串行輸入 – 串行輸出 （SISO） 移位寄存器

以下電路顯示了由D觸發器制成的串行輸入-串行輸出移位寄存器的結構：

該移位寄存器在串行數據輸入端僅接受一位數據。每次Clk輸入接收到有效的觸發信號時，它都會橫向移動到下一個D觸發器。觸發器中的有效觸發信號可以是上升沿（即從數字狀態0 到 1 ↑ 的變化）或下降沿（從 1 到 0 ↓ 的變化）。在本教程中，我們使用觸發器，通過上升沿信號觸發。

如您所見，上述電路有四個D觸發器。假設您將數字 1

放入串行數據輸入中。輸入位需要四個上升沿信號才能到達串行數據輸出。您可以在下面的SISO移位寄存器時序圖中看到位的移動：

串行輸入 – 并行輸出 （SIPO） 移位寄存器

這種類型的移位寄存器與我們上面看到的SISO寄存器非常相似，但不同之處在于SIPO移位寄存器具有多個輸出。該移位寄存器具有來自每個觸發器的輸出引腳，以便您可以并行訪問這些位。讓我們看看它的電路：

該電路在串行數據輸入中一次接收一位。每當D觸發器中的Clk輸入收到上升沿信號時，該位都會從一個觸發器移動到另一個觸發器 - 從左到右。

由于 SIPO 版本具有并行輸出 Q0、Q1、Q2 和

Q3，因此您不必等待輸入位到達最后一個觸發器即可使用;它將在第一個觸發信號的Q3輸出端，在Q2中在第二個觸發信號中，第三個信號在Q1輸出端，最后在Q0中具有第四個上升沿。您有以下行為：

SIPO寄存器的一個常見實際示例是向Arduino或其他微控制器添加更多輸出引腳。例如，使用帶有Arduino的74HC595查看此示例。

并行輸入 – 串行輸出 （PISO） 移位寄存器

該移位寄存器具有并行輸入，這意味著位同時分別加載到每個觸發器上。與輸入相反，輸出具有串行格式，這意味著每次觸發觸發器時僅輸出一位。

上述電路由四個D觸發器組成，其中時鐘信號在所有Clk輸入之間共享。每個D輸入都連接到多路復用器，多路復用器接收位輸入（IN0，IN1，IN2，IN3）和前一個觸發器的輸出（從左到右）。由于第一個觸發器缺少先前的觸發器，因此多路復用器的一個輸入放置在數字1中。

對于這種類型的寄存器，不需要上升沿信號來并行加載寄存器，因為輸入中已經存在位。但是，如果考慮上述具有四個觸發器的電路，則需要四個上升沿來卸載數據。這將從

IN0 中的位開始，然后是 IN1 中的位，然后是 IN2，最后是 IN3。這里有一個帶有時序圖的示例：

并行輸入 – 并行輸出 （PIPO） 移位寄存器

這種類型的移位寄存器充當多位臨時存儲設備。看看它的電路，試著猜測為什么。

您可能已經觀察到，在PIPO移位寄存器中，D觸發器沒有通過D輸入和Q輸出連接在一起。相反，它們只共享時鐘信號。

并行輸入對應于每個觸發器的每個D輸入（D0，D1，D2，D3）。由于每個觸發器在Clk輸入中具有相同的時鐘信號，因此每個觸發器將同時觸發。發生這種情況時，并行輸入中的所有位將同時移動到并行輸出（Q0、Q1、Q2、Q3）。換句話說，要傳輸整個數據集，您只需要一個觸發信號。

該電路不符合移位寄存器的條件，因為它實際上不會移位。但是，在一個輸出和下一個輸出之間有一些額外的邏輯門，您可以并行加載數據，移動數據，然后以并行格式獲取數據的移位版本。