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Sistemas Digitais (SD)
Registos
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Aula Anterior
Na aula anterior:
Flip-Flops
Flip-flop master-slave
Flip-flop JK
Flip-flop edge-triggered
Simbologia
2
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Planeamento
3
SEMANA TEÓRICA 1 TEÓRICA 2 PROBLEMAS/LABORATÓRIO
17/Fev a 21/FevIntrodução Sistemas de Numeração
24/Fev a 28/Fev CARNAVALÁlgebra de Boole
P0
02/Mar a 06/MarElementos de Tecnologia
Funções Lógicas VHDL
9/Mar a 13/Mar Minimização de Funções Minimização de Funções L0
16/Mar a 20/MarDef. Circuito Combinatório; Análise Temporal Circuitos Combinatórios
P1
23/Mar a 27/Mar Circuitos Combinatórios Circuitos Combinatórios L1
30/Mar a 03/Abr Circuitos Sequenciais: Latches Circuitos Sequenciais: Flip-Flops P2
06/Abr a 10/Abr FÉRIAS DA PÁSCOA FÉRIAS DA PÁSCOA FÉRIAS DA PÁSCOA
13/Abr a 17/AbrCaracterização Temporal Registos L2
20/Abr a 24/AbrContadores Circuitos Sequenciais Síncronos P3
27/Abr a 01/Mai Síntese de Circuitos Sequenciais
Síncronos
Síntese de Circuitos Sequenciais
SíncronosL3
04/Mai a 08/MaiExercícios
MemóriasP4
11/Mai a 15/Mai Máq. Estado Microprogramadas: Circuito de
Dados e Circuito de Controlo
Máq. Estado Microprogramadas: MicroprogramaL4
18/Mai a 22/Mai Circuitos de Controlo, Transferência e
Processamento de Dados de um Processador
Lógica ProgramávelP5
25/Mai a 29/MaiP6 P6 L5
Teste 1
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Sumário
Tema da aula de hoje: Registos
Registos simples
Banco de registos
Registos de deslocamento
Registos multimodo
Bibliografia: M. Mano, C. Kime: Secções 7.1 e 7.6
G. Arroz, J. Monteiro, A. Oliveira: Secção 6.5 e 6.7
4
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SRG n
Num. de
Estados
"Shift Registers"
Entradas de
Controlo
Comuns
Entradas de
Dados
Saída de
Dados
Entradas de
Controlo e de
Dados
Saída de
Dados
SRG n
Num. de
Estados
"Shift Registers"
Registos
Registos
Na sequência do estudo dos Latches e FFs, como elementos básicos
de memória, surgem os registos ou conjuntos de Latches ou de FFs
que permitem armazenar n bits de informação.
5
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Registo de carregamento paralelo
Registo com entradas e saídas em paralelo
Funções: - Inicialização (Clear_L assíncrono)
- Carregamento Paralelo
(síncrono com CP)
1D
C1
R
1D
C1
R
1D
C1
R
1D
C1
R
D0
D1
D2
D3
Q0
Q1
Q2
Q3
CP
CLEAR_L
CP
CLEAR_L
D0 Q0
D1 Q1
D2 Q2
D3 Q3
R
C1
1D
Registos
6
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Registo de carregamento paralelo
Registo com entradas e saídas em paralelo
Funções: - Manutenção (Load_H = 0)
- Carregamento Paralelo (Load_H = 1 e CP)
CP
LOAD_H
D0 Q0
D1 Q1
D2 Q2
D3 Q3
M1[Load]
C2
1, 2D
7
Registos
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Exemplo
Exemplo: contador up/down
8
Display
D0D1D2D3
Q0Q1Q2Q3
D Q
C
D Q
C
D Q
C
D Q
CClock
En
En
En
En
Vcc
Avançar
0
1
2
3
0
1
2
30
1
2
3
CI CO
∑
}
}
P
Q
Vcc
Inc / Dec
Gnd
Gnd
Registo de 4 bits
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Exemplo
Exemplo: contador up/down
9
Display
D0
D1
D2
D3Q0
Q1
Q2
Q3
Clock
Vcc
Avançar
0
1
2
3
0
1
2
30
1
2
3
CI CO
∑
}
}
P
Q
Vcc
Inc / Dec
Gnd
M1[Load]
C2
1, 2D
Gnd
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4
CP
LOAD_H
D0 Q0
D1 Q1
D2 Q2
D3 Q3
M1[Load]
C2
1, 2DD4
Q
Barramento
Noção de Barramento
Conjunto de ligações eléctricas que constituem um dado sinal;
Representação: - traço mais grosso
- indicação do nº de linhas (bits) que constituem o sinal
10
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Exemplo
Exemplo: contador up/down
11
DisplayClock
Vcc
Avançar
0
1
2
3
0
1
2
3
CI CO
∑
}
}
P
Q
Vcc
Inc / Dec
Gnd
M1[Load]
C2
1, 2D
4 4
4
Gnd
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Banco de Registos
Conjunto de registos de carregamento paralelo agregados num único
dispositivo
Parâmetros: - Nº de registos
- Nº de bits em
cada registo
Funções: - Manutenção
- Carregamento
de um dado registo
- Leitura de um ou mais
registos (em simultâneo)
16
A
16
B
16
D
SelB3
SelD3
SelA3
R/W
C
1001110110011101R0
1011001110110011R10111011001110110R20110011101100111R31101100111011001R41100111011001110R51001110110011101R60111011001110110R7
12
Banco de Registos
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Banco de Registos: implementação
16
A
16
B
16
D
SelB3
SelD3
SelA3
R/W
C
1001110110011101R0
1011001110110011R10111011001110110R20110011101100111R31101100111011001R41100111011001110R51001110110011101R60111011001110110R7
X/Y
0
1
2
3
1
2
Registo de 16 bitsC
M
Registo de 16 bitsC
M
Registo de 16 bitsC
M
Registo de 16 bitsC
M
D
01}
0G_3
MUX
0123
SelA
A16
16
16
16
16
16
2
&
&
&
&
SelD 2
ClkR / W
13
Banco de Registos
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Operações de deslocamento (revisão)
Deslocamento simples
Deslocamento aritmético
Rotação
Rotação com transporte
14
Deslocamento
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1D
C1
1D
C1
1D
C1
1D
C1
ENTRADA
SÉRIE
CP
SAÍDA
SÉRIE
FF4FF1 FF2 FF3
Registo de Deslocamento
Registo de Deslocamento
Registo com entradas e saídas em série
Funções: - Carregamento/Deslocamento (CP)
Exemplo de aplicação: deslocamento simples
1
0
1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1
1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1
0
15
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CP
ENTRADA
SÉRIE
SAÍDA
SÉRIE
SAÍDA FF1
SAÍDA FF2
SAÍDA FF3
1D
C1
1D
C1
1D
C1
1D
C1
ENTRADA
SÉRIE
CP
SAÍDA
SÉRIE
FF4FF1 FF2 FF3
DIAGRAMA TEMPORALCiclo 0: XXXX
Entrada: 0
Ciclo 1: 0XXX
Entrada: 1
Ciclo 2: 10XX
Entrada: 0
Ciclo 3: 010X
Entrada: 1
Ciclo 4: 1010
….
Registo de Deslocamento
Registo de Deslocamento (cont.)
16
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SRG 4
SIN
SOUT
1D
CPC1/
SRG 4
SOUT
SIN1D
CPC1/
ou
SRG 4
CPC1/
SIN1D
SOUT
SRG 4
SOUT
SIN1D
CPC1/
ou
Registo de Deslocamento - Simbologia
17
Registo de Deslocamento
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SRG 4
CP
S0
D0Q0
D3
C4/1 /2
3, 4D
S10
1M
_03
D1
D2
Q1
Q2
Q3
Serial_IN
Serial_IN
3, 4D
3, 4D
3, 4D
2, 4D
1, 4D
SRG 4
D0Q0
D3 3, 4D
D1
D2
Q1
Q2
Q3
Serial_IN
Serial_IN
3, 4D
3, 4D
3, 4D
2, 4D
1, 4D
CP
S0
C4
S10
1M
_03
ou
1 /2
Registo de Deslocamento Multimodo
(com deslocamento bidireccional)
18
Registo de Deslocamento
S1 S0 Função
0 0 Hold
0 1 Shift-Left
1 0 Shift-Right
1 1 Load
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1D
C1
1D
C1
MUX
1D
C1
Di
Qi-1
Qi
Qi+1
CP
0
23
1
S0S1 G
_03
01
.
.
.
.
.
.
S1 Qi-1t+tS0
L
H
L
L
L
H
H H
Função Qit+t Qi+1t+t
Hold
Left-S
Right-S
Load
Qi-1t Qit Qi+1t
Qi-2t Qi-1t Qit
Qit Qi+1t Qi+2t
Di-1t Dit Di+1t
Registo de Deslocamento Multimodo – Implementação
Registo Multimodo com:
(1) entrada e saída paralelo;
(2) entrada e saída série nos
FFs dos extremos.
Funções: - Carregamento,
- Deslocamento (Dir/Esq)
- Manutenção.
19
Registo de Deslocamento
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)()()(
1max
FFtMUXtFFtf
supdpd
Registo de Deslocamento Multimodo – Implementação
Temporização:1D
C1
1D
C1
MUX
1D
C1
Di
Qi-1
Qi
Qi+1
CP
0
23
1
S0S1 G
_03
01
.
.
.
.
.
.
20
Registo de Deslocamento
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Próxima Aula
Tema da Próxima Aula:
Contadores síncronos
Contadores de módulo 2n
Projecto de contadores
Frequência máxima de funcionamento
Situação de “lock-out”
Simbologia
Contador em anel
Contador Johnson
Linear feedback shift-register
Contadores assíncronos
Contadores por pulsação
Contadores assíncronos vs. Síncronos
21
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Agradecimentos
Algumas páginas desta apresentação resultam da compilação de várias
contribuições produzidas por:
Nuno Roma
Guilherme Arroz
Horácio Neto
Nuno Horta
Pedro Tomás
22