ครั้งที่ 7 รีจิสเตอร์ (REGISTER)

รีจิสเตอร์ (Register) รีจิสเตอร์เป็นวงจรความจำที่ใช้ในการเก็บค่า ทางไบนารี่ ใช้ในการเก็บค่าในระหว่างการ ประมวลผลโดยใช้ฟลิป - ฟลอป 1 ตัวสำหรับการ จำข้อมูล 1 บิต เมื่อเราต้องการเก็บข้อมูลใดก็ใส่เข้าข้อมูลนั้น เข้าไปที่อินพุตของวงจรรีจิสเตอร์ ข้อมูลก็จะถูก นำไปเก็บ ( จำ ) ที่เอาท์พุตของวงจร ตัวอย่างวงจรรีจิสเตอร์ขนาด 1 บิต คือ D Flip- Flop ที่ขา D คือขาอินพุต และ Q คือเอาท์พุต ที่จำค่า

Register ขนาด 1 บิต การจำ 0 และ 1 ของ ฟลิป - ฟลอป D

ชนิดของรีจิสเตอร์ การนำข้อมูลเข้าไปเก็บ / นำข้อมูลที่ เก็บออกมาใช้งานของรีจิสเตอร์นั้น สามารถทำได้โดย – แบบอนุกรม (serial) เป็นการนำข้อมูล ที่รีจิสเตอร์สามารถรองรับได้ เข้า หรือ ออก ครั้งละ 1 บิต – แบบขนาน (Parallel) เป็นการนำข้อมูล ทั้งหมด ( ทุกบิต ) ที่รีจิสเตอร์สามารถ รองรับได้ เข้า หรือออก พร้อมกันครั้ง เดียวทุกบิต

ชนิดของรีจิสเตอร์ เราแบ่งชนิดของรีจิสเตอร์ตามการ นำข้อมูลเข้า / ออกได้เป็น 2 ชนิด – ชิพรีจิสเตอร์ (Shift Register) หรือ รีจิสเตอร์แบบอนุกรม (Serial Register) – ทรานสเฟอร์รีจิสเตอร์ (Transfer Register) หรือ รีจิสเตอร์แบบขนาน (Parallel Register)

ชิพรีจิสเตอร์ (Shift Register) เป็นรีจิสเตอร์ที่มีการทำงานในการนำข้อมูล เข้าไปเก็บหรือนำออกมาใช้อย่างอนุกรม ( ทีละบิต ) โดยอาจจะนำเข้าหรือออก ทางซ้ายหรือทางขวาของรีจิสเตอร์ก็ได้ โดยข้อมูลบิตแรกที่ถูกนำเข้าจะไปอยู่ใน ตำแหน่งแรกของด้านที่นำเข้า และข้อมูล เดิมที่อยู่ภายในรีจิสเตอร์แต่ละตำแหน่งจะ ถูกขยับไปยังตำแหน่งต่อไปเช่นเดียวกับ ข้อมูลที่นำเข้า สำหรับข้อมูลในตำแหน่ง สุดท้าย ( ตรงข้ามกับด้านที่นำเข้า ) จะถูก เลื่อนตกออกไป สำหรับข้อมูลรำเข้าในบิต ต่อ ๆ ไปก็เลื่อนเข้าไปในลักษณะเดียวกัน

ชิพรีจิสเตอร์ (Shift Register) เราแบ่งชนิดของชิพรีจิสเตอร์ตามทิศ ทางการนำข้อมูลเข้า / ออกได้ดังนี้ –Shift right register เป็นรีจิสเตอร์ที่มีการ นำข้อมูลเข้าจากทางซ้าย ขยับไปทางขวา เรื่อย ๆ จนข้อมูลหมด –Shift left register เป็นรีจิสเตอร์ที่มีการ นำข้อมูลเข้าจากทางขวา ขยับไปทางซ้าย เรื่อย ๆ จนข้อมูลหมด การควบคุมการนำข่อมูลเข้าหรืออกช้ สัญญาณที่เรียกว่า สัญญาณชิพ (Shift)

รีจิสเตอร์ (Register)

Serial in/serial out shift registers

Serial in/serial out shift Right registers

5 bit Register Timing Diagram

Serial In Parallel Out Register เป็นรีจิสเตอร์ที่มีการนำเข้าแบบอนุกรม ( บิตขวาสุดก่อน ) และการนำข้อมูลออกไป ใช้แบบขนาน ( นำออกจากเอาท์พุตของ ฟลิป - ฟลอปทุกตัว ) ในการทำงานนั้น เมื่อมีการนำอินพุตทุกบิต เข้าไป ค่าบิตที่นำเข้าไปจะปรากฎที่ เอาท์พุตในทันทีทุกบิตพร้อมกัน

Serial In Parallel Out Register

Timing Diagram

Parallel In Serial Out Register รีจิสเตอร์แบบนี้ ข้อมูลที่ป้อนที่อินพุตจะทำการ ใส่ทุกบิตในเวลาเดียวกันแทนการใส่ตามกันไป ทีละบิตดังในรีจิสเตอร์ที่มีการ อินพุตแบบ อนุกรม ส่วนเอาท์พุตจะออกมาทีละบิตดังเช่นในแบบ serial out อื่น ๆ – ถ้าขา SHIFT/LOAD = 0 G1 ถึง G3 จะ ทำงาน ค่าอินพุตจะถูกนำเข้าไปในรีจิสเตอร์ แบบขนาน – ถ้าขา SHIFT/LOAD = 1 G4 ถึง G6 จะ ทำงาน ค่าเอาต์พุตจะ Shift ไปทางขวาทีละบิต

Parallel In Serial Out Register

Parallel In/Parallel out Register

Bidirectional Shift Register Bidirectional Shift Register เป็น รีจิสเตอร์ที่เราสามารถ shift ได้ทั้งทางขวา และทางซ้าย โดยการสร้างวงจรเกต ควบคุมการ shift ว่าจะให้ shift ทางขวา หรือทางซ้าย – ถ้าสัญญาณที่ขา RIGHT/LEFT มีค่า 1 การทำงานจะเป็นการ shift ทางขวา – ถ้าสัญญาณที่ขา RIGHT/LEFT มีค่า 0 การทำงานจะเป็นการ shift ทางซ้าย

Bidirectional Shift Register

Shift register by JK Flip-Flop รีจิสเตอร์ทำงานโดยใช้หลักการของ D Flip-Flop ในการสร้างรีจิสเตอร์นั้นนอกจาก ใช้ D Flip-Flop แล้ว เรายังสามารถใช้ JK Flip-Flop ในการสร้างรีจิสเตอร์ได้ โดยนำ การทำงานกรณี SET และ RESET ของ JK FF ที่เปรียบได้กับการทำงานของ D FF มา ออกแบบโดยการต่อขา K ให้ตรงข้ามกับ J แล้วใช้ขา J เป็น D

Parallel-In Serial- Out Register

0 1 1

Shift-in Shift- around Register ในการใช้งานรีจิสเตอร์นั้น เราต้องสามารถ นำข้อมูลภายนอกใส่เข้าไปเพื่อให้ รีจิสเตอร์จำได้ และต้องสามารถนำข้อมูล ที่จำอยู่แล้วออกมาใช้งานได้ โดยบเมื่อนำ ออกมาใช้แล้วข้อมูลจะยังคงเหลือ ( จำ ) อยู่ในรีจิสเตอร์ สำหรับวงจรที่ทำงานแบบอนุกรมหรือ shift register นั้น วงจรที่ทำงานใน ลักษณะนี้เรียกว่า Shift-in Shift around register

Shift-in Shift-around Shift Right Register

1 1

Shift Register Counter เป็น shift register ที่มีเอาท์พุตแบบอนุกรม โดยนำเอาท์พุตต่อกลับไปที่อินพุตที่เป็นแบบ อนุกรมเพื่อสร้างชุดของค่าลำดับพิเศษ ปกติแล้วเรามักเรียกว่า counter เพราะวงจรจะ ให้ชุดของลำดับสถานะเฉพาะที่กำหนด shift register counter ที่นิยมใช้มี 2 ชนิด คือ –Johnson Counter –Ring Counter

Ring Counter เป็น counter ที่ใช้ฟลิป - ฟลอป 1 ตัวสำหรับการ แสดงค่าสถานะในลำดับของวงจร วงจรจะไม่ ต้องมีเกตช่วยในการถอดรหัสเลย ถ้าเป็น ring counter ขนาด 10 bit วงจรก็จะมี เอาท์พุตที่แทนค่าในเลขฐานสิบได้

Ring Counter

10-bit Ring Counter ที่มีค่าเริ่มต้นที่

Shift Register Applications Time Delay

Shift Register Applications ตัวอย่าง จงหาค่า Time delay เมื่อ clock period = 2 microsecond

Shift Register Applications