Was ist ein Schichtregister?
In Bezug auf digitale Schaltungen besteht ein Schieberegister aus einer Reihe von Flip-Flops, die auf dem sequentiellen Takt basieren. Die Flip-Flops erleichtern das Verschieben von Daten von Eingabe zu Ausgabe unter Verwendung von sequentieller Logik. Eine Uhr in Form einer sich wiederholenden Welle in einem quadratischen Muster wird verwendet, um den Datenfluss durch Schieberegister zu synchronisieren, wodurch eine kurze Verzögerung bei der Übertragung eines digitalen Signals entsteht. Am häufigsten werden Schieberegister unterschiedlicher Länge verwendet, um parallele Daten in serielle umzuwandeln, sie können jedoch auch für den Datenfluss in Mikroprozessoren oder zum Umwandeln von analogen Daten in digitale und umgekehrt verwendet werden.
Schieberegister sind Hochgeschwindigkeitsschaltungen. In erster Linie verschiebt ein Schieberegister Datenbits entweder nach links oder nach rechts entlang einer Schaltung, abhängig von der spezifischen Struktur der Schaltung. In seiner einfachsten Form nimmt ein Schieberegister Daten in der ersten Stufe auf und verschiebt Bits um eine Stufe nach links oder rechts, wenn der Takt die Notwendigkeit eines Datenvorschubs signalisiert. Register werden durch die Anzahl der temporären Speicherplätze identifiziert, die nach jeder Stufe zwischen Eingabe und Ausgabe verfügbar sind. Temporäre Speicherplätze ermöglichen es einem Schieberegister, Datensignale zu verzögern, bis die Taktsignale einen entsprechenden Datenvorschub signalisieren. Ein 8-Bit-Register hat beispielsweise acht Stufen und damit acht temporäre Speicherplätze für Bits in einer Datenfolge.
Strukturell gibt es fünf Grundtypen von Schieberegistern. Serial-In / Serial-Out- und Universal-Parallel-In / Parallel-Out-Schieberegister ermöglichen die Eingabe und Ausgabe von Daten in serieller bzw. paralleler Form, ohne dass Konvertierungen erforderlich sind. Parallel-In / Serial-Out bezieht sich auf Schieberegister, die parallele Datenübertragungseingaben verarbeiten und solche Übertragungen in eine serielle Ausgabe umwandeln. Die Schieberegister für serielle Ein- und Parallelausgänge sind nahezu identisch mit den Schieberegistern für serielle Ein- und Parallelausgänge, mit der Ausnahme, dass die Eingangsdaten in serieller Form in parallele Form umgewandelt werden.
Ein Ringzähler ist eine Art Schieberegister-Struktur, die Datenmuster rezirkuliert oder wiederholt. Wenn ein Schieberegister die Verarbeitung eines Datenstrings abschließt und die letzte Stufe zur anfänglichen Dateneingabestufe zurückführt, ergibt sich ein kreisförmiges Muster. Ringzähler werden verwendet, wenn eine bestimmte Funktion für ein festgelegtes Wiederholungsmuster erforderlich ist. Beispielsweise könnte eine LED-Anzeige, die so eingestellt ist, dass sie ausgewählte Anzeigen wiederholt, eine Ringzählerstruktur für das Schieberegister verwenden, so dass sich die Ausgabe bei einem vorbestimmten Taktimpuls wiederholt.
In den Anfängen von Computern wurde ein Schieberegister mit mehreren hundert Stufen als Computerspeicher verwendet. Die Verwendung von Schieberegistern ersetzte Quecksilber-Verzögerungsleitungen, beschleunigte die Datenverarbeitung und ermöglichte kleinere Computerkomponenten und Peripheriegeräte. Heute gelten Schieberegister als primärer Computerspeicher als veraltet. Leiterplatten verfügen jedoch weiterhin über Schieberegister, um den Verdrahtungsaufwand zu verringern, insbesondere bei Bildschirmtreibern, Digital-Analog-Wandlern und seriellen Datenspeichern.