通用移位寄存器：并行输入、并行输出

并行输入/并行输出移位寄存器的作用是将并行数据输入、移位、输出，如下图所示。

通用移位寄存器除了具有并行输入/并行输出功能外，还可以做任何事情。

上面我们将四位数据应用到 DA DB DC DD 处的并行输入/并行输出移位寄存器 .模式控制，可能是多个输入，控制并行加载与移位。

在一些真实设备中，模式控制还可以控制移位的方向。每个时钟脉冲数据将移位一位。

移位数据可在输出 QA QB QC QD .提供“数据输入”和“数据输出”用于多级级联。

虽然，上面，我们只能级联数据进行右移。我们可以通过添加一对左指向信号“数据输入”和“数据输出”来适应左移数据的级联。

右移并入/并出移位寄存器的内部细节如下所示。

三态缓冲器并不是并行输入/并行输出移位寄存器所必需的，而是如下所示的实际设备的一部分。

74LS395 非常符合我们假设的右移并行输入/并行输出移位寄存器的概念，因此我们使用了上述数据表详细信息的过度简化版本。

更多详细信息，请参见本章后面的完整数据表链接。

LD/SH' 控制 FF 数据输入处的 AND-OR 多路复用器。如果 LD/SH'=1 , 上四个与门被启用，允许应用并行输入 DA DB DC DD 到四个FF数据输入。

请注意四个 FF 时钟输入处的反相器气泡。这表明 74LS395 在负向时钟上时钟数据，这是从高到低的转换。

四位数据将从 DA DB DC DD 并行计时到 QA QB QC QD 在下一个负时钟。在这个“真实的部分”中，OC' 如果数据需要在实际输出引脚上可用，而不是仅在内部 FF 上可用，则必须为低。

如果 LD/SH'=0，先前加载的数据可能会右移一位用于后续的负时钟边沿。

四个时钟会将数据完全移出我们的 4 位移位寄存器。除非我们的设备从 QD' 级联，否则数据将会丢失 SER 另一台设备。

上面，数据模式呈现给输入 DA DB DC DD .图案加载到QA QB QC QD .然后右移一位。

传入的数据由 X 表示，这意味着我们不知道它是什么。如果输入 (SER ) 被接地，例如，我们会知道哪些数据 (0 ) 被移入。

还显示了右移两个位置，需要两个时钟。

上图作为数据右移所涉及的硬件参考。

除了要与更复杂的数字进行比较之外，甚至连打扰这个数字都太简单了。

上面提供了数据的右移，供参考前面的右移器。

如果我们需要左移，FFs 需要重新接线。与之前的右移器相比。另外，SI 和 SO 已被逆转。 SI 转到质量控制 . 质量控制 转移到QB . QB 转到质量检查 . 质量保证 离开SO 连接，它可以级联到另一个移位器 SI .这个左移序列是从右移序列向后的。

上面我们将相同的数据模式左移一位。

上面的“左移”图存在一个问题。它没有市场。没有人制造左移零件。

改变一个方向的“真实设备”可以通过外部接线来改变另一个方向。或者，在只向一个方向移动的设备的上下文中，我们是否应该说没有左或右。

然而，根据控制线的命令向左或向右移动的设备是有市场的。当然，left 和 right 在这种情况下都是有效的。

我们上面有一个假设的移位寄存器，能够在 L'/R 的控制下向任一方向移位 .

它设置为 L'/R=1 向右移动正常方向。 L’/R=1 启用标记为 R 的多路复用器与门 .

当应用时钟时，这允许数据遵循箭头所示的路径。连接路径同上图“太简单”的“右移”。

数据移入 SR , 质量检查 , 到 QB , 质量控制 , 它在 SR 级联 处离开 .此引脚可以驱动 SR 右侧的另一台设备。

如果我们改变 L'/R L'/R=0 ?

L'/R=0 ，标记为 L 的多路复用器与门启用，产生一条路径，如箭头所示，与上面的“左移”图相同。

数据在 SL 移入 , 质量控制 , 到 QB , 质量检查 , 它在 SL 级联 处离开 .此引脚可以驱动 SL 左侧的另一台设备。

上面两图说明“左移/右移寄存器”的主要优点是简单。

左右控制L’/R=0的操作很容易遵循。商业部分需要部分标题暗示的并行数据加载。这出现在下图中。

现在我们可以通过 L'/R 左右移动 , 让我们添加 SH/LD' 、移位/加载和标记为“加载”的与门以提供并行加载来自输入DA DB DC的数据 .

当 SH/LD'=0 , AND 门 R 和 L 被禁用，AND 门“加载”被启用以传递数据 DA DB DC 到 FF 数据输入。下一个时钟CLK 将数据计时到 QA QB QC .

只要存在相同的数据，它将在后续时钟上重新加载。然而，当数据输入端不再存在时，只有一个时钟存在的数据将从输出端丢失。

一种解决方案是在一个时钟上加载数据，然后在接下来的四个时钟上进行移位。这个问题在 74ALS299 中通过向多路复用器添加另一个与门来解决。

如果 SH/LD' 更改为 SH/LD'=1 ，标记为“负载”的与门被禁用，允许左/右控制 L'/R 在 L 上设置移位方向或 R 与门。移位如上图。

生产可行的集成器件唯一需要的是将第四个与门添加到多路复用器，如 74ALS299 所暗示的那样。

这将在该部分的下一节中显示。

并入/并出通用设备

让我们仔细看看作为集成电路提供的串行输入/并行输出移位寄存器，由德州仪器提供。

如需完整的器件数据表，请点击链接。

SN74LS395A并入/并出4位移位寄存器
SN74ALS299并入/并出8位通用移位寄存器

我们已经看过SN74LS395A的内部细节，见上图，74LS395并行输入/并行输出三态输出移位寄存器。

正上方是74LS395的ANSI符号。

为什么只有 4 位，如 SRG4 所示多于？除了控制和电源引脚之外，同时具有并行输入和并行输出的情况下，16 引脚 DIP（双列直插式封装）中不允许有更多的 I/O（输入/输出）位。

R 表示移位寄存器级由输入 CLR' 复位（输入端有源低反相半箭头）位于符号顶部的控制部分。 OC' ，当低时，（再次反转箭头）将启用（EN4 ) 四个三态输出缓冲器 (QA QB QC QD ) 在数据部分。

加载/移位’ (LD/SH’ ) 在引脚 (7) 对应于内部元件 M1 （负载）和 M2 （转移）。查找 1 的前缀和 2 在符号的其余部分以确定这些控制的内容。

负边沿敏感时钟（由引脚 10 处的反转箭头指示）C3/2 有两个作用。

首先，3 C3/2 影响前缀为 3 的任何输入，比如说 2,3D 或 1,3D 在数据部分。

这将是 A、B、C、D 处的并行负载归因于 M1 和 C3 1,3D .二、2 C3/2 - 右箭头指示 2 的任何位置的数据时钟出现在前缀 (2,3D 在引脚 2）。

因此，我们在 SER 处对数据进行计时进入质量保证 使用模式 2 . C3/2 之后的向右箭头考虑在内部移位寄存器阶段的移位QA QB QC QD .

右边的三角形表示正在缓冲；倒三角形表示三态，由EN4控制 .

请注意，所有 4 与 EN 关联的符号中的 s 经常被省略。阶段 QB QC 被理解为具有与 QD 相同的属性 . QD' 级联到下一个包的 SER 向右。

上表来自数据‘299 数据表，总结了 74ALS299 通用移位/存储寄存器的操作。

按照上面的‘299 链接了解完整详情。多路复用器门 R , L , 加载操作同前面的“左移/右移寄存器”图。

不同的是模式输入S1 和 S0 选择左移、右移和加载模式设置为 S1 S0 = 01 , 10 , 和 11 分别如表所示，启用多路复用器门L , R , 和加载分别。

见表。一个微小的区别是来自三态输出的并行负载路径。实际上，S1 S0 =11（必须）禁用三态缓冲器浮动 I/O 总线用作输入。

总线是类似信号的集合。输入应用于 A , B 通过 H （与 QA 相同的引脚 , QB , 通过 QH ) 并路由到 load 多路复用器中的门，以及 D FF 的输入。数据在一个时钟脉冲上并行加载。

一个新的多路复用器门是标记为 hold 的与门 , 由 S1 S0 =00 启用 . 保持门启用来自 Q 的路径 FF 的输出回到 hold 门，到同一个FF的D输入。结果是模式 S1 S0 =00 ，输出会随着每个新的时钟脉冲不断重新加载。因此，数据被保持。汇总在表中。

从输出读取数据QA , QB , 通过 QH , 三态缓冲器必须由 OE2', OE1' =00 使能和模式 =S1 S0 =00、01 或 10 .

也就是说，模式是除了 load 之外的任何东西 .见第二个表。