Register geser

Sesi 11 Shift Register Oleh: I Made Wirawan

Tujuan: 1.

Menjelaskan prinsip kerja Shift Register secara umum

2.

Membuat Paralel Input Serial Output Shift Register 

3.

Membuat Serial Input Paralel Output Shift Register 

4.

Membuat jenis Shift Register yang lain: SISO, PIPO

5.

Membuat Recirculating Register (Johnson Shift Counter, Ring Shift Counter)

6.

Mengenal IC Shift Register (74164, 74194) 2

Pengertian dan Jenis Register 









Sekelompok flip-flop yang dapat dipakai untuk menyimpan dan mengolah informasi dalam bentuk linier  Sekumpulan flip-flop dalam bentuk IC memiliki terminal umum (seperti Clock, Preset dan Clear), dimana dari setiap flip-flop dihubungkan dengan terminal yang bersesuaian dari flip-flop yang lain. Bit-bit Bit-bit data (“1” atau “0”) informasi yang sedang beroperasi di dalam sebuah sistem digital, kadangkala perlu dihentikan, dicopy, dipindahkan atau hanya digeser ke kiri atau ke kanan satu atau lebih posisi. Interkoneksi flip-flop untuk mengolah bit-bit data informasi dikenal dengan Register  Jenis register ada 2, yakni 1. Storage Register  2. Shift Register  3

Storage Register  





Storage register digunakan apabila hendak menyimpan informasi untuk sementara, sebelum informasi itu dibawa ke tempat lain Banyaknya kata/bit yang dapat disimpan, tergantung dari banyaknya flip-flop dalam register  Satu flip-flop dapat menyimpan satu bit. Bila hendak menyimpan informasi 4 bit maka dibutuhkan 4 buah flip-flop 4

Shift Register 



Suatu register dimana bit data informasi diterima maupun dikeluarkan dengan cara pergeseran, yakni mengeser satu bit data ke kiri atau ke kanan untuk setiap satu periode clock yang diberikan. Jenis shift register ada 4 yakni    

Serial Input Serial Output (SISO) Serial Input Parallel Output (SIPO) Parallel Input Parallel Output (PIPO) Parallel Input Serial Output (PISO) 5

Model Pergeseran pada Shift Register

6

Model Pergeseran Recirculating Shift Register

7

Tipe Shift Register 



Shift Register Statik dibangun dengan flipflop sebagai piranti penyimpan Shift Register Dinamik dibangun menggunakan kapasitor sebagai piranti penyimpan

8

Shift Register 4 bit

Shift Register 4 bit dibangun dengan D flip-flop. Keluaran setiap flip-flop dikoneksikan ke masukan D flip-flop yang dikanannya. Masukan clock dari semua flip-flop disambungkan bersama dan membentuk pergeseran masukan. Pada setiap pergeseran pulsa, isi d 1 berpindah ke d2; isi d2 berpindah ke d3 dan dari d3 berpindah ke d4 secara berkelanjutan. Contoh register di isi dengan 1101, masukan yang pertama adalah 1, pulsa pengeser digunakan, diikuti dengan 0 dan digeser, 1 dan digeser kemudian terakhir 1 dan digeser.

9

Serial Input Serial Output (SISO) Q1

Word in (SI)

1 2 3

Clock



J

Q

4

FF 1

1 2

CLK K

Q2

Q

5

3

J

Q

4

FF 2

1 2

CLK K

Q3

Q

5

3

J

Q

4

FF 3

1 2

CLK K

Q4

Q

5

3

J

Q

4

CLK K

Q

5

FF 4

Informasi/data dimasukan melalui word in dan akan dikeluarkan jika ada clock dari 1 ke 0. karena jalan keluarnya flip-flop satu dihubungkan ke masukan flip-flop berikutnya, maka informasi di dalam register  akan digeser ke kanan selama pulsa clock 10

Tabel kebenaran (data 1101)

11

Shift Register Serial In Serial Out

12

Shift Register Serial In Serial Out

13

Shift Control Register 



Shift control register dapat berfungsi sebagai shift right register (SRR) maupun shift left register (SLR) SRR dan SLR diaktifkan oleh SC. Jika SC = 1, maka akan mengaktifkan SLR. Jika SC = 0, maka akan mengaktifkan SRR

14

Pengaktifan oleh SC



Jika SC = 0, maka input geser kanan akan aktif. Keluaan NAND diumpankan ke input DFF1 dan setelak pulsa clok (sisi naik), maka informasi diteruskan ke output Q1. Dan output Q1 terhubung langsung ke output DFF2 berikutnya sehingga dengan proses ini terjadi pergeseran ke kanan 15

Tabel kebenaran SRR



Informasi digit digeser kekanan setiap ada perubahan pulsa clock sisi naik. Geser kanan berfungsi sebagai operasi aritmatika yaitu pembagi dua untuk tiap-tiap flip-flop. 16



Jika SC = 1 , maka akan mengaktifkan input geser kiri. Output NAND masuk ke input D-FF4 dan setelah diberi pulsa clock informasi dikeluarkan melalui Q4 dan keluaran Q4 dihubungkan ke input D-FF3, keluaran D-FF3 dimasukan ke D-FF berikutnya, sehingga dengan demikian terjadi pergeseran informasi bit ke arah kiri.

Tabel Kebenaran SLR

Register geser kiri berfungsi sebagai operasi aritmatika yaitu sebagai pengali dua untuk tiap-tiap flip-flop. 17

Shift Register dua arah

Shift register dua arah dikendalikan masukan direction Ketika n bit shift register digeser ke kanan n kali, semua n bit data digeser  keluar. Data baru di dalam register bergantung pada nilai masukan kiri pada setiap pulsa geser. Shift register dapat di-clear-kan dengan pengaturan masukan kiri ke 0

18

Shift Register 4 bit Universal

19

20

74194 Universal

21

74194 Universal

22

Register Geser SIPO 

Register geser dengan masukan data secara serial dan keluaran data secara parelel.

Masukan-masukan data secara deret akan dikeluarkan oleh D-FF setelah masukan pulsa clock dari 0 ke 1. Keluaran data/informasi serial akan dapat dibaca secara paralel setelah diberikan satu komando (Read Out). Bila dijalan masuk Read Out diberi logika 0, maka semua keluaran AND adalah 0 dan bila Read Out diberi logika 1, maka pintu-pintu AND menghubung langsungkan 23 sinyal-sinyal yang ada di Q masing-masing flip-flop.

Tabel kebenaran SIPO

24

Konversi Serial Ke Paralel

25

26

Register Geser PIPO 

register geser dengan masukan data secara  jajar/paralel dan keluaran jajar/paralel.

Sebelum dimasuki data rangkaian direset dulu agar  keluaran Q semuanya 0. Setelah itu data dimasukkan secara paralel pada input D-FF dan data akan diloloskan keluar secara paralel setelah flip-flop mendapat pulsa clock 27 dari 0 ke 1.

Tabel kebenaran PIPO

28

4 bit register PIPO

29

74199 Paralel In Paralel Out

30

Register geser PISO 

register geser dengan masukan data secara paralel dan dikeluarkan secara deret/serial.

Rangkaian diatas merupakan register geser dengan panjang kata 4 bit. Semua jalan masuk clock dihubungkan paralel. Data-data yang ada di A, B, C, D dimasukkan ke flip-flop secara serempak, apabila dijalan masuk Data Load diberi logika 1.

31

Cara Kerja Register Geser PISO: 



Mula-mula jalan masuk Data Load = 0, maka semua pintu NAND mengeluarkan 1, sehingga jalan masuk set dan reset semuanya 1 berarti bahwa jalan masuk set dan reset tidak berpengaruh. Jika Data Load = 1, maka semua input paralel akan dilewatkan oleh NAND. Misal jalan masuk A=1, maka pintu NAND 1 mengeluarkan 0 adapun pintu NAND 2 mengeluarkan 1. Dengan demikian flip-flop diset sehingga menjadi Q=1. Karena flip-flop yang lainpun dihubungkan dengan cara yang sama, maka mereka juga mengoper informasi pada saat Data Load diberi logik 1. Setelah informasi berada didalam register, Data Load diberi logik 0. Informasi akan dapat dikeluarkan dari register  dengan cara memasukkan denyut lonceng, denyut-demi denyut keluar deret/seri. Untuk keperluan ini jalan masuk D dihubungkan kepada keluaran Q. 32

Operasi Shift Register PISO

33

Timing Diagram Konversi Paralel ke Serial

34

Ring Shift Register Recirculating data output flip-flop paling akhir  ke input flip-flop paling awal dapat dilakukan dengan memberikan output Q 0’ pada R3 dan Q0 pada S3. Dengan koneksi semacam Ring ini data-data yang telah dibebankan sebelumnya tidak pernah hilang. Sejumlah n bit data yang sama akan muncul kembali setelah pergeseran sebesar n kali. 35

Recirculating Shift Register

36

JOHNSON SHIFT COUNTER Sama seperti Ring Shift Counter, Johnson Shift Counter juga merupakan Recirculating Shift Register. Bedanya adalah pada Johnson Shift Counter, output dari flip-flop paling akhir Q0’ diumpanbalikkan ke input flip-flop paling awal S3. Begitu pula output Q0 diumpan balikkan ke input R3. Karena ada persilangan pada output flip-flop terakhir, maka nilai input-input flip-flop paling awal berkebalikan dengan nilai output flip-flop paling akhir. 37

38

Tugas 1

39

Tugas 2

40