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Novembro de 2005 Sistemas Digitais 1 Registos Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Adaptados para l ó gica positiva por Guilherme Arroz SISTEMAS.

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1 Novembro de 2005 Sistemas Digitais 1 Registos Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Adaptados para l ó gica positiva por Guilherme Arroz SISTEMAS DIGITAIS

2 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais2 Registos Um registo é um circuito sequencial síncrono que permite memorizar um conjunto de bits Um registo é um circuito sequencial síncrono que permite memorizar um conjunto de bits O registo permite tratar esse conjunto de bits como um todo e não apenas bit a bit O registo permite tratar esse conjunto de bits como um todo e não apenas bit a bit

3 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais3 Registos Assim sendo, torna-se possível manipular e guardar a informação constituída por um determinado número (fixo) de bits, pelo que se pode passar a falar de uma palavra como uma unidade básica de informação Assim sendo, torna-se possível manipular e guardar a informação constituída por um determinado número (fixo) de bits, pelo que se pode passar a falar de uma palavra como uma unidade básica de informação

4 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais4 Registos Por exemplo Por exemplo uma palavra de 16 bits com 4 dígitos BCD uma palavra de 16 bits com 4 dígitos BCD uma palavra de 16 bits com 2 números de 8 bits em complemento para 2 uma palavra de 16 bits com 2 números de 8 bits em complemento para 2 uma palavra de 8 bits com um carácter ASCII (sendo 7 bits do código e um bit de paridade) uma palavra de 8 bits com um carácter ASCII (sendo 7 bits do código e um bit de paridade)

5 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais5 Registos Exemplo de registo com 4 bits Exemplo de registo com 4 bits FFs D Relógio comum a todos os registos: a informação é tratada simultaneamente

6 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais6 Registos Registo de 4 bits com Clear Registo de 4 bits com Clear Clear assíncrono. Quando activado (a 0), o Registo fica no estado 0000

7 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais7 Registos Símbolos IEC Símbolos IEC Registo formado por FFs D ET Registo formado por latches D controlados

8 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais8 Registo com carregamento controlado Neste caso, a activação de LOAD permite o carregamento em paralelo síncrono do registo Neste caso, a activação de LOAD permite o carregamento em paralelo síncrono do registo Notar como é mantido o estado, no caso de não haver carregamento em paralelo Notar como é mantido o estado, no caso de não haver carregamento em paralelo

9 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais9 Registo com carregamento controlado Símbolo IEC do registo anterior Símbolo IEC do registo anterior O carregamento em paralelo é síncrono. Quando M2 está inactivo não há carregamento e, por omissão, admite-se que o registo mantém o seu estado

10 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais10 Registos de deslocamento Na sua versão mais básica, trata-se de um registo cuja entrada de dados é feita em série, i.e., bit a bit, em vez de ser feita em paralelo Na sua versão mais básica, trata-se de um registo cuja entrada de dados é feita em série, i.e., bit a bit, em vez de ser feita em paralelo Para carregar o registo, os bits têm que ser deslocados dentro do circuito até chegarem à posição pretendida Para carregar o registo, os bits têm que ser deslocados dentro do circuito até chegarem à posição pretendida

11 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais11 Registos de deslocamento Exemplo de um um registo de deslocamento para a direita com 4 andares Exemplo de um um registo de deslocamento para a direita com 4 andares

12 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais12 Registos de deslocamento Símbolo IEC do registo de deslocamento anterior Símbolo IEC do registo de deslocamento anterior Shift Register com 4 andares A cada flanco ascendente há o deslocamento de uma posição para a direita No símbolo, para a direita significa de cima para baixo

13 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais13 Registos de deslocamento Os registos de deslocamento têm inúmeras aplicações Os registos de deslocamento têm inúmeras aplicações Basta, por exemplo, lembrarmo-nos que Basta, por exemplo, lembrarmo-nos que um deslocamento para a direita equivale a dividir por 2 um número sem sinal (com 0 na entrada série, isto se não ejectarmos um 1 para o exterior) um deslocamento para a direita equivale a dividir por 2 um número sem sinal (com 0 na entrada série, isto se não ejectarmos um 1 para o exterior) um deslocamento para a esquerda equivale a multiplicar por 2 um número sem sinal (com um 0 na entrada série, isto se não ejectarmos um 1 para o exterior) um deslocamento para a esquerda equivale a multiplicar por 2 um número sem sinal (com um 0 na entrada série, isto se não ejectarmos um 1 para o exterior)

14 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais14 Registo de desloc. universal Um registo de deslocamento universal apresenta 4 modos de funcionamento Um registo de deslocamento universal apresenta 4 modos de funcionamento mantém o conteúdo mantém o conteúdo desloca para a direita desloca para a direita desloca para a esquerda desloca para a esquerda carrega em paralelo carrega em paralelo

15 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais15 Registo de desloc. universal Símbolo IEC Símbolo IEC Entradas série nos FFs situados nos 2 extremos Entradas paralelas em todos os FF Selectores do modo de funcionamento M M0: mantém; M1: desloca p/ direita; M2: desloca p/esquerda; M3: carrega em paralelo Reset assíncrono

16 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais16 Registo de desloc. universal Andar genérico Andar genérico

17 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais17 Interligação de registos A transferência de informação entre registos é uma das operações mais comuns nos microprocessadores A transferência de informação entre registos é uma das operações mais comuns nos microprocessadores Como tal, a interligação entre registos torna-se numa das aplicações mais importantes a nível da Arquitectura de Computadores Como tal, a interligação entre registos torna-se numa das aplicações mais importantes a nível da Arquitectura de Computadores

18 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais18 Interligação de registos Como a transferência de informação envolve vários bits em simultâneo, é importante introduzir a noção de barramento (Bus em inglês) Como a transferência de informação envolve vários bits em simultâneo, é importante introduzir a noção de barramento (Bus em inglês) Quem nunca ouviu falar do termo BUS quando nos referimos a um computador? Quem nunca ouviu falar do termo BUS quando nos referimos a um computador?

19 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais19 Interligação de registos Um barramento não é mais que um conjunto de linhas que transportam sinais do mesmo tipo, e que devem ser tratadas de forma semelhante Um barramento não é mais que um conjunto de linhas que transportam sinais do mesmo tipo, e que devem ser tratadas de forma semelhante Por exemplo, o conjunto das linhas de saída de um registo é um barramento Por exemplo, o conjunto das linhas de saída de um registo é um barramento E o conjunto das entradas de carregamento em paralelo de um registo é outro barramento E o conjunto das entradas de carregamento em paralelo de um registo é outro barramento

20 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais20 Interligação com muxs Objectivo: conseguir trocar informação entre vários registos simultaneamente Objectivo: conseguir trocar informação entre vários registos simultaneamente Em cada impulso de relógio, cada registo pode receber informação de qualquer outro registo Em cada impulso de relógio, cada registo pode receber informação de qualquer outro registo

21 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais21 Interligação com muxs Exemplo: suponhamos que pretendemos interligar 4 registos de 5 bits cada um Exemplo: suponhamos que pretendemos interligar 4 registos de 5 bits cada um Vamos ver que é uma solução muito dispendiosa Vamos ver que é uma solução muito dispendiosa Ver nos 3 acetatos a seguir Ver nos 3 acetatos a seguir

22 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais22 Interligação com muxs

23 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais23 Interligação com muxs Vamos ver o que precisamos associar a um dado registo de entre os 5 disponíveis, digamos o registo i (registo destino) Vamos ver o que precisamos associar a um dado registo de entre os 5 disponíveis, digamos o registo i (registo destino) Ao Regi vamos juntar um multiplexer por cada uma das entradas Ao Regi vamos juntar um multiplexer por cada uma das entradas Cada mux tem 2 entradas de selecção e 4 entradas de dados Cada mux tem 2 entradas de selecção e 4 entradas de dados

24 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais24 Interligação com muxs Cada entrada de dados recebe a saída de peso correspondente de um dos 4 registos Cada entrada de dados recebe a saída de peso correspondente de um dos 4 registos O que permite transferir de qualquer registo para qualquer registo, incluindo do Regi para o Regi O que permite transferir de qualquer registo para qualquer registo, incluindo do Regi para o Regi As entradas de selecção dos Muxs escolhem o registo fonte As entradas de selecção dos Muxs escolhem o registo fonte

25 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais25 Buffers tri-state Felizmente, há uma alternativa à solução anterior, que utiliza buffers 3-state Felizmente, há uma alternativa à solução anterior, que utiliza buffers 3-state A saída do buffer vem em alta impedância quando o Enable está inactivo. Caso contrário funciona como um buffer normal, que copia o nível de tensão da entrada para a saída Símbolo de uma saída Tri-state

26 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais26 Buffers tri-state Símbolo IEC de um buffer 3-state quádruplo Símbolo IEC de um buffer 3-state quádruplo Este símbolo significa uma capacidade acrescida de drive (maior fanout) das saídas

27 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais27 Buffers tri-state Com 2 buffers 3-state podemos fazer multiplexagem temporal Com 2 buffers 3-state podemos fazer multiplexagem temporal IN0 para OUT se SEL.IN1 inactivo No caso contrário, IN1 vem ligado a OUT

28 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais28 Buffers tri-state Com um descodificador de n entradas e um conjunto de buffers tri-state é possível implementar um mux de 2n entradas de dados Com um descodificador de n entradas e um conjunto de buffers tri-state é possível implementar um mux de 2n entradas de dados

29 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais29 Buffers tri-state Podemos ainda utilizar buffers 3-state para formar barramentos bidireccionais Podemos ainda utilizar buffers 3-state para formar barramentos bidireccionais

30 Prof. Carlos Sêrro Prof. João Paulo Carvalho Novembro de 2005Sistemas Digitais30 Interligação com 3-states


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