寄存器和移位寄存器课件
《移位寄存器》课件
技术挑战与展望
高精度与高稳定性
随着应用需求的不断升级，对移位寄存器的精度和稳定性要求也越来越高。未来的研究将 致力于提高移位寄存器的性能指标，以满足各种高端应用的需求。
低功耗与高能效
在便携式和移动设备中，功耗和能效是至关重要的性能指标。未来的移位寄存器设计将更 加注重节能和能效提升，以延长设备的续航时间和降低运行成本。
硬件描述语言实现
使用Verilog或VHDL等硬件描述语言编写移位寄存器的逻辑 电路，通过仿真和综合工具生成可编程逻辑门阵列（FPGA） 或专用集成电路（ASIC）的配置文件。
集成电路实现
将移位寄存器的逻辑电路直接集成在一片集成电路（IC）中 ，通过外部接口与其它电路或系统连接。
基于软件的实现方式
ASIC实现
将移位寄存器的逻辑电路定制集成到专用集成电路（ASIC）中，通过硬件实现移位寄 存器的功能。ASIC具有高性能和低功耗的特点，但开发周期较长且成本较高。
05 移位寄存器的性能指标与 优化
性能指标
吞吐量
衡量移位寄存器处理数据的能 力，通常以每秒传输的位数（ bps）或每秒传输的帧数（fps
。
02
小型化
随着便携式电子设备的普及，移位寄存器的小型化需求也越来越迫切。
小型化移位寄存器的设计需要综合考虑性能、功耗和集成度等多个因素
。
03
智能化
智能化是当前电子设备的重要发展方向，移位寄存器也不例外。通过集
成智能算法和传感器，移位寄存器可以实现自适应控制和预测性维护等
功能，提高设备的整体性能和可靠性。
集成化与模块化
集成化和模块化是提高移位寄存器可靠性和可维护性的重要手段。未来的移位寄存器将更 加注重模块化和可扩展性设计，以方便设备的组装和维护。同时，集成化设计也有助于减 小设备体积和重量，满足便携式应用的需求。
第19讲寄存器和移位寄存器58755-PPT课件
2、双向移位寄存器
第19讲 寄存器 和移位寄存器
Digital Logic Circuit
Q Q
n 0
n 1
1 1
M D SR
MQ
n 1
M
Q
n 0
MQ
n 2
Q
n 2
1
M
Q
n 1
MQ
n 3
Q
n 3
1
M
Q
n 2
MD
SL
M=0时右移
Q Q
n 0
n 1
1. 计数器型顺序脉冲发生器
计数器型顺序脉冲发生器一般用按自然态序计数的二进制计数 器和译码器构成。
Y0
Y1
Y2
Y3
&
&
&
&
Q0 FF0
Q0
Q1 FF1 Q1
Digital Logic Circuit
1 1J C1 1K
1J C1 1K
CP
计数器
CP
Q0
Q0n1 Q0n
寄存器和移位寄存器
第19讲 寄存器 和移位寄存器
Digital Logic Circuit
寄存器：存放数码、运算结果或指令的电路。是计算机的重要部件。
寄存器是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。一个触发器可以存 储1位二进制代码，存放n位二进制代码的寄存器，需用n个触发器来构成。
按照功能的不同，可分为基本寄存器（锁存寄存器）和移位寄存器。
重点与难点： 寄存器和移位寄存器的基本概念、工作原理
寄存器和移位寄存器通用课件
通过设置特殊功能寄存器的值，可以控制计算机的运行 方式和状态。
移位寄存器概述
02
移位寄存器的定义与功能
01
移位寄存器是一种数字逻辑电路， 能够将输入的二进制序列在时钟 信号的控制下，逐位向左或向右 移动。
02
D
寄存器和移位寄存器的发展趋 势与未来展望
05
技术发展与新应用领域
技术进步
随着微电子技术的不断发展，寄存器和移位寄存器的集成度越来越高，性能越来越强大。
新应用领域
除了传统的数字逻辑和计算机应用，寄存器和移位寄存器在物联网、智能制造、自动驾驶等领域的应用也越来越 广泛。
未来发展方向与挑战
高速、低功耗
A
数字逻辑电路
寄存器和移位寄存器在数字逻辑电路中广泛应 用，如计数器、触发器等。
自动化控制系统
用于存储控制参数和状态信息，实现自动 化控制系统的稳定运行。
B
C
数据压缩与解压缩
利用移位寄存器实现数据压缩和解压缩，降 低存储和传输成本。
音频处理
在音频处理系统中，寄存器和移位寄存器用 于实现音频信号的滤波、混响等效果。
1.A 作为数据传输和处理的关键元件，移位寄存器
在数字系统中广泛应用于串行通信、数据转换、 算术运算和程序控制等领域。
1.C 进制数的乘除运算和二进制数的位移操作。 在算术运算中，移位寄存器可以快速实现二
1.B 转换，便于长距离数据传输和节省硬件资源。
通过移位操作，可以实现数据的串行/并行
1.D 在程序控制中，移位寄存器用于实现机器 指
移位寄存器
在数据传输、算术运算、序列检测等场景中应用较多，特别 是在通信和控制系统中。
寄存器和移位寄存器课件PPT
第二十六讲寄存器和移位寄存器
第二十六讲寄存器和移位寄存器第二十六讲寄存器和移位寄存器7.4.1 寄存器1．定义2．电路举例3．逻辑功能分析7.4.2 移位寄存器一、单向移位寄存器㈠由4个维持阻塞D触发器组成4位右移位寄存器。
1．逻辑电路：2．工作原理3．右移位寄存器的状态表㈡4位左移位寄存器。
二、双向移位寄存器4位双向移位寄存器CT74LS194 1．逻辑功能示意图2．功能表3．主要功能分析7.4.3 移位寄存器的应用一、环形计数器逻辑电路、工作原理1．写方程式2．状态转换真值表3．逻辑功能4．工作波形（在有效状态时）。
5．优缺点：二、扭环计数器同环形计数器的分析过程7.4.4 顺序脉冲发生器一、基本概念二、由环形计数器实现三、由双向移位寄存器CT74LS194构成㈠顺序正脉冲㈡顺序负脉冲四、还可以用计数器+译码器实现现代教学方法与手段：DLCCAI或EWB演示移位寄存器和顺序脉冲发生器的逻辑功能7.4 寄存器和移位寄存器寄存器：存放数码、运算结果或指令的电路。
移位寄存器：不但可存放数码，而且在移位脉冲作用下，寄存器中的数码可根据需要向左或向右移位。
一个触发器可存储一位二进制代码。
n位二进制代码寄存器需n个触发器。
寄存器应用举例：1 运算中存贮数码、运算结果。
2 计算机的CPU由运算器、控制器、译码器、寄存器组成，其中就有数据寄存器、指令寄存器、一般寄存器。
课堂讨论：寄存器与存储器有何区别?寄存器内存放的数码经常变更，要求存取速度快，一般无法存放大量数据。
（类似于宾馆的贵重物品寄存、超级市场的存包处。
）存储器存放大量的数据，因此最重要的要求是存储容量。
（类似于仓库）7.4.1 寄存器1．定义寄存器：用以存放二进代码的电路。
2．电路举例由维持阻塞D触发器组成的4位数码寄存器。
3．逻辑功能分析：7.4.2 移位寄存器具有存放数码和使数码逐位右移或左移的电路称作移位寄存器，又称移存器。
课堂讨论：二进制的乘除法如何实现?(利用了移位寄存器)移位寄存器又分为单向移位寄存器和双向移位寄存器。
651 寄存器和位移寄存器 (2) 共48页PPT资料
1101全部存入了寄存器中。这种输入方式称为串行
输入方式。由于右移寄存器移位的方向为
DI→Q0→Q1→Q2→Q3，即由低位向高位移动，所以又称为 上移寄存器。
（2）左移寄存器
并
行
输
出
串行输出
Q0
Q1
Q2
FF0 D0 1D Q
FF1 D1 1D Q
FF2 D2 1D Q
FF3 D3 1D Q
Q3
DI 串行输入
1. 基本寄存器（P.279.）
寄存器——存储二进制数码的时序电路组件—— 集成数码寄存器74LSl75 、74HC/HCT374内部电路：
Q0 Q0 FF0
Q
1D ∧C1 R
Q1 Q1 FF1
Q
1D ∧C1 R
Q2 Q2 FF2
Q 1D ∧C1 R
Q3 Q3 FF3
Q 1D ∧C1 R
1 D 0 CP
∧ ∧ ∧ ∧
C1
C1
C1
C1
R
R
R
R
CP CR
特点： 右触发器输出端反馈到左邻触发器的输入端。
（3） 8位移位寄存器74LS164
逻辑符号
10
11
12
13
3
4
5
6
A、B——串行输入数据端
R d ——异步清零端
CP ——移位脉冲输入端 QH～QA为输出端
2 B
1 A
QH
QG
QF
QE
QD
QC
9
Rd
QB
D0 D1 D2 D3
(b) 逻辑功能示意图
2. 非二进制计数器（P.295.）
N进制计数器又称模N计数器。 当N=2n时，就是前面讨论的n位二进制计数器； 当N≠2n时，为非二进制计数器，如十进制、 七进制、十二进制计数器等。 非二进制计数器通常用集成计数器芯片构成， 构成方法通常为反馈清零法和反馈置数法；也有 采用分立元件———用单个触发器构成的，其 构成方法多为反馈阻塞法。
寄存器和移位寄存器课件
数字电路与系统东南大学信息科学与工程学院第七章常用时序逻辑电路模块及应用寄存器和移位寄存器计数器序列信号发生器7.1 寄存器和移位寄存器寄存器◆寄存器是存储二进制信息的时序电路，它具有接收和寄存二进制数码的功能；◆前面介绍的触发器，我们曾经说过，它有两个基本功能：存储一位二进制信息；能够置位、复位；◆因此，触发器就是一种可以存储一位二进制信息的寄存器；◆将n个触发器合并起来使用，可以存储n位的二进制信息，也就是构成了n位的寄存器；时序逻辑电路模块我们常用的时序逻辑电路，很多有现成的集成电路产品，这包括：寄存器、移位寄存器、计数器、脉冲序列发生器、以及一些常用的驱动电路；本章的目的是介绍常用的时序逻辑器件，在此基础上，同学们能够查阅集成电路手册中的器件逻辑符号和功能表，学会使用相关的器件；能够使用集成时序逻辑模块，设计相应的电路；具备分析和设计逻辑器件基本功能电路的能力；了解集成时序逻辑电路功能模块的种类；◆该电路的数码接收过程为：●先将需要存储的四位二进制数码送到数据输入端D0～D3；●在CP端送一个时钟脉冲，脉冲上升沿后，四位数码并行地出现在四个触发器的Q端；●74175的功能表：移位寄存器◆移位寄存器不但可以寄存数据，而且在移位脉冲作用下，寄存器中的数据能够根据需要向左或向右移动；◆4位右移移位寄存器：◆我们来看这个电路的工作：◆设移位寄存器的初始状态为0000，串行输入数码D I=1101，从高位到低位依次输入；◆在4个移位脉冲作用后，输入的4位串行数码1101全部存入了寄存器中；再经过4个脉冲，数据全部移出了移位寄存器；◆其工作的状态表：再经过4个脉冲，与前面的时序图对应，其输入和输出？集成右移移位寄存器74195◆根据上面的分析，可以得到74195的功能表：◆74195的电路符号：（2）左移寄存器◆采用4位D触发器构成，数据由最右边的触发器D端输入；◆串行输出端为最左边的触发器Q端；(3)双向移位寄存器观察右移寄存器和左移寄存器，引入一控制端S，很容易构成既可左移又可右移的双向移位寄存器；◆其中，D SR为右移串行输入端，D SL为左移串行输入端；◆我们分析这个电路：◆当S=1时，D0=D S R、D1=Q0、D2=Q1、D3=Q2，在CP脉冲作用下，实现右移操作；当S=0时，D0=Q1、D1=Q2、D2=Q3、D3=D SL，在CP脉冲作用下，实现左移操作；（4）集成移位寄存器74194，就是双向移位寄存器74194的功能表74194逻辑符号图和引脚图由功能表可以看出74194具有如下功能:◆异步清零：当R D=0时，即刻清零，与其他输入及CP无关；◆当R D=1时，74194有4种工作方式，S1、S0是控制端：⏹当S1S0=00时，不论有无CP到来，各触发器状态不变；⏹当S1S0=01时，在CP的上升沿作用下，实现右移操作，即DS R →Q→Q1→Q2→Q3；⏹当S1S0=10时，在CP的上升沿作用下，实现左移操作，⏹即S L→Q3→Q2→Q1→Q0；⏹当S 1S 0=11时，在CP 的上升沿作用下，实现置数操作：D 0→Q 0，D 1→Q 1，D 2→Q 2，D 3→Q 3 ；(5)移位寄存器用作计数器①环形计数器◆该计数器共4个状态；◆为模4计数器；◆环形计数器的电路十分简单，N位移位寄存器可以计N个数；实现模N 计数器；◆状态为1的输出端的序号，即代表收到的计数脉冲的个数，通常不需要增加其他电路；◆构成环形计数器也可以用触发器；◆例如将几个D触发器连接起来，D与上一级的Q相连，构成一个环，其计数模值就是触发器的个数；◆环形计数器结构简单，但是有很多多余的状态，应分析其转移；②扭环形计数器◆为了增加有效的计数状态，扩大计数器模值，将右移寄存器的末级输出Q反相后，接到串行输入端，就构成了扭环形计数器；◆74194构成的扭环计数器有8个计数状态；◆一般来说，N位移位寄存器可以组成模2N的扭环形计数器；◆将末级输出反相后，接到串行输入；。
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7.1 寄存器和移位寄存器
(3)双向移位寄存器 观察右移寄存器和左移寄存器，引入一控制端S，很容易构成既可左
移又可右移的双向移位寄存器；
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7.1 寄存器和移位寄存器
其中，DSR为右移串行输入端，DSL为左移串行输入端； 我们分析这个电路：
当S=1时，D0=DSR、D1=Q0、D2=Q1、D3=Q2，在CP脉冲作用下，实现右 移操作；
数据能够根据需要向左或向右移动； 4位右移移位寄存器：
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7.1 寄存器和移位寄存器
我们来看这个电路的工作： 设移位寄存器的初始状态为0000，串行输入数码DI=1101，从高位到
低位依次输入； 在4个移位脉冲作用后，输入的4位串行数码1101全部存入了寄存器
中；再经过4个脉冲，数据全部移出了移位寄存器；
当S1S0=01时，在CP的上升沿作用下，实现右移操作，
即
DSR→Q0→Q1→Q2→Q3；
当S1S0=10时，在CP的上升沿作用下，实现左移操作，
即SL→Q3→Q2→Q1→Q0；
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7.1 寄存器和移位寄存器
当S1S0=11时，在CP的上升沿作用下，实现置数操作： D0→Q0，D1→Q1，D2→Q2，D3→Q3 ；
(5)移位寄存器用作计数器 ①环形计数器 该计数器共4个状态； 为模4计数器；
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7.1 寄存器和移位寄存器
环形计数器的电路十分简单，N位移位寄存器可以计N个数；实现模N 计数器；
状态为1的输出端的序号，即代表收到的计数脉冲的个数，通常不需 要增加其他电路；
构成环形计数器也可以用触发器； 例如将几个D触发器连接起来，D与上一级的Q相连，构成一个环，其
74194逻辑符号图和引脚图
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7.1 寄存器和移位寄存器
➢ 由功能表可以看出74194具有如下功能:
异步清零：当RD=0时，即刻清零，与其他输入及CP无关；
当RD=1时，74194有4种工作方式，S1、S0是控制端：
当S1S0=00时，不论有无CP到来，各触发器状态不变；
组成模2N的扭环形计数器；
将末级输出反相后，接到串行输入；
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➢ 本章的目的是介绍常用的时序逻辑器件，在此基础上，同学们能够查 阅集成电路手册中的器件逻辑符号和功能表，学会使用相关的器件；
➢ 能够使用集成时序逻辑模块，设计相应的电路；
➢ 具备分析和设计逻辑器件基本功能电路的能力；
➢ 了解集成时序逻辑电路功能模块的种类；
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7.1 寄存器和移位寄存器
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7.1 寄存器和移位寄存器
根据上面的分析，可以得到74195的功能表：
74195的电路符号：
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7.1 寄存器和移位寄存器
（2）左移寄存器 采用4位D触发器构成，数据由最右边的触发器D端输入； 串行输出端为最左边的触发器Q端；
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计数模值就是触发Biblioteka 的个数；环形计数器结构简单，但是有很多多余的状态，应分析其转移；
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②扭环形计数器 为了增加有效的计数状态，扩大计数器模值，将右移寄存器的末级输
出Q反相后，接到串行输入端，就构成了扭环形计数器；
74194构成的扭环计数器有8个计数状态； 一般来说，N位移位寄存器可以
因此，触发器就是一种可以存储一位二进制信息的寄存器； 将n个触发器合并起来使用，可以存储n位的二进制信息，也就是构
成了n位的寄存器；
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时序逻辑电路模块
➢ 我们常用的时序逻辑电路，很多有现成的集成电路产品，这包括：寄 存器、移位寄存器、计数器、脉冲序列发生器、以及一些常用的驱动 电路；
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7.1 寄存器和移位寄存器
当S=0时，D0=Q1、D1=Q2、D2=Q3、D3=DSL，在CP脉冲作用下，实现左 移操作；
（4）集成移位寄存器74194，就是双向移位寄存器
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7.1 寄存器和移位寄存器
74194的功能表
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7.1 寄存器和移位寄存器
数字电路与系统
东南大学信息科学与工程学院
第七章 常用时序逻辑电路模块及应用
➢ 寄存器和移位寄存器 ➢ 计数器 ➢ 序列信号发生器
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7.1 寄存器和移位寄存器
➢ 寄存器 寄存器是存储二进制信息的时序电路，它具有接收和寄存二进制数
码 的功能；
前面介绍的触发器，我们曾经说过，它有两个基本功能：存储一位二 进制信息；能够置位、复位；
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7.1 寄存器和移位寄存器
其工作的状态表：
➢ 再经过4个脉冲，与前面的时序图对应，其输入和输出？
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7.1 寄存器和移位寄存器
集成右移移位寄存器74195
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7.1 寄存器和移位寄存器
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7.1 寄存器和移位寄存器
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7.1 寄存器和移位寄存器
该电路的数码接收过程为： 先将需要存储的四位二进制数码送到数据输入端D0～D3； 在CP端送一个时钟脉冲，脉冲上升沿后，四位数码并行地出现在四
个触发器的Q端； 74175的功能表：
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7.1 寄存器和移位寄存器
➢ 移位寄存器 移位寄存器不但可以寄存数据，而且在移位脉冲作用下，寄存器中的