Registros de Desplazamiento

En el procesamiento digital de datos se necesita con frecuencia retener los datos en ciertas ubicaciones intermedias del almacenamiento temporal, con el objeto de realizar algunas manipulaciones específicas, después de las cuales los datos modificados se pueden enviar a otra localización similar. simi lar. Los dispositivos digitales donde se tiene este almacenamiento temporal se conocen como registros de corrimiento o registros de desplazamiento. Los registros son circuitos secuenciales con dos funciones básicas almacenamiento de datos y movimiento de datos. Están conectados por una serie de biestables ( flip-flops ) conectados en cascada y alimentados sincrónicamente de tal manera que por cada pulso en clock la información digital se va desplazando de FF en FF sin sufrir alteración recorriendo los bits a la izquierda o a la derecha o los bidireccionales a las dos direcciones. Por lo general este tipo de registros está implementado con flip flops de tipo SR, pero es posible también el uso de flip flops de tipo  JK y D.

Los registros comerciales son dispositivos que usan tecnología de tipo MSI (medium-scale integration) Con tales funciones una cuestión elemental es el modo de introducir y el modo de sacar dicha información. Teniendo en cuenta que hay dos maneras de manipular los datos: serie/paralelo; ello da lugar a tener diferentes configuraciones de registros en función de la entrada y la salida de dichos datos.

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Entrada serie / Salida serie. Entrada serie / Salida paralelo. Entrada paralelo / Salida serie. Entrada paralelo / Salida paralelo. Registros universales de desplazamiento. Registros en Circuito Integrado.

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Es el registro más sencillo, en el que recibimos la información en serie e y en la salida obtenemos también en serie, pero retardada tantos ciclos de reloj como número de biestables compongan el registro. Funcionan de la siguiente forma, partiendo de que en el inicio todos los biestables están reseteados Q=0, en el primer flanco de subida de la señal de reloj (o bajada, dependiendo del biestable), el contenido de la entrada del primer biestable pasa a la salida que es a su vez la entrada del segundo biestable. Este tipo de registro se suele usar como unidad de retardo. La palabra se carga en el registro bit a bit, a esto se le denomina carga serie.

Por lo general este tipo de registros implementado con flip flops de tipo JK.

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En este tipo de registros, la información se recibe en serie y la salida la obtenemos en paralelo, una vez transcurridos tantos ciclos de reloj como biestables compongan el registro. Las salidas Q están conectadas a las entradas del biestable y a su vez a la salida en paralelo, el funcionamiento es igual que el anterior pero dependiendo del número de biestables y al terminar el ciclo de reloj, tememos una salida de tantos bits en paralelo como número de biestables. En último lugar destacar que estos registros se suelen utilizar para el cambio de una palabra de serie a paralelo.

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En este tipo de registro, la información se introduce en el registro en paralelo simultáneamente en todos los biestables, por el contrario, la salida de los bits se obtiene en serie, una vez transcurridos tantos ciclos de reloj como número de biestables compongan el registro. Se realizan conjugando con un circuito combinacional y otra entrada que llamamos Shift/Load con una entrada directa y otra invertida, cuando se producen un flanco activo de reloj, se produce un paso de las entradas al registro de datos a través del c. Combinacional, cuando está a nivel alto, las puertas permiten el desplazamiento en serie hacia la derecha de los bits almacenados., Produciéndose la salida de todos los datos una vez transcurridos los ciclos de reloj, es útil a la hora de convertir datos paralelos a serie para poderlos enviar por un cable.

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En este tipo de registros la información es introducida simultáneamente en los biestables paralelo y cuando se producen un flanco activo de la señal de reloj, los datos se obtienen también a la salida en paralelo.

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Partiendo del registro Paralelo- Serie, fácilmente se puede obtener el llamado registro universal, es decir el que permite realizar las cuatro combinaciones de entrada – salida, simplemente se saca un terminal a la salida de cada biestable para así lograr la salida en paralelo. Este tipo de registro tiene la opción de elegir la dirección en que se transmiten los datos. Estos registros tienen una señal de control que permite seleccionar el sentido de desplazamiento de los datos.

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En el mercado existen actualmente varios circuitos integrados que desempeñan su función como registros Los registros de desplazamiento se utilizan normalmente con C.I. que implementan los circuitos necesarios para realizar la tarea. Los C.I. comerciales más utilizados, en tecnología TTL,son: INTEGRADO 74164 C.I. formado por 8 biestables R – S, con entrada de puesta a cero activo a nivel bajo (CLR) asíncrono, dos entradas serie (A y B) normalmente una sirve como entrada de inhibición de entrada y ocho salida en paralelo (Q7..Q0) 

INTEGRADO 74166 C.I. formado por 8 biestables de tipo R – S con los siguientes terminales externos: una puesta a cero activa a nivel bajo (/CLR), 8 entradas de carga en paralelo, una entrada de control de carga o desplazamiento (SHIFT/LOAD), una entrada en serie, una entrada de reloj activa por flanco de subida y una entrada de inhibición de reloj. 

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INTEGRADO 741194

La señal de borrado (CLR) coloca a los biestables en el estado 0. Cada vez que llega un flanco de subida de la señal de reloj (CLK), cada biestable ‘captura’ lo que hay en su entrada, o sea, lo que hay en el biestable anterior, con lo que la información se va desplazando a la derecha. Un ejemplo: Vamos a registrar y desplazar la palabra de 4 bits 0101. Esta sería la secuencia de funcionamiento del circuito:

La palabra 0101 ha sido cargada en el registro, de hecho la tenemos disponible en las salidas paralelo usando 4 pulsos de reloj. Para que tuviéramos toda la palabra disponible en la salida serie, debemos esperar 3 pulsos más:

Los datos se cargan por el PRESET de cada biestable (se trata de una entrada asíncrona). Veamos un ejemplo de cómo se realiza el registro y el desplazamiento de un dato. Vamos a cargar la palabra 0110: Esta es la secuencia de funcionamiento

Se puede observar, que el dato se carga de forma asíncrona, y que antes del primer pulso del reloj, el dato ya está registrado; lo que se hace de forma síncrona es el desplazamiento a la derecha. Como se ve, se produce una circulación de la palabra digital, de ahí que se conozcan estos registros como .

Típicamente se utilizan en:  operaciones aritméticas  operaciones lógicas  conversión serie paralelo  generador de secuencias  líneas de retardo  reconocedor de secuencias  generadores de códigos de chequeo (CRC)  generadores pseudo aleatorios  Transmisión de datos.  Conversión de protocolo serie en paralelo y viceversa.  Puertos de salida de los microcomputadores.  Secuenciadores (luces y anuncios publicitarios).  Multiplicaciones y divisiones por 2, 4, 8, 16 bits.  Operaciones que se hacen en forma secuencial.

Función combinacional de muestreo de inputs En este caso, reconocer el patrón 1001 en la señal de input IN

Los registros de desplazamiento con entrada serie – salida serie pueden utilizarse para obtener un retardo de tiempo desde que entra el dato hasta que sale y que es proporcional al número de etapas y de la frecuencia de reloj. Cuando se aplica un dato a la entrada, aparecerá a la salida n pulsos de reloj después.