器的輸入，就會創(chuàng)建一個移位寄存器。

觸發(fā)器是具有類似于閂鎖操作的設備，被稱為雙穩(wěn)態(tài)電路，有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)，即0或1，并且能夠以bit為單位存儲數(shù)據(jù)。每當D觸發(fā)器的時鐘發(fā)生變化時（上升沿或下降沿，取決于觸發(fā)器的規(guī)格）。輸出“Q”處的數(shù)據(jù)與輸入“D”處的數(shù)據(jù)相同。觸發(fā)器的輸出“Q”將保持在該值，直到下一個時鐘周期，然后它將再次更改為輸入處的值（1或0）。

數(shù)字電路中的寄存器類型

移位寄存器主要根據(jù)其工作模式（串行或并行）分為幾類。下面列出了幾種基本移位寄存器，盡管其中一些可以根據(jù)數(shù)據(jù)流的方向進一步劃分，右移還是左移。

1. 串口輸入—串口移位寄存器 （SISO）
2. 串行輸入—并行輸出移位寄存器 （SIPO）
3. 并聯(lián)輸入—并聯(lián)輸出移位寄存器 （PIPO）
4. 并聯(lián)輸入—串行移位寄存器 （PISO）
5. 雙向移位寄存器

1. 串行輸入—串行輸出移位寄存器

串行輸入 – 串行輸出移位寄存器，它以串行方式（每個時鐘周期一位）流式傳入數(shù)據(jù)，并以相同的方式逐個流出數(shù)據(jù)。

一個簡單的4位串行輸入 – 串行輸出移位寄存器如上所示，寄存器由4個觸發(fā)器組成，其工作原理如下所述;

啟動時，首先復位移位寄存器，所有觸發(fā)器的輸出為零，然后將輸入數(shù)據(jù)串行施加到輸入端，一次一位。

下圖顯示了數(shù)據(jù)1101如何從串行輸入—并行輸出

第一個周期

第二個周期

第三個周期

第四個周期

2. 串行輸入—并行輸出移位寄存器

這類移位寄存器用于將數(shù)據(jù)從串行轉(zhuǎn)換為并行。每個時鐘周期的數(shù)據(jù)一個接一個地輸入，這意味著當數(shù)據(jù)被讀入時，每個讀入位在其各自的輸出線上同時輸出（Q0 – Q3，對于如下所示的4位移位寄存器）。4位串行輸入—并行輸出移位寄存器如下圖所示。

下圖顯示了數(shù)據(jù)1001如何從串行輸入-并行輸出

3. 并行輸入—串行輸出移位寄存器

在并行輸入—串行輸出移位寄存器中，數(shù)據(jù)是并行輸入的，例如如下所示的4位寄存器。該寄存器可用于存儲和移位4bit數(shù)據(jù)，WS控制控制移位寄存器的工作模式（寫入/移位）。當WS控制線為低電平（寫入模式）時，數(shù)據(jù)可以通過D0到D3寫入寄存器。為了連續(xù)地將數(shù)據(jù)移出，WS控制線被置于HIGH（移位模式），然后寄存器在時鐘輸入時將數(shù)據(jù)移出。

4. 并行輸入—并行輸出移位寄存器

對于并聯(lián)輸入– 并聯(lián)輸出移位寄存器，并行輸出端的輸出數(shù)據(jù)在輸入數(shù)據(jù)輸入時同時出現(xiàn)。當器件計時時，從D0到D3的每個輸入引腳的輸入數(shù)據(jù)同時輸入，同時，從每個輸入的數(shù)據(jù)在相應的輸出（從Q0到Q3）處輸出。

5. 雙向移位寄存器

移位寄存器可以執(zhí)行右移或左移，或兩者，具體取決于移位寄存器的類型及其配置。在右移操作中，二進制數(shù)據(jù)除以二。反之，則二進制數(shù)據(jù)將乘以 2。通過適當?shù)慕M合邏輯，可以將串行移位寄存器配置為執(zhí)行這兩種操作。

請考慮下圖中的 4 位寄存器。Left /Right用于控制移動方向，向右還是向左。