Tema 7 - Registros, contadores y memorias

Transcripción

1 -, contadores y memorias Eduardo Rodríguez Martínez Departamento de Electrónica División de Ciencias Básicas e Ingeniería Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Azcapotzalco erm@correo.azc.uam.mx Sitio Web: Diseño Lógico page 1

2 -, contadores y memorias - (7.5 hrs.) Contadores 1. con carga en paralelo y de desplazamiento. 2. Diseño de contadores síncronos. 3. Presentación de contadores asíncronos. 4. Contadores integrados con carga en paralelo. 5. Organización de una memoria. Memorias estáticas y dinámicas 6. Estructuras de transferencia de información. Buses con compuertas tri-estado. Banco de registros. 7. Código para describir registros, contadores y memorias mediante VHDL Diseño Lógico page 2

3 Registro con carga en paralelo Contadores Un registro es un conjunto de flip-flops que almacenan un mismo dato, y se rigen por las mismas señales de control (i.e. reloj, reset, y habilitación). Cuando las entradas de cada flip-flop son independientes y se comparte la señal de habilitación, el registro se conoce como registro con carga en paralelo., contadores y memorias page 3

4 Registro de corrimiento Contadores Los registros de corrimiento son untiles para implementar: (a) multiplicación y (b) división de un entero por un multiplo de dos, o (c) conversión de serie a paralelo. (a) Registro sencillo de corrimiento., contadores y memorias page 4

5 Registro de corrimiento Contadores (a) Registro sencillo de corrimiento. (b) Ejemplo de una secuencia de corrimiento., contadores y memorias page 5

6 Registro de corrimiento con carga en paralelo Contadores, contadores y memorias page 6

7 Contadores Contadores Los contadores son circuitos secuenciales que realizan operaciones de suma o resta en una unidad en cada ciclo de reloj son usados en los sistemas digitales para llevar la cuenta de eventos se presentan en dos modalidades: (a) asíncronos y (b) síncronos, contadores y memorias page 7

8 Contador asíncrono en cascada Contadores (a) Circuito (b) Diagrama de tiempos, contadores y memorias page 8

9 Contador asíncrono en cascada Contadores, contadores y memorias page 9

10 Contador síncrono Contadores T 0 = 1 T 1 = Q 0 T 2 = Q 0 Q 1 T 3 = Q 0 Q 1 Q 2... T n = Q 0 Q 1...Q n 1 En un contador síncrono, un flip-flop cambia su estado solo cuando todos los flip-flops en etapas anteriores se encuentran en estado Q = 1, contadores y memorias page 10

11 Contador síncrono Contadores, contadores y memorias page 11

12 Contador síncrono Contadores Si la entrada de habilitación es 0, todas las entradas T serán 0. Si la entrada de habilitación es 1, el contador opera normalmente. La entrada Limpiar forza a todas las salidas Q al estado 0., contadores y memorias page 12

13 Contador síncrono Contadores (a) Contador de cuatro bits con flip-flops D, contadores y memorias page 13

14 Contador síncrono Contadores (a) Contador con carga en paralelo, contadores y memorias page 14

15 Contador con entrada de reset síncrona Contadores (a) Circuito (b) Diagrama de tiempos, contadores y memorias page 15

16 Contador con entrada de reset asíncrona Contadores (a) Circuito (b) Diagrama de tiempos, contadores y memorias page 16

17 Contador circular Contadores (a) Contador circular de n bits (b) Contador circular de 4 bits, contadores y memorias page 17

18 Contador Johnson Contadores, contadores y memorias page 18

19 Memoria de acceso aleatorio estática Contadores (a) Celda de memoria estática (b) Arreglo de celdas de memoria 2 x 2, contadores y memorias page 19

20 Memoria de acceso aleatorio estática Contadores, contadores y memorias page 20

21 Estructuras de transferencia de información Contadores (a) Un sistema digital con k registros, contadores y memorias page 21

22 Estructuras de transferencia de información (b) Detalle de interconexiones al canal de datos, contadores y memorias page 22

23 Estructuras de transferencia de información Contadores (c) Circuito de control implementado con un registro de corriemiento (d) Circuito de control modificado 1, contadores y memorias page 23

24 Estructuras de transferencia de información Contadores (e) Circuito de control modificado 2, contadores y memorias page 24

25 Estructuras de transferencia de información Contadores (a) Version modificada del sistema anterior usando multiplexores., contadores y memorias page 25

26 Estructuras de transferencia de información Contadores (a) Interacción 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 lógica combinacionál. El movimiento de datos almacenados en los registros y al procesado realizado sobre los datos se le conoce como operaciones de transferencia de registros. La unidad de control determina la secuencia de estas operaciones., contadores y memorias page 26

27 Estructuras de transferencia de información Contadores Las operaciones de transferencia entre registros se especifican mediante tres componentes: 1. Conjunto de registros sobre los que se opera. 2. Operación(es) a realizarse. 3. El control control que supervisa la secuencia de operaciones. Una operación de transferencia entre registros puede descomponerse en microoperaciones, que son operaciones elementales de registros, tales como carga, cuenta, suma, resta y desplazamiento. La unidad de control proporciona las señales que realizan las microoperaciones en una forma ordenada. El termino microoperación no necesariamente involucra a la técnica de diseño de unidades de control llamada microprogramación., contadores y memorias page 27

28 Estructuras de transferencia de información Símbolos básicos para transferencia de registros Símbolo Descripción Ejemplos Letras (y números) Indica un registro AR, R2, DR, IR Paréntesis Indica parte de un registro R2(1), R2(7 : 0), AR(L) Flecha Indica transferencia del dato R1 R2 Coma Separa transferencias simultáneas R1 R2, R2 R3 Corchetes Especifica una dirección de memoria DR M[AR] Transferencia incondicional: R1 R2 Transferencia condicional: K 1 : R1 R2 if (K 1 = 1)then(R1 R2) Transferencia simultanea (swap): K 3 : R2 R1, R1 R2, contadores y memorias page 28