Registos e Contadores




                        1
Sumário
   Registos
       Definição de registo
       Registo com entrada de CLEAR
       Registo com carregamento paralelo
       Registos de deslocamento
   Contadores
       Definição de contador
       Contador ripple
       Contador síncrono

                                        2
Registos
   Registo
       Conjunto de flip-flops e lógica adicional que
        permite armazenamento de informação
       Exemplos:
         
             Armazenamento temporário das parcelas A e B de
             uma adição
            Armazenamento temporário do resultado de uma
             operação aritmética




                                               3
Registos
   Flip-flops – guardam a informação
   Lógica adicional – permite operações sobre
    os dados
        Inicializar os valores do registo a zero – CLEAR
     
         Carregar o registo com novos dados (ou manter os
         dados anteriores) – LOAD
     
         Deslocar os dados dentro do registo – SHIFT
             Shift left    0010 -> 0100
             Shift right   0010 -> 0001




                                             4
Registos
   Registo de 4 bits com
    entrada de CLEAR


        Símbolo




                            5
Registos
   Registo de 4 bits com entradas LOAD e CLEAR




     Esta técnica de combinação do sinal de relógio com outros sinais
     designa-se Clock gating.

     Circuitos com diferentes clock gating à entrada dos flip-flops
     conduzem a um problema – clock skew – os flip-flops reagem em
     instantes temporais diferentes. Devido a isso as técnicas com
     clock gating devem ser evitadas.
                                                       6
Registos
   Registo com carregamento paralelo




Este esquema é vantajoso
pois não utiliza clock gating.
                                        7
Registos
   Registo de deslocamento
     Um registo de deslocamento permite deslocar a
     informação armazenada numa direcção, ou em ambas
     as direcções.




             Símbolo

                                          8
Registos
   Registo de
    deslocamento com
    carregamento
    paralelo


     Símbolo




                       9
Registos
   Registo de deslocamento com carregamento paralelo
    (utilizando multiplexers)


         Símbolo




                                            10
Contadores
   Contador
       Circuito sequencial que segue uma transição
        de estados pré-programada.
            Um contador que segue a sequência dos números
             binários designa-se Contador binário
       Podem ser de 2 tipos:
            Contador ripple – a saída de cada flip-flop é
             utilizada como sinal de relógio para accionar outro
             flip-flop
            Contador síncrono – o sinal de relógio é aplicado
             directamente a todos os flip-flops

                                                   11
Contadores
   Contador ripple (4 bits)
       Por cada 2 impulsos na
        entrada C de um flip-flop,
        ocorre um impulso na
        entrada C do flip-flop
        seguinte
       Os flip-flops não reagem no
        mesmo instante de tempo –
        clock skew




                                      12
Contadores
   Contador síncrono (4 bits)




       Símbolo




                                 13
Contadores
   Outros tipos de contadores
       Contador BCD – sequência de 0 a 9;
       Contador com carregamento paralelo – permite o
        carregamento de um número a partir do qual pode
        iniciar a contagem;
       Contador módulo-N – segue uma sequência de N
        estados, que podem corresponder a uma sequência
        binária ou não;
       Contador up-down – permite contagem crescente ou
        decrescente.



                                              14

Teoria07

  • 1.
  • 2.
    Sumário  Registos  Definição de registo  Registo com entrada de CLEAR  Registo com carregamento paralelo  Registos de deslocamento  Contadores  Definição de contador  Contador ripple  Contador síncrono 2
  • 3.
    Registos  Registo  Conjunto de flip-flops e lógica adicional que permite armazenamento de informação  Exemplos:  Armazenamento temporário das parcelas A e B de uma adição  Armazenamento temporário do resultado de uma operação aritmética 3
  • 4.
    Registos  Flip-flops – guardam a informação  Lógica adicional – permite operações sobre os dados  Inicializar os valores do registo a zero – CLEAR  Carregar o registo com novos dados (ou manter os dados anteriores) – LOAD  Deslocar os dados dentro do registo – SHIFT  Shift left 0010 -> 0100  Shift right 0010 -> 0001 4
  • 5.
    Registos  Registo de 4 bits com entrada de CLEAR Símbolo 5
  • 6.
    Registos  Registo de 4 bits com entradas LOAD e CLEAR Esta técnica de combinação do sinal de relógio com outros sinais designa-se Clock gating. Circuitos com diferentes clock gating à entrada dos flip-flops conduzem a um problema – clock skew – os flip-flops reagem em instantes temporais diferentes. Devido a isso as técnicas com clock gating devem ser evitadas. 6
  • 7.
    Registos  Registo com carregamento paralelo Este esquema é vantajoso pois não utiliza clock gating. 7
  • 8.
    Registos  Registo de deslocamento Um registo de deslocamento permite deslocar a informação armazenada numa direcção, ou em ambas as direcções. Símbolo 8
  • 9.
    Registos  Registo de deslocamento com carregamento paralelo Símbolo 9
  • 10.
    Registos  Registo de deslocamento com carregamento paralelo (utilizando multiplexers) Símbolo 10
  • 11.
    Contadores  Contador  Circuito sequencial que segue uma transição de estados pré-programada.  Um contador que segue a sequência dos números binários designa-se Contador binário  Podem ser de 2 tipos:  Contador ripple – a saída de cada flip-flop é utilizada como sinal de relógio para accionar outro flip-flop  Contador síncrono – o sinal de relógio é aplicado directamente a todos os flip-flops 11
  • 12.
    Contadores  Contador ripple (4 bits)  Por cada 2 impulsos na entrada C de um flip-flop, ocorre um impulso na entrada C do flip-flop seguinte  Os flip-flops não reagem no mesmo instante de tempo – clock skew 12
  • 13.
    Contadores  Contador síncrono (4 bits) Símbolo 13
  • 14.
    Contadores  Outros tipos de contadores  Contador BCD – sequência de 0 a 9;  Contador com carregamento paralelo – permite o carregamento de um número a partir do qual pode iniciar a contagem;  Contador módulo-N – segue uma sequência de N estados, que podem corresponder a uma sequência binária ou não;  Contador up-down – permite contagem crescente ou decrescente. 14

Notas do Editor

  • #6 Este registo guarda os bits nas linhas D 0 a D 3 quando o sinal de relógio transita de 0 para 1, encontrando-se a entrada Clear desactivada. A activação de Clear
  • #7 Só quando LOAD está a ‘1’ é que o sinal Clock se propaga para a entrada de relógio do registo. Com LOAD a ‘0’, propaga-se o valor constante ‘1’ para a entrada de relógio do registo, o que impede a reacção dos flip-flops (pois são positive-edge-triggered ).
  • #11 S1=S0=0 – Manter estado (HOLD); S1=0 e S0=1 ou S1=1 e S0 = 0 – SHIFTS; S1=S0=1 - LOAD