23. 레지스터와 시프트 레지스터 (Register)

레지스터 (Register)

플립플롭을 여러 개 조합하여 레지스터를 구성할 수 있다. 아래는 데이터를 병렬 전송(Parallel Load)하는 레지스터이다.

D 플립플롭으로 구성된 레지스터

이러한 레지스터는 여러 비트의 데이터를 저장하며, 동시에 여러 비트를 다룬다.

Load 신호가 있는 레지스터

Load 신호를 이용하여, Load 신호가 1일 때만 새로운 정보를 저장하도록 할 수 있다.

시프트 레지스터 (Shift Register)

종속 연결된 플립플롭으로 구성된 직렬 전송을 수행하는 레지스터이다. 데이터가 CLOCK 엣지마다 다음 플립플롭으로 이동한다.

직렬  vs 병렬 전송

직렬 전송은 이진 데이터를 순서대로 전송한다. $2^n$크기의 데이터가 있다면, 해당 데이터를 $n$회에 거쳐 하나씩 전송한다.

레지스터 A의 정보를 B로 이동시키는 회로도이다. 이때 레지스터 A는 Self Feedback Loop을 갖기 때문에, 레지스터 A에 저장된 정보는 유지된다.

병렬 전송은 $2^n$ 크기의 데이터를 $n$개의 연결을 통해 한꺼번에 전송한다.

시프트 레지스터를 이용한 패턴 인식

1001을 인식하는 회로

시프트 레지스터를 이용하여 입력 시퀀스로부터 특정 이진 패턴을 인식할 수 있다.

시프트 레지스터를 이용한 가산기

지금까지 n비트의 덧셈 연산을 하려면 n개의 가산기가 필요했지만, 레지스터를 이용하여 하나의 가산기로도 같은 연산을 할 수 있다. 이때, 기존 병렬 연산과의 차이는 아래와 같다.

• 병렬 연산보다 오래 걸린다.
• 회로가 작아도 된다. (Low Cost)

범용 시프트 레지스터 (Universal Shift Register)

범용 시프트 레지스터는 S 신호에 따라 작동이 달라지는데, 이는 아래와 같다.

$S_1, S_0$	동작
0	불변
1	우측으로 한 비트씩 시프트 (== 직렬입력)
2	좌측으로 한 비트씩 시프트 (== 직렬입력)
3	병렬입력

범용 시프트 레지스터는 프로그래밍 가능하여, 다양한 연산을 처리하는데 쓰인다.