REGISTER

BAB 6

REGISTER

PENDAHULUAN

Register adalah adalah sekelompok flip-flop yang dapat menyimpan informasi biner yang terdiri dari bit majemuk. Register dengan n flip-flop mampu menyimpan informasi sebesar n bit. Ada dua jenis utama register : register penyimpan (storage register), yang digunakan hanya untuk menyimpan data, dan register geser (shift register), suatu rangkaian untuk menyimpan dan menggeser (atau memanipulasikan) data. Dalam bagian ini akan diuraikan operasi suatu register geser.

REGISTER GESER

Register ini mempunyai banyak pemakaian dalam perencanaan sistem digital dan tersedia dalam bentuk IC sebagai fungsi MSI. Diagram logika suatu register geser empat bit ditunjukkan pada gambar, terdiri dari empat flip-flop menurut waktu dengan masukan D. Register ini digunakan untuk menyimpanan sementara suatu data sebesar empat bit. Data dapat dipindahkan ke dalam atau ke luar register dengan cara yang berlainan yang diatur oleh sinyal pengatur P, SR dan SL. Register geser dapat dibedakan atas 5 jenis yaitu :

1. Register Seri-masuk, Paralel-keluar (Series-in, Paralel-out = SIPO)

Flip-flop dapat dihapuskan dengan menggunakan "0" ke masukan hapus (clear) (ketika enable preset rendah) sehingga setiap keluaran Q₀, Q₁, ....., Q₄ sama dengan 0. Kemudian Cr disamakan dengan 1 dan Pr ditahan tetap pada 1 (dengan mempertahankan enable preset pada 0). Rentetan data seri dan jam sinkron sekarang dimasukkan. Bit yang paling kurang signifikan (LSB) dimasukkan ke dalam selot master FF4 ketika CK berubah dari 0 ke 1 dengan bantuan FLIP-FLOP jenis-D. Sesudah pulsa jam, 1 dipindahkan ke selot slave FF4 dan Q₄ = 1, sedang keluaran lain tetap pada 0.

Pada pulsa jam kedua, kedudukan Q₄ dipindahkan ke selot master dari FF3 dengan pertolongan FLIP-FLOP S-R. Secara simultan, bit berikutnya (1 dalam kata 01011) masuk ke master dari FF4. Setelah pulsa jam kedua, bit dalam masing-masing master berpindah ke masing-masing  slave-nya dan Q₄ = 1, Q₃ = 1, dan keluaran lainnya tetap 0. Pembacaan register setelah masing-masing pulsa diberikan dalam tabel 1. Misalnya, setelah pulsa ketiga, Q₃ telah menggesert ke Q₂, Q₄ ke Q₃, dan bit masukan ketiga (0) telah masuk FF4, sehingga Q₄ = 0. Kita  dengan mudah mengikuti prosedur ini dan kita lihat, bahwa dengan meregistrasikan tiap bit dalam MSB FLIP-FLOP dan kemudian menggeserkan ke kanan untuk memberikan peluang pada digit berikutnya, kita masukan telah terpasang dalam register setelah pulsa jam ke-n (untuk kode n-bit). Sudah tentu pulsa-pulsa jam harus berhenti sementara kata diregistrasikan. Tiap keluaran didapatkan pada baris yang terpisah, dan mereka dapat dibaca secara simultan. Karena data masuk ke dalam sistem secara seri dan keluar secara paralel, reggister ini merupakan konverter seri-ke-paralel. Juga dinamakan register seri-masuk (in) paralel-keluar (out) (SIPO). Suatu kode-temporal (susunan bit menurut waktu) telah berubah menjadi kode-spatial (informasi  yang disimpan dalam memori statis).

Pulsa Jam	BIT KATA	q 4	q3	q2	q1	q0
1	1	1	0	0	0	0
2	1	1	1	0	0	0
3	0	0	1	1	0	0
4	1	1	0	1	1	0
5	0	0	1	0	1	1

FLIP-FLOP  master-slave dipergunakan karena masalah perpacuan antara tingkat-tingkat (seksi 7-3). Kalau semua FLIP-FLOP berubah berubah keadaannya secara bersamaan, maka akan terjadi keadaan mendua, yakni data yang mana yang harus dipindahkan dari tingkat sebelumny. Misalnya, pada pulsa jam ketiga, Q₄ berubah dari 1 ke 0, dan akan timbul pertanyaan apakah Q₃ akan mewnjadi 1 atau 0. Sehinggga diperlukan agar Q₄ tetap pada 1 sampai bit ini masuk ke FF3, dan baru kemudian boleh berubah menjadi 0. Konfigurasi master-slave-lah yang memungkinkan aksi tersebut. Kalau dalam gambar 7-8, masukan J(K) dinamakna S(R) dan kalau hubungan umpan-balik (tebal) dihapuskan makan akan dihasilkan suatu FLIP-FLOP master-slaveS-R. TI-164 merupakan register-register SIPO 8-bit dengan masukan yang digerbang (enable).

2. Register Seri-MAsuk, Seri-keluar (SISO = Series-in, Series-out)

Kita dapat mengambil keluaran pada Q₀ dan dibaca register secara seri, kalau kita berikan n pulsa jam, untuk kata n-bit. Setelah pulsa ke-n tiap-tiap FLIP-FLOP membaca 0. Perhatikan, bahwa  laju jam penggeseran-keluar dapat lebih besar atau lebih kecil dari pada frekuensi pulsa asli. Sehingga, di sini suatu metode untuk mengubah waktu pulsa dari kode biner, suatu proses yang dinamakan penyanggaan (buffering).

Paket MSI TI-91 merupakan register SISO 8-bit dengan masukan yang diberi gerbang dan keluaran komplementer. Karena serpih SISO hanya memerlukan satu masukan data dan satu keluaran data, tidak tergantung kepada jumlah bit yang disimpan, sehingga suatu register-register yang sangat panjang (misalnya, 1.024 bit) mungkin dilaksanakan dengan LSI (Seksi 9-1).

3. Register Paralel-masuk, Seri-keluar (PISO = Parallel-in, Series-out)

Anggalah suatu situasi di mana bit-bit kata diperoleh secara paralel, misalnya pada keluaran dari suatu ROM (Seksi 6-9). Diinginkan untuk memperagakan kode ini, misalnya 01011, dalam bentuk seri.

LSB deberikan kepada Pr₀, bit 2¹ kepada Pr₁, . . . , sehingga Pr₀ =  1, Pr₁ =  1, P_r = 0, Pr₃ = 1, dan Pr₄ = 0. Pertama register dihapuskan dengan  Cr = 0, dan kemudian Cr = 1. Pada masukan preset enable keadaan 1 mengaktifkan semua gerbang NAND masukan ke-k, di mana Pr_k = 1. Preset dari FLIP-FLOP ke- k bersangkutan sama dengan Pr = 0,  dan tingkat ini dengan demikian preset ke 1 (tabel 7-2). Dalam ilusstrasiini FF0, FF1, dan FF3 preset dan kata masukan 01011 dituliskan ke dalam register, semua bit dalam kedudukan paralel, oleh pulsa preset enable.

seri pada Q₀ dengan menggunakan lima pulsa jam. Ini dinamakan konverter paralel-ke-seri, atau spatiaal-ke-temporal. Paket TI-165 merupakan register 8-bit paralel-masuk, seri-keluar (PISO).

4. Register Seperti diterangkan di atas, kata yang disimpan dapat dibaca secara Paralel-masuk, Paralel-keluaran (PIPO = Paralel-in, Paralel-out)

Seperti diterangkan di atas, data dimasukkan dengan memasukkan 1 pada preset enable, atau terminal tulis. Kemudian dapat diperoleh dalam bentuk paralel pada keluaran Q₀, Q₁, . . . . kalau diinginkan untuk membaca register pada suatu waktu yang tertentu, masing-masing keluaran Q_k dimasukkan ke salah satu masukan dari gerbang AND dua-masukan N_k, dan masukan kedua dari masing-masing AND dirangsang oleh pulsa baca. Keluaran N_k sama dengan 0, kecuali untuk periode pulsa, dimana ia membaca 1 kalau Q_k = 1. (Gerbang N_k tidak ditunjukkan dalam gambar 7-11)

Perhatian, bahwa dalm penggunaan ini sistem tidak bekerja sebagai reggister geser karena tidak ada jam yang diperlukan (dan tidak ada masukan seri). Masing-masing FLIP-FLOP-FLOP hanya digunakan sebagai pengingat baca/tulis 1-bit yang terisolir.

5. Register Geser-Kanan, Geser-Kiri (Dua-Arah)

Beberapa register-register komersial diperlengkapi dengan gerbang yang memungkinkan penggeseran data dari kanan ke kiri maupun pada arah sebaliknya. Salah satu penggunaan sistem demikian adalah untuk membentuk perkalian atau pembagian oleh pembilang 2, seperti sekarang akan diterangkan. Mula-mula anggaplah register geser-kanan seperti gambar 7-11 dan bahwa masukan serinya diberikan rendah.

Misalkan bahwa suatu angka biner disimpan dalam register geser, dengan bit yang paling kurang signifikan disimpan dalam FF0. Sekarang berikan satu pulsa jam. Tiap bit sekarang bergerak menuju tempat signifikan lebih rendah berikutnya, dan kemudian dibagi 2. Angka tersebut sekarang yang disimpan dalam register setengah dari angka asli, asalkan FF0 aslinya 0. Karena bit 2⁰ hilang pada saat menggeser ke kanan, maka kalau FF0 aslinya berkeadaan 1, sesuai dengan angka desimal 1, sesudah penggeseran register berada dalam kesalahan sebesar angka desimal 0,5. Pulsa jam berikutnya mengakibatkan pembagian 2 berikutny, dan seterusnya.

Sekarang Anggalah bahwa sistem dikawatkan demikian sehingga tiap-tiap pulsa jam mengakibatkan penggeseran ke kiri. Masing-masing bit sekarang bergerak menuju digit dengan signifikan lebih besar, dan angkanya sekarang disimpan dengan perkalian oleh 2.

Diagram logika untuk TI-194 register-register dua-arah 4-bit ditunjukkan dalam Gambar 7-12. Ini merupakan register universal karena ia dapat berfungsi dalam semua mode yang dibahas dalam seksi ini; SIPO, SISO, PISO, PIPO, dan sebagai register dua-arah. Ia mempunyai dua masukan kendali, S₀ dan S₁, yang memungkinkan empat mode operasi yang didaftar dalam tabel 7-4, dapat dilaksanakan. Register geser universal 8-bit TI-198 mempunyai susunan yang sama seperti yang ditunjukkan dalam gambar 7-12. Ia mempunyai ekivalen 87 gerbang, dalam paket 24-kaki.

Baris Penundaan Digital

Suatu register dapat digunakan untuk memasukkan waktu tunda D ke dalam sistem, di mana D merupakan perkalian bulat dari suatu periode jam T. Sehingga suatu rentetan pulsa masukan muncul pada keluaran dari register tingkat-n tertunda selama waktu (n - 1) T = D.

Generator Urutan²

Penggunaan yang penting dari register geser adalah untuk menghasilkan urutan biner. Sistem ini dinamakan generator kata, atau karakter. Register geser FLIP-FLOP dipreset untuk memberikan kode yang diinginkan. Sehingga jam menerapkan pulsa geser, dan keluaran dari  register geser memberikan pola temporal sesuai dengan urutan yang ditentukan. Jelas, kita baru saja menjelaskan suatu register paralel-masuk, seri-keluar. Untuk maksud pengujian, sering diperlukan agar kode secara kontinyu diulang. Mode operasi ini mudah diperoleh dengan mengumpan keluaran Q₀ dari register kembali masuk ke masukan seri untuk membentuk suatu “register geser masukan-kembali”. Konfigurasi demikian dinamakan pengingat dinamis, atau pengingat sirkulasi,  atun pengingat hanya-baca register geser.

Generator urutan dapat juga diperoleh dari multiplexer (seksi 6-7) dan sejumlah urutan simultan dapat dihasilkan dengan menggunakan ROM (Seksi 6-9).