
【計】 serial-parallel register
bunch; cluster; get things mixed; skewer; strand; string together
【計】 parallel register
串并行寄存器(Serial-Parallel Register)是數字電路中的一種基礎存儲單元,其功能支持數據以串行或并行方式輸入輸出。該術語的漢英對照為:
從技術實現角度,其核心特點包括:
雙重傳輸模式
串行模式下,數據通過單一信號線逐位傳輸(如移位操作);并行模式下,多位數據通過多根總線同步加載。《數字電子技術基礎》(閻石著)指出,此類寄存器常用于數據格式轉換,例如将傳感器采集的串行信號轉為并行總線可處理的格式。
硬件結構特征
通常由D觸發器鍊構成,通過控制邏輯選擇工作模式。IEEE标準754-2019中描述,此類寄存器需包含模式選擇引腳(如S/P控制端),以切換時鐘沿觸發時的數據加載方式。
典型應用場景
在通信系統中用于串并轉換接口,例如UART協議中的接收端緩存器;在圖像處理中,可通過并行加載實現像素數據的批量存儲。Intel FPGA技術文檔顯示,其IP核庫中的GPIO控制器模塊即集成此類寄存器。
該器件的數學表達式可描述為:
$$
Q{n}^{(t+1)} = begin{cases}
D{n} & text{(并行模式)}
Q_{n-1}^{(t)} & text{(串行模式)}
end{cases}
$$
其中$Q_n$表示第n位寄存器的輸出狀态。
寄存器是計算機中央處理器(CPU)内的關鍵組件,用于臨時存儲數據、指令或地址。根據數據輸入方式的不同,寄存器可分為并行寄存器和串行寄存器兩類:
并行寄存器
采用并行輸入方式,數碼通過多個獨立線路同時輸入到寄存器的各個對應位中。例如,一個8位并行寄存器會通過8條線路一次性接收全部數據。這種方式的特點是傳輸速度快,但需要較多的物理線路支持,硬件複雜度較高。典型應用場景包括CPU内部高速數據緩存。
串行寄存器
采用逐位輸入方式,數碼通過單一線路按順序依次輸入到寄存器中。例如,數據以“位流”形式從最低位到最高位逐步填充寄存器。其優點是線路簡單、成本低,但傳輸速度較慢,常用于低速設備或需要長距離傳輸的場景(如串口通信)。
核心差異對比
寄存器的通用功能包括:存儲運算中間結果、協助尋址操作,以及與外部設備交換數據(如硬盤讀寫)。實際應用中,計算機系統會根據性能需求和成本限制混合使用兩種寄存器類型。
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