Регистры в цифровой и микропроцессорной технике - это устройства хранения информации. Любая информация в микропроцессорной технике кодируется и хранится в виде двоичного числа. Двоичное число состоит из некоторого количества двоичных разрядов. Регистр должен обеспечить возможность записи и хранения на протяжении всего времени работы микропроцессорной системы, всех разрядов двоичного числа. А так же возможность считывания значений всех разрядов в любое время. Регистры бывают параллельные и последовательные. На ряду с параллельными, в цифровой технике используются последовательные регистры. В параллельном регистре, при записи информации, все разряды двоичного числа записываются одновременно, то есть параллельно. Последовательный же регистр, устроен иначе. Ниже приведена схема внутреннего устройства и условное обозначение простейшего последовательного четырех разрядного регистра:

Схема регистра

Обозначение

Этот регистр так же построен на основе D-триггеров. Однако триггеры в этой схеме соединены по-другому. Выход одного триггера подключен к входу последующего. Схема имеет один информационный вход. На этот вход последовательно, разряд за разрядом, подается двоичное число. Для каждого очередного двоичного разряда, на вход синхронизации (С) подается тактовый импульс. По заднему фронту этого импульса очередной разряд числа записывается в младший разряд сдвигового регистра (выход Q0). Одновременно старое содержимое всего регистра сдвигается на один разряд в сторону старших разрядов. Так старое содержимое Q0 записывается в следующий по очереди D-триггер (выход Q1). Содержимое Q1 переписывается в Q2. А разряд Q2 переписывается в Q3. Содержимое последнего триггера в цепочке никуда не переписывается и просто теряется. В результате входное четырехразрядное число, после четырех тактов записи последовательно записывается в регистр.
Вход R так же, как и в предыдкщем случае, предназначен для начального сброса всех триггеров регистра в нулевое состояние.

Если регистр имеет большее число разрядов, то для записи числа во все разряды регистра потребуется больше тактов. Для примера рассмотрим процесс записи в восьмиразрядный последовательный регистр, двоичного числа 01011011B.

Основное применение последовательного регистра - преобразование последовательного кода в параллельный. Например, клавиатура вашего компьютера соединена с компьютером по последовательному каналу. Специализированный процессор, который стоит в клавиатуре, передает коды нажатых клавиш всего по одному проводу, последовательно, бит за битом. Этот провод называется - линия данных. При этом по второму проводу, который называется линией синхронизации, он передает тактовые импульсы. На каждый бит данных по одному синхроимпульсу.
На материнской плате компьютера находится схема, принимающая этот код. Ее основу составляет последовательный регистр. Линия данных подключается к входу DI регистра, а линия синхронизации к входу C.

Как происходит процесс передачи данных. Сначала контроллер клавиатуры выставляет на линии данных первый бит передаваемого числа. В следующий момент он выдает по линии синхронизации синхроимпульс, для записи этого бита. Затем выставляет второй бит, и опять синхроимпульс. И так, пока не будет передан последний бит числа. Затем компьютер читает это число через параллельные выходы регистра. Таким же образом происходит передача управляющих сигналов от компьютера в клавиатуру.