1

제 9 장 시프트 레지스터

FF 응용소자 2기본 시프트레지스터의 기능

직렬입력 시프트레지스터

병렬입력 시프트레지스터

양방향 시프트레지스터

시프트레지스터 카운터

집적회로

응용

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9-1 기본 시프트 레지스터의 기능

시프트레지스터는 플립플롭으로 구성되며 디지털 시

스템에서 데이터를 저장하고 전송하는데 기본적인 역

할을 한다.

레지스터의 역할

데이터저장 (임시저장소)

이동 (데이터 이동을 위한 기능)

연산 (데이터 이동과 가공이 가능)

레지스터의 저장 용량

레지스터의 각 단은 저장용량의 한 비트를 표현한다.

3

저장소자로의 역할 (D-FF응용)

클럭입력 인가 전까지 입력된 데이터를 저장

D FF 을 이용하여 데이터 저장

4

레지스터를 이용한 데이터의 이동

직렬이동 → 병렬이동, 병렬이동 → 직렬이동 가능

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데이터의 이동 : 직렬/병렬

직렬 이동

•한번에 하나

•근거리 이동

•적은비용

병렬 이동

•한번에 여러 개

•원거리 이동

•큰 비용

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9-2 직렬입력 시프트 레지스터

직렬입력 레지스터는 데이터를 직렬로 즉 하나의라인에서 한번에 한 비트씩 받아들인다.

7

4비트 직렬 레지스터의 동작

초기상태 (모드 CLR)

CK1 입력 (0저장)

4비트 1010의 저장

CK1 입력 (10저장)

CK1 입력 (010저장)

CK1 입력 (1010저장)

8

4비트 직렬 레지스터의 동작

초기상태 (1010저장)

CK1 입력 (0출력)

4비트 1010의 출력

CK1 입력 (1출력)

CK1 입력 (0출력)

CK1 입력 (1출력 ; 1010직렬출력)

9

예제9-1 직렬 레지스터의 데이터 입/출력

입력방향

8비트 직렬 시프트레지스터

10

직렬입력/병렬출력 레지스터

디지털 시스템에서

• 직렬처리는 회로가 간단하고 (장거리 전송), 병렬처리는 속도가 빠

르다는 장점을 가지고 있다 (단거리 전송).• 입력도구에 따라서 직렬입력을 받아서 병렬로 데이터를 처리해야

하는 경우가 발생한다. (예) 키보드입력-프로세스 처리의 경우

11

예제 9-2

직렬입력을 받아 병렬로 출력하는 4 비트 레지스터의 동작

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9-3 병렬입력 시프트레지스터

PRset

CLR

PRset

CLR

PRset

CLR

PRset

CLR

CK

A B C D

A B C D 출력

입력

J

K

J

K

J

K

J

K

13

병렬입력 시프트레지스터

14

예제 9-3

병렬입력/직렬출력 레지스터

데이터 입력

15

병렬입력/병렬출력 레지스터

16

병렬 입/출력 레지스터의 동작

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9-4 양방향 시프트 레지스터

Data 는 직렬 입력선을 통해서 D0 (D3)로 입력

RIGHT 활성일 때 D0로 오른쪽 시프트 동작

LEFT 활성일 때 D3 를 통해서 왼쪽 시프트 동작

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시프트 레지스터의 시프트동작

PRset

CLR

PRset

CLR

PRset

CLR

PRset

CLR

CK

A B C DA B C D 출력

입력

J

K

J

K

J

K

J

K

1 0 0 1

1 0 01

1 00 1

CK 입력 (Data 병렬입력)

CK 입력 (Data 시프트)

CK 입력 (Data 시프트)

19

양방향 시프트레지스터의 동작

20

9-5 레지스터 카운터

10007

11006

11105

11114

01113

00112

00011

00000

Q3Q2Q1Q0CK

레지스터의 카운터 응용

존슨 카운터 (링 카운터) 카운터란 반드시 수학적인 순서의 나열이 아

니라 특정한 순서간의 관계를 명확히 구분할 수 있으면 성립된다.

4 비트 존슨 순차

118

1

1

1

1

0

Q3

19

117

1116

11115

1114

1113

112

11

00000

Q4Q2Q1Q0CK

5 비트 존슨 순차

21

존슨카운터

22

4비트 존슨카운터의 타이밍도

23

5비트 존슨카운터의 타이밍도

24

10비트 링 카운터

1

Q7

1

Q6

1

Q2

1

Q1

1

Q0

18

Q8

19

7

6

15

14

13

2

1

0

Q9Q5Q4Q3CK

25

예제 9-6 10비트 링 카운터의 타이밍도

10비트 링 카운터의

초기상태가

1010000000 일 때 출

력파형은1

1

초기상태

26

9-7 레지스터 응용

시간 지연 : 직렬데이터의 입력을 기다릴 때 주 클럭의 주기의 n배에 해당하는 지연을

발생시킬 수 있다.

한주기

8주기 지연효과 발생

27

예제 9-7

• 500 kHz 주파수 동작시 시

간 지연의 발생

• 입력데이터는 클럭 한주기

마다 오른쪽 출력단으로 시

프트되어 Q7에 나타나게

된다.

28

직렬-병렬 데이터 변환기

직렬형태의 데이터 : 1개의 전송선 (장거리 전송에 적합)병렬형태의 데이터 : n 개의 전송선 (단거리 전송에 적합)

0 1 0 0 1 0 0 1

결정상

비결정상

광디스크

트랙/피트

발광소자

수광소자

MO/CD/DVD/Bluray

29

직렬-병렬 변환기의 동작 타이밍도

30

키보드 인코더

링카운터→행변환

(조건;전원/Lock)

행선택

열선택→닫힌 스위

치 (눌린 키패드) →

인에이블 신호 발생

어느키가 눌렸는지에 대한 코드 발생

키보드의 버퍼 메모리 (레지스터) 로 데이터 전송