Mis on vahetusregister?

Digitaalsete vooluahelate puhul on nihkeregister mitmed klapid, mis põhinevad järjestikusel kellaajal. Flip-flops hõlbustab andmete liigutamist sisendist väljundisse, kasutades järjestikust loogikat. Kella, mis on ruudukujulise korduva laine kujul, kasutatakse andmete nihkeregistrite kaudu liikumise sünkroonimiseks, tekitades digitaalse signaali edastamisel lühikese viivituse. Kõige sagedamini kasutatakse erineva pikkusega nihkeregistreid paralleelandmete teisendamiseks jadaandmeteks, kuid neid võib kasutada ka andmevoo jaoks mikroprotsessorites või varjatud analoogandmete digitaalseks muutmiseks ja vastupidi.

Nihkeregistrid on suure kiirusega ahelad. Eelkõige liigutab nihkeregister andmebitte piki ahelat vasakule või paremale, olenevalt ahela spetsiifilisest struktuurist. Kõige lihtsamal kujul võtab nihkeregister andmed sisse esimeses etapis ja nihutab bitte ühe astme võrra vasakule või paremale, kui kell annab märku andmete edasiliikumise vajadusest. Registrid tuvastatakse pärast iga sisendi ja väljundi vahelist etappi saadaolevate ajutiste salvestuspesade arvu järgi. Ajutised salvestuspesad võimaldavad nihkeregistril andmesignaale edasi lükata, kuni kellasignaalid vastavad andmed edasi liiguvad. Näiteks 8-bitisel registril on kaheksa astet ja seega kaheksa ajutist salvestuspesa andmestringi bittide jaoks.

Struktuuriliselt on nihkeregistreid viis põhitüüpi. Serial-in/serial-out ja universaalsed paralleel-sisse-/parallel-out nihkeregistrid hõlbustavad andmete sisestamist ja väljastamist vastavalt jada- või paralleelkujul, ilma et oleks vaja teisendusi. Parallel-in/serial-out viitab nihkeregistritele, mis töötlevad paralleelseid andmeedastussisendeid ja teisendavad sellised edastused jadavormingus väljundiks. Serial-in/parallel-out nihkeregistrid on peaaegu identsed paralleelse sisse/jada-väljundiga, välja arvatud jadavormingus sisendandmed, mis on teisendatud paralleelvormingus väljundiks.

Helinaloendur on teatud tüüpi nihkeregistri struktuur, millel on korduvad või korduvad andmemustrid. Kui nihkeregister lõpetab andmestringi töötlemise ja suunab viimase etapi tagasi algsesse andmesisestusfaasi, tekib ringikujuline muster. Helinaloendureid kasutatakse siis, kui määratud kordusmustril on vaja konkreetset funktsiooni. Näiteks LED-ekraan, mis on seatud valitud kuvasid kordama, võib kasutada nihkeregistri jaoks rõngaloenduri struktuuri, nii et väljund kordub etteantud taktimpulsiga.

Arvutite algusaegadel kasutati arvutimälu jaoks mitmesaja astmega nihkeregistrit. Nihkeregistrite kasutamine asendas elavhõbeda viivitusliinid, kiirendades andmetöötlust ja võimaldades väiksemaid arvutikomponente ja välisseadmeid. Tänapäeval peetakse nihkeregistreid kui peamist arvutimälu vananenuks. Skeemiplaatidel on aga endiselt nihkeregistrid, et vähendada vajalike juhtmestike hulka, eriti kuvadraiverites, digitaal-analoogmuundurites ja jadaandmemälus.