시프트 레지스터

시프트 레지스터 (Shift Register)는 디지털 회로의 한 종류로, 여러 개의 플립플롭(Flip-Flop)을 직렬로 연결하여 구성되며, 데이터를 저장하고 한 클럭 사이클마다 데이터를 옆으로 이동시키는 역할을 수행한다. 시프트 레지스터는 데이터를 일시적으로 저장하거나, 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환하거나, 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하는 등 다양한 용도로 사용될 수 있다.

동작 원리:

시프트 레지스터는 클럭 신호에 동기화되어 동작한다. 각 플립플롭은 클럭 신호가 활성화될 때 입력 값을 받아 저장하고, 다음 클럭 신호가 활성화될 때 저장된 값을 다음 플립플롭으로 전달한다. 이러한 과정을 통해 데이터는 레지스터 내에서 한 칸씩 이동하게 된다.

종류:

시프트 레지스터는 데이터의 입력 및 출력 방식에 따라 여러 종류로 분류될 수 있다.

• 직렬 입력 직렬 출력 (Serial-In Serial-Out, SISO): 데이터를 직렬로 입력받아 직렬로 출력한다. 가장 기본적인 형태의 시프트 레지스터이다.
• 직렬 입력 병렬 출력 (Serial-In Parallel-Out, SIPO): 데이터를 직렬로 입력받아 병렬로 출력한다. 시리얼 통신 데이터를 병렬 데이터로 변환하는 데 사용된다.
• 병렬 입력 직렬 출력 (Parallel-In Serial-Out, PISO): 데이터를 병렬로 입력받아 직렬로 출력한다. 병렬 데이터를 시리얼 통신으로 전송하는 데 사용된다.
• 병렬 입력 병렬 출력 (Parallel-In Parallel-Out, PIPO): 데이터를 병렬로 입력받아 병렬로 출력한다. 데이터 저장 및 전송에 사용된다.
• 양방향 시프트 레지스터 (Bidirectional Shift Register): 데이터를 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동시킬 수 있다.

활용:

시프트 레지스터는 다양한 디지털 시스템에서 사용된다.

• 데이터 저장: 일시적인 데이터 저장소로 사용될 수 있다.
• 데이터 변환: 직렬 데이터를 병렬 데이터로, 또는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하는 데 사용된다.
• 지연 회로: 데이터를 특정 시간만큼 지연시키는 데 사용된다.
• 수학적 연산: 곱셈, 나눗셈과 같은 간단한 수학적 연산을 수행하는 데 사용될 수 있다.
• 통신 시스템: 시리얼 통신과 같은 통신 시스템에서 데이터 송수신에 사용된다.
• 디지털 필터: 디지털 신호 처리에서 필터링 기능을 구현하는 데 사용될 수 있다.
• 의사 난수 발생기 (Pseudo-Random Number Generator, PRNG): 의사 난수를 생성하는 데 사용될 수 있다. 특히 선형 피드백 시프트 레지스터(Linear Feedback Shift Register, LFSR)가 널리 사용된다.