Registros de Desplazamiento y Circuitos Secuenciales Fundamentales

Registro de Desplazamiento

Un registro de desplazamiento es un circuito digital secuencial, lo que significa que los valores de sus salidas dependen tanto de sus entradas actuales como de los valores anteriores. Consiste en una serie de biestables, generalmente de tipo D, conectados en cascada (Fig. 1), que basculan de forma síncrona con la misma señal de reloj.

Tipos de Registros de Desplazamiento

Dependiendo del tipo de entradas y salidas, los registros de desplazamiento se clasifican como:

• Serie-Serie: Solo la entrada del primer flip-flop y la salida del último son accesibles externamente. Se emplean como líneas de retardo digitales y en tareas de sincronización.
• Paralelo-Serie: Son accesibles las entradas de todos los flip-flops, pero solo la salida del último. Normalmente, también existe una entrada serie que solo altera el contenido del primer flip-flop, pudiendo funcionar como los del grupo anterior.
• Serie-Paralelo: Son accesibles las salidas de todos los flip-flops, pero solo la entrada del primero. Este tipo y el anterior se emplean para convertir datos serie en paralelo y viceversa, por ejemplo, para conexiones serie como el RS232.
• Paralelo-Paralelo: Tanto las entradas como las salidas son accesibles. Se usan para cálculos aritméticos.

Aplicaciones de los Registros de Desplazamiento

Además de la conversión serie-paralelo y paralelo-serie, los registros de desplazamiento tienen otras aplicaciones típicas:

• Generador pseudoaleatorio: Se construye con un registro de desplazamiento, realimentando a la entrada una combinación de varias salidas, normalmente un OR exclusivo entre ellas.
• Multiplicador serie: Se realiza la multiplicación mediante sumas y desplazamientos. Un ejemplo es el 74LS384.
• Registro de aproximaciones sucesivas: Se usa en conversores A/D. Se van calculando los bits sucesivamente, empezando por el más significativo. Mediante un conversor DAC se compara la entrada analógica con los resultados parciales, generando el siguiente bit.
• Retardo: Se pueden utilizar para retardar un bit un número entero de ciclos de reloj (consiste simplemente en un conjunto de biestables en cascada, tantos como ciclos de reloj deseemos retardar los bits).

Construcción de Registros de Desplazamiento

Los registros de desplazamiento se pueden construir de la siguiente manera, en caso de no disponer de ellos y sí de otros circuitos combinacionales y secuenciales:

Contadores Síncronos

En este tipo de biestables, la señal de reloj externa se conecta a todos los biestables. Con ello se consigue que todos los biestables evolucionen a la vez, y por lo tanto no se produzcan tiempos de retardo ni transitorios.

Contadores Asíncronos

En este tipo, la señal de reloj se conecta solo al primer biestable, mientras que las otras entradas se conectan a la salida del biestable anterior.

Ampliación de Contadores

Consiste en conectar en cascada tantos biestables como número de bits que queramos que tenga el contador, llevando la señal de reloj externa al primero de ellos y la salida de cada biestable a la entrada del reloj siguiente.

Secuencias de Tiempo

En un contador digital de salida binaria, el retraso que se forma al activarse cada flip-flop a determinado pulso de reloj, en realidad es una división de frecuencia.

El reloj digital utiliza los contadores como divisores de frecuencia y acumuladores de cuenta.

La Unidad de Memoria

Los registros de un computador digital pueden ser clasificados como de tipo operacional o de almacenamiento. Un circuito operacional es capaz de acumular información binaria en sus flip-flops y, además, tiene compuertas combinacionales capaces de realizar tareas de procesamiento de datos.

Memoria de Acceso Aleatorio (RAM)

Es la memoria desde donde el procesador recibe las instrucciones y guarda los resultados. Es el área de trabajo para la mayor parte del software de un computador.