Blocos Operacionais Sequenciais em Sistemas Digitais

Sistemas digitais Blocos operacionais sequenciais Bruno Nogueira brunoicufalbr Sistemas digitais Objetivos Conhecer blocos operacionais sequenciais Recordando Já conhecemos diversos blocos operacionais combinacionais somadores subtratores comparadores deslocadores Sistemas digitais Registrador de carga paralela Permite controlar se o registrador será carregado ou não Load 0 preserva o conteúdo do registrador Load 1 carrega o registrador com as entradas de dados Sistemas digitais Circuito Símbolo Exemplo projeto de uma balança com amostragem A balança tem dois mostradores peso corrente e peso atual Quando o botão Memorize é apertado a balança salva o peso corrente em um registrador Sistemas digitais Exemplo ULA com registrador na saída Evita que valores espúrios apareçam na saída enquanto as entradas são inseridas A entrada e botão indica quando a saída deve ser atualizada Sistemas digitais Exemplo Tabuleiro digital 8 regs de 8 bits controlam os 64 LEDs que representam se uma posição está ocupada As entradas i2 i1 e i0 selecionam um dos 8 registradores para escrita A entrada D recebe o dado a ser escrito em um dos registradores A entrada e é usada para indicar que uma escrita será feita Sistemas digitais Exemplo Tabuleiro digital Sistemas digitais Inicializando o tabuleiro Resultado após 8 ciclos de clock Registrador de deslocamento Permite deslocar o conteúdo do registrador para a esquerda ou para a direita Sistemas digitais Exemplo de deslocamento para a direita Registrador de deslocamento Permite deslocar o conteúdo do registrador para a esquerda ou para a direita shrin alimenta o primeiro bit do registrador após um deslocamento shr indica quando um deslocamento deve ocorrer Sistemas digitais Circuito do registrador de deslocamento para direita Símbolo Registrador de deslocamento Registrador de deslocamento com carga paralela Sistemas digitais Circuito Símbolo Registrador com múltiplas funções Registrador de deslocamento e carga paralela Sistemas digitais Circuito Símbolo Exercício Usando FFs e multiplexadores projete um registrador de 4 bits com a função de load e reset A função load carrega o registrador com os bits de entrada I0 I1 I2 I3 A função reset zera o registrador Sistemas digitais Exemplo balança com desconto de peso amostrado Botão reset zera o registrador O projeto usa um subtrator para descontar do peso corrente o peso amostrado Contadores São construídos a partir de registradores de N bits A quantidade de bits determina a quantidade de valores que pode ser contada Contador crescente Contador que pode incrementar Contador decrescente Contador que pode decrementar Contador crescentedecrescente Pode incrementar e decrementar Contador crescente Contador crescente de 4 bits cnt1 incrementa o valor do contador a cada ciclo de clock Quando o contador atinge o valor máximo 1111 tc fica alto Circuito Símbolo Divisor de frequencia Dada a frequência do clock podemos usar um contador para gerar pulsos na frequencia desejada Exemplo dada uma frequencia de 60 Hz vamos usar um contador de 6 bits para gerar pulsos de 1 Hz Quando o Contador atinge o valor 59 a saída fica em alto e ele é reiniciado Exercício O que este circuito faz É um contador com carga paralela Multiplexador 21 para entradas de 4 bits Memórias Sistemas digitais Registradores são úteis para armazenar quantidades pequenas de dados Para grandes quantidades usamos as memórias Existem diversos tipos de memória DRAM SRAM ROM símbolo Organização Sistemas digitais Memórias são organizadas como matrizes ou arrays de duas dimensões O endereço especifica a linha que será escrita ou lida O valor escrito ou lido da linha é chamado de dado Cada linha de dados é chamada de palavra word Memória 4x3 Células de bit Sistemas digitais Memórias são construídas a partir de células de bit Memória 4x3 Célula de bit Portas Sistemas digitais Memórias têm uma ou mais portas Cada porta dá acesso de escritaleitura a um endereço de memória Memória com duas portas de leitura e uma de escrita Tipos de memória Sistemas digitais Além de especificar o tamanho da memória e númerotipo das portas é preciso especificar o tipo de memória O tipo de memória determina como as células de bit são construídas RAM Random Access Memory ROM Readonly Access Memory Memória RAM Sistemas digitais Memória RAM é volátil Existem dois grandes tipos de memória RAM Dynamic Random Access Memory DRAM Static Random Access Memory SRAM Célula de bit DRAM Célula de bit SRAM Memória ROM Sistemas digitais Memória ROM não é volátil PROM EPROM EEPROM Exemplo de memória ROM pontos indicam que o dado é igual a 1 Lógica usando uma memória Sistemas digitais Memórias podem ser usadas pra implementar circuitos combinacionais Memórias usadas para implementar circuitos são chamadas de LUTs lookup tables FPGA Sistemas digitais Um FPGA é um circuito de lógica programável Cada LE do Cyclone IV tem uma LUT de 4 entradas e um FF Layout de um FPGA FPGA Sistemas digitais Implementando o circuito X A B C A B C e Y A B usando FPGA Cyclone IV