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È un particolare registro costituito da una serie di n flip-flop di tipo D (solitamente una potenza di due, tipicamente 8 o 16) collegati in modo tale che l’uscita di ciascuno sia collegata all’ingresso D del successivo.
Nella sua versione più semplice il registro a scorrimento ha il seguente funzionamento: ad ogni colpo di clock, ogni flip-flop passa il proprio valore al successivo ed il primo flip-flop della catena assume il valore del segnale di ingresso d. Il valore precedentemente memorizzato nell'ultimo flip-flop viene assegnato al segnale di uscita del registro a scorrimento, q. In sostanza il segnale di controllo (clock) dei flip-flop viene attivato simultaneamente e ciascun flip-flop campiona con il proprio master il valore presente all’uscita del flip-flop precedente e lo presenta all’uscita del proprio slave quando il segnale di controllo viene disattivato. In questo modo, il contenuto dello shift register “scorre” (shift) di una posizione all’interno della serie di flip-flop presenti. Il modello semplice del registro a scorrimento può essere arricchito di funzionalità. Ciò richiede l'aggiunta di alcuni segnali addizionali:
reset, imposta i valori dei flip-flop a '0';
set, imposta i valori dei flip-flop a '1';
right/left, indica in che direzione effettuate lo scorrimento;
enable abilita oppure disabilita lo scorrimento nel corrente ciclo di clock;
data in/load imposta nel registro la sequenza di bit immessa dal segnale data in una volta attivato il segnale di load;
data out porta all'esterno i valori di uscita di tutti i flip-flop, consentendo una lettura parallela del contenuto dello shift register.
Di seguito riportiamo uno schema a blocchi di un registro a scorrimento a 4 bit con segnali di set e reset.
Con l'aggiunta dei segnali data in/load e data out, il registro a scorrimento può essere utilizzato per la conversione seriale/parallela dell' elaborazione. Se si dà la possibilità di “leggere in parallelo” lo shift register (cioè di accedere alle uscite di tutti i flip-flop) si può realizzare un convertitore serie-parallelo: l’informazione immessa in serie (cioè un bit alla volta) all’ingresso del primo flip-flop dello shift register viene letta in parallelo alle uscite di tutti i flip-flop. Se si dà la possibilità di “scrivere in parallelo” lo shift register, cioè di scegliere mediante opportuni segnali di controllo di caricare in ogni flip-flop non ciò che proviene dal flip-flop precedente, bensì ciò che proviene da n ingressi collegati ciascuno a uno dei flip-flop, si può realizzare un convertitore parallelo-serie. L’informazione immessa in parallelo nella serie di flip-flop viene letta in serie (un bit alla volta) all’uscita dell’ultimo flip-flop dello shift register. Di seguito riportiamo uno schema a blocchi di un registro a scorrimento a 4 bit con caricamento in parallelo.
Le trasmissioni seriali di informazioni binarie fra macchine digitali fanno uso di questo dispositivo per consentire lo scambio di informazioni mediante un unico canale (filo) di collegamento.
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