Register

Oleh Wayan Suparta, PhD

Prodi Informatika

Universitas Pembangunan Jaya

Pertemuan 12: INF203 (3 SKS)

Sub Pokok Bahasan: Latch (Memalangi)

Register

Penggunaan Register

Shift Register

Capaian Pembelajaran • Mampu memahami fungsi dan cara kerja rangkaian register

serta penerapannya pada produk seperti latch.

Latch versus Register

Latch

simpan data ketika clock dalam kondisi rendah

D

Clk

Q D

Clk

Q

• Register

simpan data ketika clock naik

Clk Clk

D D

Q Q

Latches

Latch-Based Design

• N latch is transparent

when f = 0 • P latch is transparent

when f = 1

N Latch

Logic

Logic

P Latch

f

Timing Definitions

t

CLK

t

D

t c 2 q

t hold t su

t

Q DATA STABLE

DATA STABLE

Register

CLK

D Q

Register adalah rangkaian logika yang digunakan untuk

menyimpan data. Dengan kata lain, register adalah rangkaian

yang tersusun dari satu atau beberapa flip-flop yang

digabungkan menjadi satu.

Flipflop disebut juga sebagai register 1 bit.

Jadi untuk menyimpan 4 bit data, register harus terdiri dari 4

buah flipflop.

Beberapa fungsi register:

mengambil data dari register

menyimpan/memuat data baru ke register (serial atau paralel)

menggeser data dalam register (kiri atau kanan)

Register

Register Sederhana

Tidak ada gerbang luar/tambahan.

Contoh: register A 4-bit. Data 4-bit baru dimuat setiap siklus clock.

A3

CLK

A1 A0

D

Q

D

Q Q

D

A2

D

Q

I3 I1 I0 I2

Register dengan load Parallel

Alih-alih memuat register pada setiap pulsa

jam, kami mungkin ingin mengontrol kapan

memuat.

Memuat register: transfer informasi baru ke

register. Membutuhkan input kontrol beban.

Pemuatan paralel: semua bit dimuat secara

bersamaan.

Perhatikan gambar berikut:

A0

CLK

D Q

Load

I0

A1 D Q

A2 D Q

A3 D Q

CLEAR

I1

I2

I3

Load'.A0 + Load. I0

Sirkuit sekuensial dapat terdiri dari register (memori) dan sirkuit kombinasi.

Register Combin-

ational

circuit

Clock

Inputs Outputs

Next-state value

Input eksternal dan status register sekarang menentukan

status register berikutnya dan output eksternal, melalui

sirkuit kombinasional.

Sirkuit kombinasional dapat diimplementasikan dengan

salah satu metode yang tercakup dalam komponen MSI

dan Perangkat Logika yang Dapat Diprogram.

Penggunaan Register

Fungsi lain dari register, selain penyimpanan, adalah untuk menyediakan pergerakan data.

Setiap tahap (flip-flop) dalam register geser mewakili satu bit penyimpanan, dan kemampuan pergeseran register memungkinkan perpindahan data dari tahap ke tahap dalam register, atau masuk atau keluar dari register pada saat aplikasi pulsa clock.

Terdapat 4 macam shift register:

• PIPO (Parallel In - Parallel Out)

• PISO (Parallel In - Serial Out)

• SISO (Serial In - Serial Out)

• SIPO (Serial In - Parallel Out)

Shift Registers (Register Geser)

1. Parallel In Parallel Out (PIPO) Perhatikan gambar berikut :

• A, B, C, dan D adalah sinyal masukan. Saat clock (pemicu)

diaktifkan (Logika 1), maka data yang ada akan dikeluarkan

secara bersama-sama ke Q3, Q2, Q1, dan Q0.

• Saat clock kembali tidak dipicu (Logika 0), maka apapun

masukannya, keluaran Q akan tetap.

2. Parallel In – Serial Out (PISO)

(a).

(b).

3. Register Geser (SISO) Menerima data secara serial - sedikit demi sedikit - dan juga

menghasilkan output secara serial.

Saat sinyal clock diberikan pertama kali, data dari Si masuk ke flipflop A, pada saat clock kedua, data dari flipflop A masuk ke flipflop B, demikian seterusnya, sampai keluar ke So.

Jadi pada register SISO untuk membaca data pertama kali dibutuhkan jumlah clock yang sama banyak dengan jumlah flipflop yang ada pada register (dalam hal ini adalah empat).

Q0

CLK

D

C

Q

Q1 Q2 Q3 Serial data

input

Serial data

output D

C

Q D

C

Q D

C

Q

A B C D

Contoh: SISO

Aplikasi: Transfer data serial dari satu register ke register lainnya.

Shift register A Shift register B SI SI SO SO

Clock

Shift control

CP

Wordtime

T1 T2 T3 T4 CP

Clock

Shift

control

Contoh transfer secara serial.

Timing Pulse Shift register A Shift register B Serial output of B

Initial value 1 0 1 1 0 0 1 0 0

After T1 1 1 0 1 1 0 0 1 1

After T2 1 1 1 0 1 1 0 0 0

After T3 0 1 1 1 0 1 1 0 0

After T4 1 0 1 1 1 0 1 1 1

Q0

CLK

D

C

Q

Q1

D

C

Q

Q2

D

C

Q

Q3

D

C

Q Data input

D

C CLK

Data input

Q0 Q1 Q2 Q3

SRG 4

Logic symbol

4. Serial In Parallel Out (SIPO)

Bit dimasukkan secara bersamaan, tetapi outputnya serial.

D0

CLK

D

C

Q

D1

D

C

Q

D2

D

C

Q

D3

D

C

Q

Data input

Q0 Q1 Q2 Q3

Serial

data

out

SHIFT

SHIFT.Q0 + SHIFT'.D1

Logic symbol

C CLK

SHIFT/LOAD

D0 D1 D2 D3

SRG 4 Serial data out

Data in

Input dan output simultan dari semua bit data.

Q0

CLK

D

C

Q

Q1

D

C

Q

Q2

D

C

Q

Q3

D

C

Q

Parallel data inputs

D0 D1 D2 D3

Parallel data outputs

5. Register Geser 2 Arah (B2R)

Data dapat digeser ke kiri atau kanan, menggunakan garis kontrol KANAN / KIRI (atau hanya KANAN) untuk menunjukkan arah.

CLK

D

C

Q D

C

Q D

C

Q D

C

Q

Q0

Q1 Q2 Q3

RIGHT/LEFT

Serial

data in

X = RIGHT.Q0

+ RIGHT'.Q2

W X Y Z

Register geser dua arah 4-bit dengan beban paralel

CLK

I4 I3 I2 I1

Serial

input for

shift-right

D

Q

D

Q

D

Q

D

Q Clear

4x1

MUX

s1

s0 3 2 1 0

4x1

MUX

3 2 1 0

4x1

MUX

3 2 1 0

4x1

MUX

3 2 1 0

A4 A3 A2 A1

Serial

input for

shift-left

Parallel inputs

Parallel outputs

Mode control

Mode Control

s1 s0 Register Operation

0 0 No change0 1 Shift right1 0 Shift left1 1 Parallel load

Sebagian besar operasi di komputer digital dilakukan secara paralel. Operasi serial lebih lambat tetapi membutuhkan lebih sedikit peralatan.

Penjumlah serial adalah seperti berikut. A A + B.

FA x y z

S

C

Shift-register A Shift-right

CP

SI

Shift-register B

SI External input SO

SO

Q D

Clear

Sebuah aplikasi – B2R

A = 0100; B = 0111. A + B = 1011 disimpan di A setelah pulsa ke 4.

Initial: A: 0 1 0 0

B: 0 1 1 1 Q: 0

Step 1: 0 + 1 + 0

S = 1, C = 0 A: 1 0 1 0

B: x 0 1 1 Q: 0

Step 2: 0 + 1 + 0

S = 1, C = 0 A: 1 1 0 1

B: x x 0 1 Q: 0

Step 3: 1 + 1 + 0

S = 0, C = 1 A: 0 1 1 0

B: x x x 0 Q: 1

Step 4: 0 + 0 + 1

S = 1, C = 0 A: 1 0 1 1

B: x x x x Q: 0

Pencacah Register Geser

Shift register counter: register geser dengan output serial terhubung kembali ke input serial.

Mereka diklasifikasikan sebagai penghitung karena mereka memberikan urutan secara tertentu.

Dua tipe umum: penghitung Johnson dan penghitung Cincin.

1. Nyatakan I/O dalam tabel kebenaran dan gambar rangkaian

SISO

SIPO

PISO

PIPO

Register Geser Bidirectional (B2R)

2. Jelaskan cara kerja register geser dua arah

3. Jelaskan cara kerja penghitung Cincin (Ring Counter)

4. Gambarkan dan terangkan model pergeseran dalam Shift

register.

5. Gambarkan ilustrasi aliran data pada register geser PIPO 4 bit.

6. Pada register buffer menggunakan rangkaian D flip-flop,

bagaimanakah keluaran dari D flip-flop bila input high dan

low. Gambarkan dalam tabel kebenaran.

LATIHAN 12