labview移位寄存器的工作原理 寄存器的工作原理是什么

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移位寄存器是什么?

移位寄存器是一种用于在数字电路中实现数据位移操作的特殊寄存器。以下是实现移位操作的一般步骤：bwF星座分析

1. 确定移位方向：首先确定要进行的位移方向，可以是向左移位（左移）或向右移位（右移）。bwF星座分析

2. 准备数据：将需要进行位移操作的数据加载到移位寄存器中。bwF星座分析

3. 移位操作：根据选择的移位方向，对寄存器中的数据进行移位操作。在左移时，每个位都向左移动一位，最左侧的位丢失，右侧补0。在右移时，每个位都向右移动一位，最右侧的位丢失，左侧补0或者保留原来最左侧的位。bwF星座分析

4. 重复移位（可选）：如果需要连续进行多次位移操作，可以重复执行第三步。bwF星座分析

5. 提取结果：完成所需的移位操作后，可以从移位寄存器中提取结果进行后续处理或使用。bwF星座分析

需要注意的是，具体实现移位操作的方法会依赖于使用的硬件或编程语言。例如，在数字电路中，可以使用移位寄存器和逻辑门实现移位操作；在软件开发中，可以使用移位运算符或位操作来实现移位操作。bwF星座分析

希望对您有所帮助！如果还有其他问题，请随时提问。

寄存器结构及工作原理

CPU中有很多的寄存器，有临时保存数据的通用寄存器，也有专门保存指令编码或者指令地址的寄存器。它们都有存储信息的能力。 那在这一节，我们就来分析这些寄存器是如何实现的。bwF星座分析

在CPU当中用来存放信息的非常重要的部件就是通用寄存器。比如说零号通用寄存器，在mips的体系结构中，它就是一个32位的寄存器，从电路实现上来说这32个比特都是同样的。bwF星座分析

我们来看其中一个，它就可以用左下这样一个结构来实现。这个结构就是我们将要介绍的D触发器。bwF星座分析

触发器是具有存储信息能力的基本单元，它有很多种类型，D触发器是其中一种。bwF星座分析

其实触发器也没有那么神秘，它也是由与或非这样的逻辑门构成的。bwF星座分析

仅就D触发器而言，以后有很多的实现方式，在这里我们就不深入到它的内部实现细节，而重点关注它对外提供的功能。这个D触发器主要有这三个接口，一个数据输入，一个数据输出和一个时钟输入。bwF星座分析

它的功能表现是这样的，在时钟clock的上升沿，也就是clock从低电平变为高电平，也可以说是从0变到1的时候，这是一个很短的时间，在这时D触发器会采样输入端口D的值，经过一段很短的时间会将这个值传送到输出端口Q。在其它的时候也就是不在时钟信号的上升沿的时候，无论输入端口D如何变化，其输出端口Q的值都是保持不变的。bwF星座分析

当然这样说起来还是很抽象，我们通过一个形象化的描述来做进一步的说明。bwF星座分析

就好比我们平常使用的照相机，我们把镜头比作D触发器的输入端D，拍照的快门比作时钟端clock。这台相机内部带有无线传输的模块，可以将其拍摄的照片传送到一个显示器上，这个显示器就好比D触发器的输出端Q，那这样我们就把D触发器比作这个照相机和这个显示器。当按下照相机的快门后，照相机会拍一张照片，过一秒钟后显示器上显示出这张照片，对于D触发器来说，这就叫做 clock-to-Q 的时间，也就是从时钟的上升沿到来开始直到数据出现在输出端为止，这个时间是属于D触发器自身的特性。那对于这个D触发器所在的整个芯片还有一个重要的特性就是时钟频率，在这里就好比我们约定每十秒钟会来按一次快门，那这个系统的时钟频率就是零点一赫兹。bwF星座分析

最后我们再给这一套由相机和显示器构成的D触发器加上一个输入也就是另一台显示器，这样就会拍摄左边这台显示器上的画面， 并将它显示在右边这台显示器上。bwF星座分析

那好，现在我们就假设十秒钟到了，我们会按动一次快门，按动快门后照相机会拍摄下左边这台显示器上的画面，并在一秒钟后将拍摄的照片传送到右边这台显示器上，这个过程就体现了在时钟的上升沿D触发器采用输入端的信号，并在时钟上升沿之后 clock-to-Q 的时间，将采样的信号从输出端口送出来，那之后输入端也就是左边这台显示器上的画面可能会发生变化，但是只要不按动快门，右边显示器上的内容是不会发生变化的。也就是在下一个时钟上升沿来临之前无论输入怎么变化，输出都不会发生变化。bwF星座分析

现在假设十秒钟又到了，我们要按动一次快门。需要注意的是就和现实中的照相一样，在按动快门的前后很短的时间内通过镜头看到的画面不应该发生变动，否则就可能造成拍出的照片是模糊的。对于D触发器来说，在时钟上升沿前后很短的时间内，输入端的信号也不能发生变化，否则就可能造成无法正确的采样。那么这也是D触发器的一个重要的特性，要求输入信号在时钟上升沿之前有一段很短的稳定时间，很短的稳定时间称为Setup时间，在时钟上升沿之后也需要有一段很短的稳定时间，称为hold时间。bwF星座分析

好我们假设在这一次按动快门时左边显示器上的画面是稳定的，bwF星座分析

现在我们来按动快门，再过一秒钟，这次采样的信号就被送到了输出端。这就是一个D触发器简单的工作原理。bwF星座分析

我们再来看一看两个D触发器相连的情况，左边这个A相机就是第一个触发器，它的输出连到了右边这个B相机的输入，我们还是用同样的约定，每隔十秒钟来按动一次快门，那当十秒钟到了的时候，这两台相机的快门会被同时按动。bwF星座分析

一秒钟后，它们的输出画面都发生了改变。但我们要注意的是A相机拍摄下来的这个绿叶是经过了clock-to-Q时间才传送到了它的输出。而在此之前B相机已经拍摄到了A相机此前的输出，也就是现在显示在最右边的显示器上的这个红色的叶子。所以我们要注意的是这两个相连的相机虽然是同时按动了快门，但并不意味着最左边的画面（绿色叶子）会一直传递到最右边的显示器上，而是将左边的相机之前存储的画面（红色叶子）依次向右传递。那么在一个复杂的系统中是有很多的D触发器用各种不同的方式相连，这样就可以在不同的触发器中存放不同的信息，并且可以在时钟的控制下进行传递，而同样在时钟上升沿没有到来的时候，无论输入发生什么样的变化都不会影响到后面触发器的输出。bwF星座分析

通过这个例子，我们应该对D触发器的行为有了更加深入的了解。我们再来看这些解释的时候应该不会觉得那么的陌生。bwF星座分析

我把刚才说的这个过程用一个时序图的方式表达出来。bwF星座分析

第一行是时钟信号，它是有规律的进行变化，两个上升沿之间的间隔时间就称为时钟周期。bwF星座分析

输入信号D则可能在任何时候发生变化。比如在这个时候（红色箭头）它由0变到了1，但是因为时钟上升沿没有到来，所以输出端Q并没有发生变化。直到时钟上升沿到来的时候（图中第一条红色虚线），D触发器会采样输入端的信号，并经过很短的clock-to-Q的时间在输出端体现出来，因为这时候输入端D(in)是1，所以输出端D(out)也变成了1。然后时间再继续，在这个时钟周期内，输入D(in)又发生了变化（蓝色箭头），由1变成了0，但是同样输出端Q(out)没有发生变化，直到下一个时钟上升沿到来，采样到了新的输入端的指令，再经过Clock-to-Q输出端也变成了0，这就是一个D触发器的基本工作行为。bwF星座分析

那我们如果把很多个D触发器组合起来，比如就是这32个D触发器，那就可以构成一个32位的寄存器，当然这只是一个很简单的原理性实现。用这样一个32位的寄存器就可以做成CPU当中的一个通用寄存器，用同样的方法可以作出其它的通用寄存器以及PC，IR 这样的寄存器，再将这些寄存器与由逻辑门构成的电路相连， 就构成了我们这个复杂的CPU了。bwF星座分析

原文链接： 4.3 寄存器的基本原理 - houhaibushihai (cnblogs.com)

寄存器的工作原理

寄存器的功能十分重要，CPU对存储器中的数据进行处理时，往往先把数据取到内部寄存器中，而后再作处理。外部寄存器是计算机中其它一些部件上用于暂存数据的寄存器，它与CPU之间通过“端口”交换数据，外部寄存器具有寄存器和内存储器双重特点。有些时候我们常把外部寄存器就称为“端口”，这种说法不太严格，但经常这样说。bwF星座分析

外部寄存器虽然也用于存放数据，但是它保存的数据具有特殊的用途。某些寄存器中各个位的0、1状态反映了外部设备的工作状态或方式；还有一些寄存器中的各个位可对外部设备进行控制；也有一些端口作为CPU同外部设备交换数据的通路。所以说，端口是CPU和外设间的联系桥梁。CPU对端口的访问也是依据端口的“编号”（地址），这一点又和访问存储器一样。不过考虑到机器所联接的外设数量并不多，所以在设计机器的时候仅安排了1024个端口地址，端口地址范围为0--3FFH。bwF星座分析

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