শিফট রেজিস্টার (Shift Registers)
শিফট রেজিস্টার হল একটি বিশেষ ধরনের রেজিস্টার, যা ডেটা বিটগুলিকে একটি নির্দিষ্ট দিকে (ডান বা বামে) সরানোর জন্য ব্যবহৃত হয়। শিফট রেজিস্টার মূলত একাধিক ফ্লিপ-ফ্লপের সমন্বয়ে গঠিত হয়, যা ডেটাকে এক বিট করে শিফট করে। এটি ডেটা স্টোরেজ এবং ট্রান্সমিশনের জন্য খুবই উপযোগী।
শিফট রেজিস্টারের বৈশিষ্ট্য
- ডেটা শিফটিং: প্রতিটি ক্লক পালসে ডেটা বিট এক ধাপ ডানে বা বামে সরে যায়।
- স্টোরেজ: এটি একাধিক বিট ডেটা সংরক্ষণ করতে সক্ষম, সাধারণত ৪, ৮, বা ১৬ বিট।
- ডেটা ইনপুট এবং আউটপুট: শিফট রেজিস্টারে ইনপুট ও আউটপুট বিভিন্ন পদ্ধতিতে নির্ধারণ করা যায়, যেমন সিরিয়াল বা প্যারালাল।
শিফট রেজিস্টারের প্রকারভেদ
শিফট রেজিস্টার চারটি সাধারণ প্রকারভেদে বিভক্ত:
১. সিরিয়াল-ইন সিরিয়াল-আউট (Serial-In Serial-Out - SISO)
- বৈশিষ্ট্য: ডেটা একটানা একটি বিট করে ইনপুটে প্রদান করা হয় এবং একে একে আউটপুটে প্রদান করা হয়।
- ব্যবহার: ডেটা স্থানান্তর বা সিরিয়াল কমিউনিকেশনে ব্যবহৃত হয়।
২. সিরিয়াল-ইন প্যারালাল-আউট (Serial-In Parallel-Out - SIPO)
- বৈশিষ্ট্য: ইনপুটে ডেটা একটি একক লাইনে সিরিয়াল হিসেবে প্রবেশ করে এবং আউটপুটে একসাথে প্যারালাল আকারে বের হয়।
- ব্যবহার: সিরিয়াল ডেটাকে প্যারালাল আকারে রূপান্তর করতে ব্যবহৃত হয়, যেমন ডেটা প্রসেসিং ইউনিটে।
৩. প্যারালাল-ইন সিরিয়াল-আউট (Parallel-In Serial-Out - PISO)
- বৈশিষ্ট্য: ইনপুটে ডেটা একসাথে প্যারালাল আকারে প্রবেশ করে এবং সিরিয়াল আউটপুট হিসেবে বের হয়।
- ব্যবহার: প্যারালাল ডেটাকে সিরিয়াল আকারে প্রেরণ করতে ব্যবহৃত হয়, যেমন সিরিয়াল ট্রান্সমিশনে।
৪. প্যারালাল-ইন প্যারালাল-আউট (Parallel-In Parallel-Out - PIPO)
- বৈশিষ্ট্য: ইনপুটে ডেটা একসাথে প্যারালাল আকারে প্রবেশ করে এবং আউটপুটেও প্যারালাল আকারে বের হয়।
- ব্যবহার: ডেটাকে সাময়িকভাবে সংরক্ষণ করে দ্রুত প্রসেসিংয়ের জন্য ব্যবহৃত হয়।
শিফট রেজিস্টারের কাজের ধাপসমূহ
১. ডেটা লোডিং: ইনপুটে ডেটা লোড করা হয়, যা নির্দিষ্ট ক্রমে সরানোর জন্য প্রস্তুত। ২. শিফটিং প্রক্রিয়া: প্রতিটি ক্লক পালসে ডেটা বিটগুলো নির্দিষ্ট দিকে (ডানে বা বামে) সরে যায়। ৩. আউটপুট প্রাপ্তি: প্রক্রিয়া শেষে আউটপুট আকারে ডেটা পাওয়া যায়, যা প্রয়োজনীয় অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহার করা হয়।
শিফট রেজিস্টারের ব্যবহার
- ডেটা স্টোরেজ ও প্রসেসিং: অস্থায়ীভাবে ডেটা সংরক্ষণ ও প্রসেস করতে ব্যবহৃত হয়।
- ডেটা ট্রান্সমিশন: সিরিয়াল বা প্যারালাল ডেটা ট্রান্সমিশনের জন্য ব্যবহৃত হয়।
- ডেটা ম্যানিপুলেশন: ডেটাকে বিভিন্ন দিকে শিফট করে গাণিতিক কার্যক্রম (যেমন গুন, ভাগ) সম্পাদন করা যায়।
- ডিজিটাল ডিসপ্লে: শিফট রেজিস্টার বিভিন্ন এলইডি বা ডিসপ্লে ডিভাইসে চেইন ডেটা প্রদর্শনে ব্যবহৃত হয়।
উদাহরণ:
ডিজিটাল কমিউনিকেশনে সিরিয়াল ট্রান্সমিশনে শিফট রেজিস্টার ব্যবহৃত হয়, যেখানে একটি সিস্টেম থেকে অন্য সিস্টেমে ডেটা সিরিয়াল আকারে প্রেরণ করতে প্রয়োজন হয়। এছাড়াও, ডিজিটাল ডিসপ্লেতে এলইডি আলোকসজ্জা নিয়ন্ত্রণে এবং প্রসেসর সিস্টেমে অস্থায়ী ডেটা সংরক্ষণে শিফট রেজিস্টার ব্যবহৃত হয়।
শিফট রেজিস্টারের ধারণা এবং প্রয়োজনীয়তা
শিফট রেজিস্টার হলো একটি বিশেষ ধরণের সিকোয়েন্সিয়াল লজিক সার্কিট, যা ডেটা সংরক্ষণ এবং ডেটা স্থানান্তর (Shift) করার জন্য ব্যবহৃত হয়। এটি মূলত ফ্লিপ-ফ্লপের একটি সিরিজ, যা নির্দিষ্ট ক্লক পালসের সাথে ডেটা এক অবস্থান থেকে অন্য অবস্থানে সরাতে সক্ষম। শিফট রেজিস্টারের প্রধান কাজ হলো এক ডেটা বিটকে এক বা একাধিক অবস্থানে শিফট করা।
শিফট রেজিস্টারের ধারণা
শিফট রেজিস্টার সাধারণত D ফ্লিপ-ফ্লপ বা JK ফ্লিপ-ফ্লপ দিয়ে তৈরি করা হয়, যেখানে প্রতিটি ফ্লিপ-ফ্লপ একটি বিট সংরক্ষণ করে। নির্দিষ্ট ক্লক পালসের সাথে ডেটা এক ফ্লিপ-ফ্লপ থেকে অন্য ফ্লিপ-ফ্লপে স্থানান্তরিত হয়। শিফট রেজিস্টার বিভিন্ন ধরণের হতে পারে এবং বিভিন্ন মোডে কাজ করতে পারে:
- সিরিয়াল ইন-সিরিয়াল আউট (SISO): ডেটা এক বিট করে ইনপুট হয় এবং আউটপুটও এক বিট করে বের হয়।
- সিরিয়াল ইন-প্যারালাল আউট (SIPO): ডেটা এক বিট করে ইনপুট হয় এবং একবারে প্যারালাল আউটপুট পাওয়া যায়।
- প্যারালাল ইন-সিরিয়াল আউট (PISO): একবারে সব বিট ইনপুট করা যায় এবং এক বিট করে আউটপুট পাওয়া যায়।
- প্যারালাল ইন-প্যারালাল আউট (PIPO): একবারে সব বিট ইনপুট ও আউটপুট করা যায়।
শিফট রেজিস্টারের প্রয়োজনীয়তা
শিফট রেজিস্টারের প্রয়োজনীয়তা বা ব্যবহার বিভিন্ন ক্ষেত্রে দেখা যায়, বিশেষ করে ডেটা প্রক্রিয়াকরণ ও যোগাযোগে। কিছু গুরুত্বপূর্ণ ব্যবহার হলো:
১. ডেটা স্টোরেজ
- শিফট রেজিস্টার সাময়িকভাবে ডেটা সংরক্ষণ করতে পারে, যা পরবর্তীতে প্রক্রিয়াকরণের জন্য ব্যবহার হয়। এটি ডেটা মেমরি ইউনিট বা বাফার হিসেবেও কাজ করতে পারে।
২. ডেটা স্থানান্তর
- একাধিক বিট ডেটা স্থানান্তরের জন্য শিফট রেজিস্টার ব্যবহৃত হয়। যেমন, কমিউনিকেশন লাইনে সিরিয়াল ডেটা পাঠানোর জন্য বা প্যারালাল ডেটাকে সিরিয়ালে রূপান্তর করার জন্য শিফট রেজিস্টার ব্যবহৃত হয়।
৩. ডেটা রূপান্তর
- শিফট রেজিস্টার এক ফর্মের ডেটাকে অন্য ফর্মে রূপান্তর করতে সাহায্য করে, যেমন:
- প্যারালাল ডেটাকে সিরিয়াল ডেটায় রূপান্তর করতে (ডেটা কমিউনিকেশনে গুরুত্বপূর্ণ)।
- সিরিয়াল ডেটাকে প্যারালালে রূপান্তর করতে।
৪. ডেটা বিলম্ব তৈরি করা
- বিভিন্ন ইলেকট্রনিক সিস্টেমে ডেটা বিলম্বিত করতে শিফট রেজিস্টার ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ, একাধিক ক্লক পালস ব্যবহার করে একটি ডেটা প্রবাহ বিলম্বিত করা যায়, যা সিগন্যাল প্রসেসিংয়ে প্রয়োজনীয়।
৫. কাউন্টার এবং টাইমার
- নির্দিষ্ট সংখ্যার ক্লক পালস পরে ডেটা অবস্থান পরিবর্তন করে টাইমিং বা গননা করতে শিফট রেজিস্টার ব্যবহার করা যায়।
৬. বিট ম্যানিপুলেশন
- শিফট রেজিস্টারকে নির্দিষ্ট অবস্থান থেকে নির্দিষ্ট অবস্থানে বিট পরিবর্তন করতে বা স্থানান্তর করতে ব্যবহৃত হয়, যা ক্রিপ্টোগ্রাফি বা এনক্রিপশন পদ্ধতিতে সহায়ক।
শিফট রেজিস্টারের উদাহরণ
একটি ৪-বিট শিফট রেজিস্টার চারটি ফ্লিপ-ফ্লপ ব্যবহার করে তৈরি করা যায়, যেখানে ডেটা ইনপুট এক বিট করে ডান থেকে বামে বা বাম থেকে ডানে স্থানান্তরিত হয়। প্রতিটি ক্লক পালসের সাথে ডেটা নতুন অবস্থানে স্থানান্তরিত হয়, যা ইনপুট ডেটা আউটপুটে সিরিয়াল বা প্যারালাল আকারে প্রদর্শিত হতে পারে।
সারসংক্ষেপ
শিফট রেজিস্টার ডেটা স্টোরেজ, স্থানান্তর এবং রূপান্তরের জন্য একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ডিভাইস। এটি মূলত ডেটা প্রক্রিয়াকরণ এবং ইলেকট্রনিক যোগাযোগে কার্যকর ভূমিকা পালন করে।
সিরিয়াল ইনপুট এবং আউটপুট শিফট রেজিস্টার
সিরিয়াল ইনপুট এবং আউটপুট শিফট রেজিস্টার (Serial-In Serial-Out Shift Register - SISO) হল একটি বিশেষ ধরনের শিফট রেজিস্টার, যা ডেটাকে একক লাইনে সিরিয়াল আকারে ইনপুট এবং আউটপুট প্রদান করে। এই ধরনের রেজিস্টারে ডেটা একসাথে ইনপুট করা হয় না, বরং একে একে বিট ধরে ইনপুট গ্রহণ করা হয় এবং পরবর্তীতে একে একে আউটপুট প্রদান করা হয়।
SISO শিফট রেজিস্টারের বৈশিষ্ট্য
- সিরিয়াল ইনপুট: ডেটা বিটগুলো একের পর এক ক্লক পালসের সাথে ইনপুটে প্রবেশ করে।
- সিরিয়াল আউটপুট: ডেটা একইভাবে একে একে আউটপুটে সরবরাহ করা হয়।
- শিফটিং অপারেশন: প্রতিটি ক্লক পালসে ইনপুট বিটটি পরবর্তী ফ্লিপ-ফ্লপে সরানো হয় এবং পূর্বের বিট আউটপুটের দিকে চলে যায়।
- ক্লক পালস নিয়ন্ত্রিত: SISO শিফট রেজিস্টার শুধুমাত্র ক্লক পালস পাওয়ার সময় ডেটা শিফট করে। প্রতিটি ক্লক পালসে ইনপুট থেকে ডেটা প্রবাহিত হয়ে আউটপুটে যায়।
SISO শিফট রেজিস্টারের কাজের ধাপ
১. ডেটা ইনপুট: প্রথমে ডেটা বিটগুলো একে একে ইনপুট লাইনে প্রবেশ করানো হয়, যা প্রতিটি ক্লক পালসের সাথে এক বিট করে প্রবেশ করে।
২. শিফটিং প্রক্রিয়া: প্রতিটি ক্লক পালসে ইনপুট বিটটি এক ধাপ শিফট হয়। প্রথমে প্রথম বিট প্রথম ফ্লিপ-ফ্লপে যায়, তারপর প্রতিটি পরবর্তী বিট পরবর্তী ফ্লিপ-ফ্লপে চলে যায়।
৩. আউটপুট প্রাপ্তি: সব বিট ইনপুটে প্রবেশের পর প্রথম বিট আউটপুটে পৌঁছে যায় এবং পরবর্তী ক্লক পালসে পরবর্তী বিট আউটপুটে আসতে থাকে।
উদাহরণসহ কাজের প্রক্রিয়া
ধরুন, আমরা একটি ৪-বিট SISO শিফট রেজিস্টার ব্যবহার করছি এবং ডেটা বিটের ক্রম 1011।
| Clock Pulse | Input | Flip-Flop Q1 | Flip-Flop Q2 | Flip-Flop Q3 | Flip-Flop Q4 (Output) |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 3 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 4 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
এভাবে, প্রতিটি ক্লক পালসে ডেটা একের পর এক ইনপুটে প্রবেশ করে এবং শিফট অপারেশন সম্পন্ন করে আউটপুটে পৌঁছায়।
SISO শিফট রেজিস্টারের ব্যবহার
- সিরিয়াল ডেটা ট্রান্সমিশন: সিরিয়াল কমিউনিকেশনে SISO শিফট রেজিস্টার ব্যবহার করা হয়, যেখানে ডেটা একে একে স্থানান্তর করা হয়।
- ডিজিটাল ডেটা প্রসেসিং: কিছু বিশেষ ধরনের ডিজিটাল প্রসেসিংয়ে, যেখানে ধাপে ধাপে ডেটা ট্রান্সফার করা প্রয়োজন।
- বাফার স্টোরেজ: অস্থায়ী ডেটা সংরক্ষণের জন্য SISO শিফট রেজিস্টার ব্যবহার করা হয়।
উদাহরণ:
কম্পিউটারের CPU থেকে সিরিয়াল পোর্টের মাধ্যমে ডেটা প্রেরণের জন্য SISO শিফট রেজিস্টার ব্যবহার করা যেতে পারে। CPU প্রথমে ডেটা শিফট করে এবং প্রতিটি বিটকে সিরিয়াল আকারে আউটপুট দেয়, যা পরে অন্য ডিভাইস গ্রহণ করে।
শিফট রেজিস্টারের প্রয়োগ
শিফট রেজিস্টার একটি বহুমুখী ডিভাইস যা ডেটা প্রক্রিয়াকরণ, স্টোরেজ, এবং ডেটা স্থানান্তরে ব্যবহৃত হয়। এটি বিভিন্ন ডিজিটাল এবং কমিউনিকেশন সিস্টেমে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। শিফট রেজিস্টারের কিছু সাধারণ এবং গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ নিম্নে আলোচনা করা হলো:
১. ডেটা স্টোরেজ বা মেমরি
- শিফট রেজিস্টার স্বল্প মেয়াদে ডেটা সংরক্ষণ করতে ব্যবহৃত হয়। সাধারণত সিরিয়াল ডেটা প্রবাহ সাময়িকভাবে স্টোর করতে এবং প্রক্রিয়াকরণের জন্য রাখা হয়।
- এটি ছোট পরিমাণ তথ্যকে লজিক্যাল অপারেশনের সময় ধরে রাখতে সহায়ক, বিশেষত ডেটা বাফার হিসেবে।
২. ডেটা রূপান্তর: সিরিয়াল-টু-প্যারালাল এবং প্যারালাল-টু-সিরিয়াল
- সিরিয়াল-টু-প্যারালাল রূপান্তর: শিফট রেজিস্টার ইনপুট হিসেবে সিরিয়াল ডেটা গ্রহণ করে এবং আউটপুটে প্যারালাল ডেটা প্রদান করে। এই পদ্ধতি যোগাযোগ সিস্টেমে ব্যবহৃত হয় যেখানে সিরিয়াল ডেটাকে একযোগে প্যারালাল ফরম্যাটে রূপান্তরিত করার প্রয়োজন হয়।
- প্যারালাল-টু-সিরিয়াল রূপান্তর: শিফট রেজিস্টার প্যারালাল ইনপুট ডেটা গ্রহণ করে এবং আউটপুটে সিরিয়াল ডেটা প্রদান করে, যা একাধিক ডেটা লাইনের মাধ্যমে এক লাইনে স্থানান্তর করতে ব্যবহৃত হয়।
৩. ডিজিটাল ডেটা ট্রান্সমিশন
- কমিউনিকেশন সিস্টেমে ডেটা ট্রান্সমিশনের সময় শিফট রেজিস্টার ব্যবহার করা হয়। এটি ডেটা সংরক্ষণ করে এবং ডেটা এক স্থানে থেকে অন্য স্থানে স্থানান্তর করে।
- মোডেম, ওয়্যারলেস সিস্টেম, ওয়্যারলেস নেটওয়ার্ক এবং অন্যান্য সিরিয়াল কমিউনিকেশন সিস্টেমে শিফট রেজিস্টার ব্যবহার করা হয়।
৪. ডেটা বিলম্ব বা ডিলে লাইনের বাস্তবায়ন
- শিফট রেজিস্টার বিভিন্ন সংখ্যার ক্লক পালস দিয়ে ডেটা প্রবাহকে বিলম্বিত করতে ব্যবহার করা হয়। এটি সিগন্যাল প্রসেসিং এবং টাইমিং সিঙ্ক্রোনাইজেশনে সহায়ক।
- ইলেকট্রনিক সার্কিটে সময়ের ব্যবধান তৈরি করতে ডেলে লাইন হিসাবে শিফট রেজিস্টার ব্যবহার করা যায়।
৫. কাউন্টার এবং ডিভাইডার
- শিফট রেজিস্টার বিভিন্ন ক্লক পালস হিসাব করে এবং এটি কাউন্টার হিসেবে ব্যবহৃত হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, বাইনারি কাউন্টিংয়ের সময় শিফট রেজিস্টার নির্দিষ্ট ধাপে সিগন্যাল তৈরি করে।
- ডিভাইডার হিসেবে শিফট রেজিস্টার বিভিন্ন সংখ্যা ভাগ করার কাজে ব্যবহৃত হয়, যা কন্ট্রোল সিস্টেম ও টাইমিং ডিভাইসে সহায়ক।
৬. পিসিডি ডিসপ্লে কন্ট্রোলার
- শিফট রেজিস্টার ডিসপ্লে কন্ট্রোলিং সিস্টেমে ব্যবহৃত হয়, যেখানে বিভিন্ন ডিসপ্লে সেগমেন্ট বা LED সেগমেন্টকে সিরিয়াল বা প্যারালাল ডেটা হিসেবে চালনা করা যায়।
- ডিজিটাল ঘড়ি, ক্যালকুলেটর এবং অন্যান্য ডিজিটাল ডিসপ্লে ডিভাইসে পিসিডি ডিসপ্লে নিয়ন্ত্রণ করতে শিফট রেজিস্টার ব্যবহৃত হয়।
৭. ক্রিপ্টোগ্রাফি ও র্যান্ডম নাম্বার জেনারেটর
- ক্রিপ্টোগ্রাফি ও র্যান্ডম নাম্বার জেনারেশনের ক্ষেত্রে শিফট রেজিস্টার উল্লেখযোগ্য ভূমিকা পালন করে। লিনিয়ার ফিডব্যাক শিফট রেজিস্টার (LFSR) র্যান্ডম সিকোয়েন্স জেনারেট করতে ব্যবহৃত হয়, যা ক্রিপ্টোগ্রাফিক এলগরিদমে সহায়ক।
- এ ধরনের রেজিস্টার ব্যবহার করে র্যান্ডম বিট তৈরি করা সম্ভব হয় যা এনক্রিপশন এবং প্রাইভেসি রক্ষা করে।
৮. প্রসেসর ও কন্ট্রোল ইউনিট
- প্রসেসরে অস্থায়ী ডেটা স্টোরেজ এবং ডেটা স্থানান্তরের জন্য শিফট রেজিস্টার ব্যবহার করা হয়।
- কন্ট্রোল ইউনিটে বিভিন্ন ফ্ল্যাগ বা কন্ডিশন চেক করতে এবং স্টেট সংরক্ষণে শিফট রেজিস্টার ব্যবহৃত হয়।
সারসংক্ষেপ
শিফট রেজিস্টার ডিজিটাল ইলেকট্রনিক্সে একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান, যা বিভিন্ন ধরণের ডেটা স্টোরেজ, ডেটা স্থানান্তর এবং রূপান্তর প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত হয়। এটি মূলত টাইমিং, সিরিয়াল-টু-প্যারালাল বা প্যারালাল-টু-সিরিয়াল ডেটা প্রসেসিং, এবং ডেটা বিলম্বন, ক্রিপ্টোগ্রাফি এবং র্যান্ডম নাম্বার জেনারেশনের মতো কাজগুলিতে অপরিহার্য ভূমিকা পালন করে।
Read more
