寄存器是用来存储数据位的设备。存储在这样的寄存器中的位可以通过应用时钟脉冲在寄存器内和/或在寄存器内/在寄存器外移动。这样的寄存器称为移位寄存器．n位移位寄存器可以由n个触发器级联而成触发器存储单个位信息(图1)。在这里，清除线用于重置每个触发器，从而清除整个寄存器。
移位寄存器可以根据数据移动的类型进行分类。
- 类别1:视数据移动方向而定
- 类别2:根据数据输入或输出的模式
类别1:视数据移动方向而定
单向移位寄存器
在这种类型中，寄存器内的数据位只能向一个方向移动，即向左或向右，因此它们被称为左移位寄存器或右移位寄存器(图2)。
双向或可逆移位寄存器
双向移位寄存器(图3)是移位寄存器可以将数据向任意方向移动，即向左(用绿色箭头表示)和向右(用红色箭头表示)。这是通过修改电路的单向移位寄存器提供某些附加电路，包括一个控制(黑色)线，以帮助选择数据移动的方向。
类别2:根据数据输入或输出的模式
串行输入串行输出(SISO)移位寄存器
在的情况下串行输入串行输出移位寄存器(图4a)，数据加载和数据检索过程都是以逐位方式串行执行的。这里对每个时钟脉冲执行三个功能，即，
- 一位数据进入寄存器，
- 寄存器内的数据向左或向右移动一位，
- 一个数据位将从移位寄存器中取出。
然而，需要注意的是，只有在应用n个时钟脉冲后，有效数据位才会从n位SISO寄存器中出来。此外，还需要提供额外的n个时钟脉冲，以便检索整个n位输入字。
串行进并行出移位寄存器
在串行并行输出移位寄存器(图4b)，当数据以并行方式检索时，数据被逐位加载到寄存器中。在这种情况下，每一个时钟脉冲
- 一位数据进入寄存器，
- 寄存器内的数据向左或向右移动一位。
同时，可以并行读出输出位，从每个单独的寄存器部件读出一位。此外，需要注意的是，有效的n位数据字来自于n位SIPO注册就在应用n个时钟脉冲之后。
并行输入串行输出移位寄存器
在的情况下并行串行输出移位寄存器(图4c)，数据加载以并行方式进行，而数据检索本质上是串行的。在这里，整个输入字以一个时钟周期进入移位寄存器。从那时起，每个时钟周期。
- 寄存器内的数据向左或向右移动一位
- 一位退出寄存器。
这意味着输入字的数据位是在PISO输出位上逐位获得的。这表明，为了获得整个n位输入字，必须等待额外的n个时钟周期。
并行进并行出(PIPO)移位寄存器
在并行在并行输出移位寄存器(图3d)数据加载和数据检索过程本质上是并行的。这意味着整个数据字可以在一个时钟滴答进入寄存器。类似地，只要再提供一个时钟脉冲，就可以在单个寄存器组件的输出管脚处获得整个数据字。然而，需要注意的是，这些类型的移位寄存器也能够将数据位向右或向左移位。
此外，如果移位寄存器的数据输出引脚重新连接到数据输入引脚，则输入字的位在寄存器内循环而不会丢失。
移位寄存器当需要用较少的控制引脚来完成特定的任务时使用。例如，为了控制16发光二极管，则需要一个微控制器的16条独立线。然而，由于通用输入输出(GPIO)引脚数量有限，这是不可行的。在这种情况下，两个移位寄存器的串联组合将证明是有帮助的，因为它可以只用4个I/O引脚完成任务。
此外，移位寄存器被广泛地用于将串行数据流转换为并行形式，反之亦然。
