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1121037 Dise˜ no L´ ogico page 1 Tema 7 - Registros, contadores y memorias Eduardo Rodr´ ıguez Mart´ ınez Departamento de Electr´onica Divisi´ on de Ciencias B´ asicas e Ingenier´ ıa Universidad Aut´ onoma Metropolitana Unidad Azcapotzalco Email: [email protected] Sitio Web: http://kali.azc.uam.mx/erm/
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Tema 7 - Registros, contadores y memorias
Eduardo Rodrıguez Martınez
Departamento de Electronica
Division de Ciencias Basicas e Ingenierıa
Universidad Autonoma Metropolitana
Unidad Azcapotzalco
Email: [email protected] Web: http://kali.azc.uam.mx/erm/
Contenido - Registros, contadores y memorias - (7.5 hrs.)
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Registros
Contadores
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1. Registros con carga en paralelo y de desplazamiento.2. Diseno de contadores sıncronos.3. Presentacion de contadores asıncronos.4. Contadores integrados con carga en paralelo.5. Organizacion de una memoria. Memorias estaticas y
dinamicas6. Estructuras de transferencia de informacion. Buses con
compuertas tri-estado. Banco de registros.7. Codigo para describir registros, contadores y memorias
mediante VHDL.
Registro con carga en paralelo
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Contadores
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Un registro es un conjunto de flip-flops que almacenan unmismo dato, y se rigen por las mismas senales de control (i.e.reloj, reset, y habilitacion).Cuando las entradas de cada flip-flop son independientes y secomparte la senal de habilitacion, el registro se conoce comoregistro con carga en paralelo.
Registro de corrimiento
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Los registros de corrimiento son untiles para implementar: (a)multiplicacion y (b) division de un entero por un multiplo de dos,o (c) conversion de serie a paralelo.
(a) Registro sencillo de corrimiento.
Registro de corrimiento
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(a) Registro sencillo de corrimiento.
(b) Ejemplo de una secuencia de corrimiento.
Registro de corrimiento con carga en paralelo
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Contadores
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Los contadores son circuitos secuenciales que
realizan operaciones de suma o resta en una unidad en cadaciclo de relojson usados en los sistemas digitales para llevar la cuenta deeventosse presentan en dos modalidades: (a) asıncronos y (b)sıncronos
Contador asıncrono en cascada
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(a) Circuito
(b) Diagrama de tiempos
Contador asıncrono en cascada
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Contador sıncrono
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T0 = 1
T1 = Q0
T2 = Q0Q1
T3 = Q0Q1Q2
. . .
Tn = Q0Q1 . . . Qn−1
En un contador sıncrono, un flip-flop cambia su estado solocuando todos los flip-flops en etapas anteriores se encuentran enestado Q = 1
Contador sıncrono
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Contador sıncrono
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Si la entrada de habilitacion es ’0’, todas las entradas Tseran ’0’.Si la entrada de habilitacion es ’1’, el contador operanormalmente.La entrada Limpiar forza a todas las salidas Q al estado ’0’.
Contador sıncrono
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(a) Contador de cuatro bits con flip-flops D
Contador sıncrono
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(a) Contador con carga en paralelo
Contador con entrada de reset sıncrona
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(a) Circuito
(b) Diagrama de tiempos
Contador con entrada de reset asıncrona
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(a) Circuito
(b) Diagrama de tiempos
Contador circular
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(a) Contador circular de n bits
(b) Contador circular de 4 bits
Contador Johnson
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Memoria de acceso aleatorio estatica
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(a) Celda de memoria estatica
(b) Arreglo de celdas de memoria 2 x 2
Memoria de acceso aleatorio estatica
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Estructuras de transferencia de informacion
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(a) Un sistema digital con k registros
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(b) Detalle de interconexiones al canal de datos
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(c) Circuito de control implementado con un registro de corriemiento
(d) Circuito de control modificado – 1
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(e) Circuito de control modificado – 2
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(a) Version modificada del sistema anterior usando multiplexores.
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(a) Interaccion entre la ruta de datos y la unidad de control.
La ruta de datos realiza las operaciones de procesado de datos.
• Esta compuesta de registros y logica combinacional.• El movimiento de datos almacenados en los registros y al
procesado realizado sobre los datos se le conoce comooperaciones de transferencia de registros.
La unidad de control determina la secuencia de estas operaciones.
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Las operaciones de transferencia entre registros se especificanmediante tres componentes:
1. Conjunto de registros sobre los que se opera.2. Operacion(es) a realizarse.3. El control control que supervisa la secuencia de operaciones.
Una operacion de transferencia entre registros puededescomponerse en microoperaciones, que son operacioneselementales de registros, tales como carga, cuenta, suma, resta y
desplazamiento.La unidad de control proporciona las senales que realizan lasmicrooperaciones en una forma ordenada.El termino microoperacion no necesariamente involucra a la tecnicade diseno de unidades de control llamada microprogramacion.
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Sımbolos basicos para transferencia de registros
Sımbolo Descripcion EjemplosLetras (ynumeros)
Indica un registro AR, R2, DR, IR
Parentesis Indica parte de un registro R2(1), R2(7 : 0), AR(L)Flecha Indica transferencia del dato R1← R2Coma Separa transferencias simultaneas R1← R2, R2← R3Corchetes Especifica una direccion de memoria DR←M [AR]
Transferencia incondicional: R1← R2Transferencia condicional: K1 : R1← R2if (K1 = 1) then (R1← R2)Transferencia simultanea (swap): K3 : R2← R1, R1← R2
