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シフトレジスタとは?

しふとれじすた

シフトレジスタとは、クロック信号同期してデータを1ビットずつ順番にシフト(移動)させるデジタル回路です。

シフトレジスタ(Shift Register)は、複数フリップフロップをカスケード接続し、クロック信号のパルスごとにデータを1段ずつ横方向にシフトさせるデジタル論理回路です。データの入出力形式によっていくつかの種類に分類されます。

  • SISO(直列入力・直列出力):1ビットずつ入力し、入力順に出力する遅延回路
  • SIPO(直列入力・並列出力):シリアル通信で受け取ったデータを並列に展開する
  • PISO(並列入力・直列出力):並列データをシリアル通信で送り出す
  • PIPO(並列入力・並列出力):パイプライン処理や一時記憶に用いる

シフトレジスタの主な用途は、シリアル・パラレル変換です。マイコンのSPI・I2Cなどのシリアル通信インターフェースでは、内部的にシフトレジスタを使ってビットを順次送受信しています。また、LEDドライバーIC(例:74HC595)としてマイコンの少ない出力ピンから多数のLEDを制御する用途でも広く使われます。さらに、ある信号を数クロック分遅らせるタイミング調整や、デジタルフィルタの実装にも活用されます。組み込みシステムから大規模集積回路の内部まで、デジタル電子機器の基本的な構成要素のひとつです。

使い方・例文

マイコン(Arduino等)の少ない出力ピンで多数のLEDセグメントを制御するとき、74HC595のようなシフトレジスタICを使ってシリアル信号を並列出力に変換します。

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