什么是移位寄存器？数字电路中的寄存器类型有哪些呢？

什么是移位寄存器：

移位寄存器是一种时序逻辑电路，能够存储和传输数据。它们由触发器组成，这些触发器的连接方式使得一个触发器的输出可以作为另一个触发器的输入，具体取决于所创建的移位寄存器的类型。

移位寄存器基本上是一种能够传输（“移位”）数据的寄存器。寄存器通常是存储设备，它们是通过将特定数量的触发器串联在一起而创建的，并且寄存器可以存储的数据量（位数）始终与触发器的数量成正比，因为每个触发器一次只能存储一个bit。当寄存器中的触发器以这样的方式连接时，一个触发器的输出成为另一个触发器的输入，就会创建一个移位寄存器。

触发器是具有类似于闩锁操作的设备，被称为双稳态电路，有两个稳定的状态，即0或1，并且能够以bit为单位存储数据。每当D触发器的时钟发生变化时（上升沿或下降沿，取决于触发器的规格）。输出“Q”处的数据与输入“D”处的数据相同。触发器的输出“Q”将保持在该值，直到下一个时钟周期，然后它将再次更改为输入处的值（1或0）。

数字电路中的寄存器类型

移位寄存器主要根据其工作模式（串行或并行）分为几类。下面列出了几种基本移位寄存器，尽管其中一些可以根据数据流的方向进一步划分，右移还是左移。

1. 串口输入—串口移位寄存器 （SISO）
2. 串行输入—并行输出移位寄存器 （SIPO）
3. 并联输入—并联输出移位寄存器 （PIPO）
4. 并联输入—串行移位寄存器 （PISO）
5. 双向移位寄存器

1. 串行输入—串行输出移位寄存器

串行输入 – 串行输出移位寄存器，它以串行方式（每个时钟周期一位）流式传入数据，并以相同的方式逐个流出数据。

一个简单的4位串行输入 – 串行输出移位寄存器如上所示，寄存器由4个触发器组成，其工作原理如下所述;

启动时，首先复位移位寄存器，所有触发器的输出为零，然后将输入数据串行施加到输入端，一次一位。

下图显示了数据1101如何从串行输入—并行输出

第一个周期

第二个周期

第三个周期

第四个周期

2. 串行输入—并行输出移位寄存器

这类移位寄存器用于将数据从串行转换为并行。每个时钟周期的数据一个接一个地输入，这意味着当数据被读入时，每个读入位在其各自的输出线上同时输出（Q0 – Q3，对于如下所示的4位移位寄存器）。4位串行输入—并行输出移位寄存器如下图所示。

下图显示了数据1001如何从串行输入-并行输出

3. 并行输入—串行输出移位寄存器

在并行输入—串行输出移位寄存器中，数据是并行输入的，例如如下所示的4位寄存器。该寄存器可用于存储和移位4bit数据，WS控制控制移位寄存器的工作模式（写入/移位）。当WS控制线为低电平（写入模式）时，数据可以通过D0到D3写入寄存器。为了连续地将数据移出，WS控制线被置于HIGH（移位模式），然后寄存器在时钟输入时将数据移出。

4. 并行输入—并行输出移位寄存器

对于并联输入– 并联输出移位寄存器，并行输出端的输出数据在输入数据输入时同时出现。当器件计时时，从D0到D3的每个输入引脚的输入数据同时输入，同时，从每个输入的数据在相应的输出（从Q0到Q3）处输出。

5. 双向移位寄存器

移位寄存器可以执行右移或左移，或两者，具体取决于移位寄存器的类型及其配置。在右移操作中，二进制数据除以二。反之，则二进制数据将乘以 2。通过适当的组合逻辑，可以将串行移位寄存器配置为执行这两种操作。

请考虑下图中的 4 位寄存器。Left /Right用于控制移动方向，向右还是向左。