6.4 寄存器和移位寄存器一?寄存器寄存器常用于寄存一组二值代码,它被广泛地用于各类数字系统和数字计算机。
从广义上说寄存器也是一种存储器，但是它又不同于第九章介绍的半导体存储器。
寄存器的特点,
存数方便，但容量小，一般只能存放一个或几个字,通常用来 暂存运算的中间结果,而且一旦掉电，存放的数据即丢失。
存储器的存储容量较大，可达数十千位，
而且可以使所存数据长期保存。 (注意,寄存器和存储器之间的区别 )
由第五章我们知道,一个 FF能储存一位二值代码,所以 用 N个 FF组成的寄存器能储存一组 N
位的二值代码 。
对于寄存器中的触发器，我们只要求它们具有置 1?置 0的功能即可，因而无论是用同步
RSFF，还是用主从结构或边沿结构的 FF，都可以组成 寄存器,但用 DFF最为方便 。
1,寄存单元 (一位数码寄存器 )
寄存单元由一级触发器构成。它有着两种接受方式，即,双拍接收 和 单拍接收 。
（ 1）双拍接收由一位基本 RSFF构成的寄存器单元。
特点,电路简单，
使用不便。
因此，
每次存数之前 必须先清,0”,然后当存数指令脉冲到达时,FF的状态 Q才能与所存数据 D一致 。
（ 2）单拍接收由 DFF构成的单拍接收的寄存单元。其数据 D加在激励端，存数指令加在 CP端，只要 CP的上升沿一到，数据不管为 0或 1都立即被放入 FF。
则在存数之前就不必先清,0”，只要存数指令一到，所加数据便可存入 FF。
2,MSI寄存器
(1)电路结构 (典型芯片为 74175 四位寄存器 )
图 6.4.2 4位 MSI 寄存器 74175
结构特点,
1）各 FF之间没有连接,独立工作。
3）有 Q和 Q输出端。
2） CP=CP1=CP2 =CP3 =CP4（同步存数）。
四位集成寄存器 74175是常用的 MSI寄存器，
是 较为典型的逻辑暂存部件,其 结构简单,但应用广泛，可用来构成 缓冲 或 暂存寄存器?移位寄存器 和图形发生器 等。
（ 2）功能 （插入功能表 6.4.1)
74175芯片除了功能表所示的 清除?送数 和 保持之外,还可以实现 移位功能 。
实现的方法 是将 D0作为串行数据输入端，并将
Q0接 D1,Q1接 D2,Q2接 D3。此时，寄存器成 串入 — 串出的右移寄存器 。
同理，也可接成 串入 — 串出的左移寄存器 。
入出
（ 3）工作原理当 CP↑时,D0 ~ D3同时并行输入到 FF的 Q
端，使得 Q0 ~ Q3= D0 ~ D3。对于这种输入 /输出方式，我们常称为,并行输入 /并行输出 方式。
强调：
① 内部结构作为了解，而掌握器件的功能是 重点 。
② 74175芯片为（ ↑）上升沿触发。
③ 对存储数据来讲，用锁存器最好；用触发器存储数据就比较浪费资源。
二?移位寄存器 （移存器）
1,概述除了具有暂存数码的功能之外,还具有移位功能的逻辑部件称为 移位寄存器,简称,移存器 。
所谓 移位功能,就是存在寄存器中的数码可以在移位脉冲 (即,CP) 的作用下，逐次转移到相邻的触发器中。
移存器是在寄存器的基础上发展起来的。 两者在结构上的区别为：
1）寄存器中的各级 FF在电路上 互相独立 。各个 FF
的输入数据都来自电路外部。 (典型芯片为 74175)
2）移存器中的各级 FF在电路上 有联系,
除第一级外的各级 FF的数据输入端均连接相邻
FF的输出端。
（ 1） 功能暂存数据，移位数据 。
强调,移存器中所使用的 FF必须是 无空翻的 FF。否则工作时会出现 逻辑错误 。
（ 2） 分类
1）按移位方向分类单向 移位寄存器 和 双向 移位寄存器 。
2）按输入 /输出方式进行分类例一,4位串入 — 并出左移移存器
（ 1）结构特点：
由 4个 DFF串接而成，即,Di+1=Qin,数据从 D0
端输入。 CP1=CP2= CP3=CP4=CP(同步 )，在 CP↑
时，进行串入和移位。
D0 = D外 ； Di+1 = Qi,i=0,1,2,…,n-2
（ 2）工作状态转移表
1 1 10
例二：图 6.4.4四位并入 — 串出左移移存器
（ 1）结构分析
1）由四个 DFF组成；
2） FF的次态方程为：
(2)工作原理据 D0D1D2D3的并入；
在 CP↑的作用下可实现左移。
，在 CP↑的作用下可实现数三?MSI移位寄存器 (典型芯片,74194重点掌握 )
1,四位串入?并入 — 串出?并出双向移存器注意,左移?右移的说法。
右移,Q0→ Q3（ 0 to 3的移位）；
左移,Q0← Q3 （ 3 downto 0的移位）。
2,功能表
3,应用
(1) 74194的扩展
① 结构
1片,Q3接 2片的 DSR,即,DSR(2)= Q3(1)。
2片,Q0接 1片的 DSL,即,DSL(1)= Q0(2)。
1片?2片的 M0=M0,M1=M1,CP=CP，
这样就构成了八位双向移存器。
② 功能当 M0M1= 00 时，执行保持操作；
当 M0M1= 01 时，执行左移操作；
当 M0M1= 10 时，执行右移操作；
当 M0M1= 11 时，执行并入操作；
右移：串行信号从 1片的 DSR端输入；
左移：串行信号从 2片的 DSL端输入。
在计算机通信中,一般人们把 8位二进制划分为一个字节,从发送机发送数据时,通常是以串出的形式,
一个码一个码地发送 (即,并入 — 串出 ),对于接收机上的 CPU来讲,它有一个控制信号告诉接收机的计算机数据还没有到齐,请计算机等待。
（ 2）实现数据转换当接收机收到的数满了，就将告诉计算机，
它可以取数了。那么，通知计算机可以取数的信息，
就是通过一位标志位来进行的。当标志位 =0时，通知计算机可以取数。在图 6.4.7中 D1=0就是作为标志位 。
1） 串行 → 并行 （接收机）
Q0′ … Q6′,并行数据输出端
D1：取 0，作为标志码工作过程：
清 0 置数 右移 读取
M0M1=11 M0M1=10 M0M1=11
并行取数电路,
RD
RC
1CP 2 3 4 5 6 7 8
Q7′
并行接收电路的波形图：
并行接收和取数电路
2） 并行 → 串行 （发送机）
2片的 Q3：串行数据输出端
D0：取 0，作为标志码工作过程：
启动 置数 右移
M0M1=10 M0M1=11
结束
M0M1=11
强调,启动信号启动：使 M0=M1=1，准备并入。
四?四位右移移存器 （典型芯片 74195）
1,结构强调,为双端的串行输入端,作右移操作时,第一级 FF的状态 Q0n+1由 和 Q0n决定。
五?串入?并入 /串出八位右移移存器 74165
（ 1）结构
74165移存器与前面所讲的移存器的 主要不同点是增加了一个时钟禁止端 CLKINHIBIT。
当 CLKINHIBIT=1时,CLK不起作用。
当 CLKINHIBIT=0时,CLK才起作用。
Q0 ~ Q6是内部输出,Q7才是电路的输出端。
作业,6.4,6.5 (提示在前面加一个 DFF)
6.22(a)
从广义上说寄存器也是一种存储器，但是它又不同于第九章介绍的半导体存储器。
寄存器的特点,
存数方便，但容量小，一般只能存放一个或几个字,通常用来 暂存运算的中间结果,而且一旦掉电，存放的数据即丢失。
存储器的存储容量较大，可达数十千位，
而且可以使所存数据长期保存。 (注意,寄存器和存储器之间的区别 )
由第五章我们知道,一个 FF能储存一位二值代码,所以 用 N个 FF组成的寄存器能储存一组 N
位的二值代码 。
对于寄存器中的触发器，我们只要求它们具有置 1?置 0的功能即可，因而无论是用同步
RSFF，还是用主从结构或边沿结构的 FF，都可以组成 寄存器,但用 DFF最为方便 。
1,寄存单元 (一位数码寄存器 )
寄存单元由一级触发器构成。它有着两种接受方式，即,双拍接收 和 单拍接收 。
（ 1）双拍接收由一位基本 RSFF构成的寄存器单元。
特点,电路简单，
使用不便。
因此，
每次存数之前 必须先清,0”,然后当存数指令脉冲到达时,FF的状态 Q才能与所存数据 D一致 。
（ 2）单拍接收由 DFF构成的单拍接收的寄存单元。其数据 D加在激励端，存数指令加在 CP端，只要 CP的上升沿一到，数据不管为 0或 1都立即被放入 FF。
则在存数之前就不必先清,0”，只要存数指令一到，所加数据便可存入 FF。
2,MSI寄存器
(1)电路结构 (典型芯片为 74175 四位寄存器 )
图 6.4.2 4位 MSI 寄存器 74175
结构特点,
1）各 FF之间没有连接,独立工作。
3）有 Q和 Q输出端。
2） CP=CP1=CP2 =CP3 =CP4（同步存数）。
四位集成寄存器 74175是常用的 MSI寄存器，
是 较为典型的逻辑暂存部件,其 结构简单,但应用广泛，可用来构成 缓冲 或 暂存寄存器?移位寄存器 和图形发生器 等。
（ 2）功能 （插入功能表 6.4.1)
74175芯片除了功能表所示的 清除?送数 和 保持之外,还可以实现 移位功能 。
实现的方法 是将 D0作为串行数据输入端，并将
Q0接 D1,Q1接 D2,Q2接 D3。此时，寄存器成 串入 — 串出的右移寄存器 。
同理，也可接成 串入 — 串出的左移寄存器 。
入出
（ 3）工作原理当 CP↑时,D0 ~ D3同时并行输入到 FF的 Q
端，使得 Q0 ~ Q3= D0 ~ D3。对于这种输入 /输出方式，我们常称为,并行输入 /并行输出 方式。
强调：
① 内部结构作为了解，而掌握器件的功能是 重点 。
② 74175芯片为（ ↑）上升沿触发。
③ 对存储数据来讲，用锁存器最好；用触发器存储数据就比较浪费资源。
二?移位寄存器 （移存器）
1,概述除了具有暂存数码的功能之外,还具有移位功能的逻辑部件称为 移位寄存器,简称,移存器 。
所谓 移位功能,就是存在寄存器中的数码可以在移位脉冲 (即,CP) 的作用下，逐次转移到相邻的触发器中。
移存器是在寄存器的基础上发展起来的。 两者在结构上的区别为：
1）寄存器中的各级 FF在电路上 互相独立 。各个 FF
的输入数据都来自电路外部。 (典型芯片为 74175)
2）移存器中的各级 FF在电路上 有联系,
除第一级外的各级 FF的数据输入端均连接相邻
FF的输出端。
（ 1） 功能暂存数据，移位数据 。
强调,移存器中所使用的 FF必须是 无空翻的 FF。否则工作时会出现 逻辑错误 。
（ 2） 分类
1）按移位方向分类单向 移位寄存器 和 双向 移位寄存器 。
2）按输入 /输出方式进行分类例一,4位串入 — 并出左移移存器
（ 1）结构特点：
由 4个 DFF串接而成，即,Di+1=Qin,数据从 D0
端输入。 CP1=CP2= CP3=CP4=CP(同步 )，在 CP↑
时，进行串入和移位。
D0 = D外 ； Di+1 = Qi,i=0,1,2,…,n-2
（ 2）工作状态转移表
1 1 10
例二：图 6.4.4四位并入 — 串出左移移存器
（ 1）结构分析
1）由四个 DFF组成；
2） FF的次态方程为：
(2)工作原理据 D0D1D2D3的并入；
在 CP↑的作用下可实现左移。
，在 CP↑的作用下可实现数三?MSI移位寄存器 (典型芯片,74194重点掌握 )
1,四位串入?并入 — 串出?并出双向移存器注意,左移?右移的说法。
右移,Q0→ Q3（ 0 to 3的移位）；
左移,Q0← Q3 （ 3 downto 0的移位）。
2,功能表
3,应用
(1) 74194的扩展
① 结构
1片,Q3接 2片的 DSR,即,DSR(2)= Q3(1)。
2片,Q0接 1片的 DSL,即,DSL(1)= Q0(2)。
1片?2片的 M0=M0,M1=M1,CP=CP，
这样就构成了八位双向移存器。
② 功能当 M0M1= 00 时，执行保持操作；
当 M0M1= 01 时，执行左移操作；
当 M0M1= 10 时，执行右移操作；
当 M0M1= 11 时，执行并入操作；
右移：串行信号从 1片的 DSR端输入；
左移：串行信号从 2片的 DSL端输入。
在计算机通信中,一般人们把 8位二进制划分为一个字节,从发送机发送数据时,通常是以串出的形式,
一个码一个码地发送 (即,并入 — 串出 ),对于接收机上的 CPU来讲,它有一个控制信号告诉接收机的计算机数据还没有到齐,请计算机等待。
（ 2）实现数据转换当接收机收到的数满了，就将告诉计算机，
它可以取数了。那么，通知计算机可以取数的信息，
就是通过一位标志位来进行的。当标志位 =0时，通知计算机可以取数。在图 6.4.7中 D1=0就是作为标志位 。
1） 串行 → 并行 （接收机）
Q0′ … Q6′,并行数据输出端
D1：取 0，作为标志码工作过程：
清 0 置数 右移 读取
M0M1=11 M0M1=10 M0M1=11
并行取数电路,
RD
RC
1CP 2 3 4 5 6 7 8
Q7′
并行接收电路的波形图：
并行接收和取数电路
2） 并行 → 串行 （发送机）
2片的 Q3：串行数据输出端
D0：取 0，作为标志码工作过程：
启动 置数 右移
M0M1=10 M0M1=11
结束
M0M1=11
强调,启动信号启动：使 M0=M1=1，准备并入。
四?四位右移移存器 （典型芯片 74195）
1,结构强调,为双端的串行输入端,作右移操作时,第一级 FF的状态 Q0n+1由 和 Q0n决定。
五?串入?并入 /串出八位右移移存器 74165
（ 1）结构
74165移存器与前面所讲的移存器的 主要不同点是增加了一个时钟禁止端 CLKINHIBIT。
当 CLKINHIBIT=1时,CLK不起作用。
当 CLKINHIBIT=0时,CLK才起作用。
Q0 ~ Q6是内部输出,Q7才是电路的输出端。
作业,6.4,6.5 (提示在前面加一个 DFF)
6.22(a)
