1
6-1 記錄器 記錄器 記錄器 記錄器（ （ （ （ REGISTERS ） ） ） ）
記錄器是一群正反器組成，每一個正
反器可儲存一個位元的資料。一個n位
元的記錄器是由n個正反器所構成，它
可用來儲存n位元的二進位資料。廣義
的定義中，一個記錄器包含一群的正
反器及一些會影響它們變換的邏輯 閘。
正反器保存了二進位資料，而邏輯閘
決定這個資料如何轉移至記錄器。
圖
6-1四位元的記錄器
2
並行載入的記錄器 並行載入的記錄器 並行載入的記錄器
並行載入的記錄器（ （ （ （ Register with Parallel Load ） ） ） ）
6-2 移位記錄器 移位記錄器 移位記錄器 移位記錄器（ （ （ （ shift register ） ） ） ）
一個可將它本身的二元資料單向或雙
向移位的記錄器稱為移位記錄器。移
位記錄器的邏輯結構是由一串連接成
階梯式的正反器所組成，一個正反器
的輸出連接到下一個正反器的輸入，
所有的正反器接受共同的時脈脈衝，
促成資料從某一級移位至下一級。
3
圖圖6-3 四位元移位記錄器圖圖 四位元移位記錄器四位元移位記錄器四位元移位記錄器
串列輸入串列輸入（串列輸入串列輸入（（serial input）（ ）））決定在移位期決定在移位期決定在移位期決定在移位期 間進入最左邊正反器的值
間進入最左邊正反器的值間進入最左邊正反器的值
間進入最左邊正反器的值，，，串列輸出，串列輸出串列輸出串列輸出
（
（（
（serial output）））則是在最右邊的正反器）則是在最右邊的正反器則是在最右邊的正反器則是在最右邊的正反器 的輸出值
的輸出值的輸出值 的輸出值。。。。
串列轉移 串列轉移
串列轉移 串列轉移（ （ （ （ Serial Transfer ） ） ） ）
圖6-4 從記錄器A至記錄器B的串列轉移
4
假設在移位之前，A的二元資料為
1011，而B的二元資料為0010。從A至B 的串列轉移包含四個步驟，如表6-1所 示。
表6-1 串列轉移例子:
0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1
1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 起始值
After T1
After T2
After T3
After T4
移位記錄器B 移位記錄器A
脈衝時序
串列加法 串列加法 串列加法
串列加法（ （ （ （ Serial Addition ） ） ） ） :串列加法器
串列加法器串列加法器串列加法器5
表6-2 串列加法器的狀態表
0 x 0 x 0 x
1 x
x 1 x 0 x 0 x 0 0
1 1 0 1 0 0 1 0
0 0 1 0 1 1 1 0 0
0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0
0 0 0 1 1 1 1
JQ KQ S
Q x y
Q
正反器輸入 輸出
次一狀態 輸入
目前狀態
Q y x S
y x y x K
xy J
Q Q
⊕
⊕
=
+ ′
′=
= ′
=
) (
圖6-6 串列加法器的第二種型式
6
通用移位記錄器 通用移位記錄器 通用移位記錄器
通用移位記錄器（ （ （ （ Universal Shift Register ） ） ） ）
一些移位記錄器為並列轉移提供必要的輸入及輸出端 點，它們可能同時具備有向右及向左移位的能力，最普及 化的移位記錄器具有下列功能：
1、一個清除控制將記錄器清除為0。
2、一個時脈輸入使所有操作同步化。
3、一個右移（shift-right）控制用以啟動向右移位操
作，以及串列輸入及輸出線配合成可向右移位。
4、一個左移（shift-left）控制用以啟動向左移位操作，
以及串列輸入及輸出線配合成可向左移位。
5、一個並列載入控制，以啟動並列轉移，及有n條輸
入線配合提供並列轉移。
6、n條的並列輸出線。
7、在時脈不斷供應之下，有一個控制狀態可使記錄
器內的資訊維持不變。
圖6-7 四位元通用移位記錄器
7
表6-3 圖6-7 記錄器之功能表
不變 右移 左移 並列載入 0 0
0 1 1 0 1 1 s1 s2
記錄器操作 模式控制
6-3
漣波計數器 漣波計數器 漣波計數器 漣波計數器（ （ （ （ RIPPLE COUNTERS ） ） ） ）
8
表6-4 二進位計數順序
0 1 0 1 0 1 0 1 0 0
0 1 1 0 0 1 1 0 0
0 0 0 1 1 1 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1
A0
A1
A2
A3
BCD 漣波計數器
圖6-9 一個十進位的BCD計數器的狀態 圖
9
圖6-10 BCD漣波計數器
圖6-11三位數--十進位BCD計數器的方 塊圖
10 6-4 同步計數器同步計數器同步計數器同步計數器（（（（SYNCHRONOUS
COUNTERS））））
圖6-12 四位元同步二進位計數器
圖6-13 四位元上-下數計數器
11
BCD 計數器 計數器（ 計數器 計數器 （ （ （ BCD Counter ） ） ） ）
表6-5 BCD計數器狀態表
0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1
TQ8 TQ4 TQ2 TQ1
y Q8 Q4 Q2 Q1
Q8 Q4 Q2 Q1
正反器輸入 輸出
次一狀態 目前狀態
BCD計數器之輸入方程式經由卡諾圖化 簡可得
1 8
1 2 4 1 8 8
1 2 4
1 8 2
1 1
Q Q y
Q Q Q Q Q T
Q Q T
Q Q T
T
Q Q Q Q
=
+
=
=
= ′
=
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圖6-14 並列載入的4位元二進位計數器
表6-6 圖 6-14計數器之函數表
清除為0 載入輸入
計數下一個二進位狀態 未改變
功能 x
x 1 0 計數 x
1 0 0 載入 x
CLK 0
1 1 1 清除
↑
↑
↑
13
圖6-15 使用並列載入計數器達成BCD計 數器的兩種方式
6-5 其他計數器 其他計數器 其他計數器 其他計數器（ （ （ （ OTHER COUNTERS ） ） ） ）
具有未使用狀態的計數器具有未使用狀態的計數器 :具有未使用狀態的計數器具有未使用狀態的計數器
考慮表6-7所描述的計數器，此計數器有六個狀態
表表6666----7 表表 7 7 計數器的狀態表7 計數器的狀態表計數器的狀態表計數器的狀態表
x 1 x x 1 x 1 x 0 1 x 0 x x 1 x x 1 0 1 x 0 1 x x x x 0 0 1 0 0 1 x x x 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0
Kc JC KB JB KA JA A B C A B C
正反器輸入 次一狀態
目前狀態
14
正反器B與C重複二進位計數00，01，10且
正反器A於每三次計數在0與1之間變動。計
數器的計數順序不是單純的二進位，且011
與111兩個狀態未包括在計數範圍中。表中
列出採用JK正反器所得的輸入條件，輸入
KB與KC在它們那一行裡只有1與X，所以這
些輸入總是等於1。其他的正反器輸入方程
式可將極小項3與7兩項視為不理睬條件，簡
化方程式可得
B J
C J
B J
C B A
= ′
=
=
1 1
=
=
=
C B A
K K
B K
圖6-16 具有未使用狀態的計數器
15
環型計數器 環型計數器 環型計數器
環型計數器（ （ （ （ Ring Counter ） ） ） ）
在數位系統中，定時信號可用移位記錄
器或帶有解碼器的計數器來產生。環型
計數器是一種循環的移位記錄器，在任
何特定時間只有一個正反器被設置為 1，
其他正反器則被清除為0。此一單獨位
元從這個正反器移位至下一個正反器，
產生定時信號的順序。
圖6-17 定時信號的產生
16
為產生2n個定時信號，我們需要一個有2n個正
反器的移位記錄器，或一個n位元的二進位計
數器配合一個n×2n解碼器。舉例而言，可用16
位元移位記錄器連接成環型計數器來產生16
個定時信號，也可用一個四位元計數器與一
個4×16解碼器來完成。在第一種情況下，我
們需要16個正反器。而第二種情況我們則需
要四個正反器及16個4-輸入AND閘作為解碼
器。當然也有可能將一個移位記錄器及一個
解碼器結合來產生定時信號。用這種方式，
則正反器的數量較環型計數器為少，且解碼
器僅需2位元輸入閘，這種組合被稱為詹森計
數器（Johnson counter）。
圖6-18 4級切換--尾端環型計數器
