Circuitos Sequenciais - Organização de Computadores

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Circuitos sequênciais
Como criar memórias?
Circuitos sequenciais
Até o momento estudamos os Circuitos Combinacionais, isto é, circuitos cuja saída é o resultado de uma função lógica aplicada somente nas entradas. Em nenhum momento um circuito combinacional precisa saber qual era seu estado anterior para descobrir qual será sua saída.
Circuitos que precisam saber qual era sua saída anterior para determinar sua próxima saída são chamados de Circuitos Sequênciais. Esses circuitos são capazes de criar componentes que chamamos de Memória. Um dos circuitos sequenciais mais simples é o Flip-Flop SR.
Flip-flop SR
Flip-flop sr
SET = 0. RESET = 0: estado de repouso, portanto, não modifica as saídas.
 SET = 1. RESET = 0: configura a saída Q com valor 1 e Q’ com valor 0.
 SET = 0. RESET = 1: configura a saída Q com valor 0 e Q’ com valor 1.
 SET = 1. RESET = 1: operação inválida. Tenta setar e resetar a saída Q simultaneamente, gerando Q = 0 e Q’ = 0. Comportamento seguinte é imprevisível.
Flip-flop sr com clock
Flip-flop sr com clock
Flip-flop x latch
Um Latch é um circuito sequencial similar a um Flip-Flop, porém, se diferencia na forma que permite ter sua saída modificada.
Em um Flip-Flop a saída é modificada somente quando a borda de subida (ou descida) do clock é disparada, enquanto o Latch permite ter sua saída modificada durante todo o tempo em que estiver alto (ou baixo).
Flip-flop d
No Flip-Flop SR as duas entradas não podem ter o valor 1, pois dessa forma seu próximo resultado será imprevisível. 
Para corrigir esse problema o Flip-Flop D foi criado com uma estratégia simples: criar uma única entrada que alimenta S (recebe D) e R (recebe D’).
Quando D for 1 e controle estando habilitado, a saida Q assume 1.
Quando D for 0 e controle estando habilitado, a saída Q assume 0.
Necessita-se de pelo menos 11 transistores para ser criado, porém, circuitos mais sofisticados (e menos óbvios) podem ser construidos com até 6 transistores.
Flip-flop d
Registrador
Flip-flop jk
O Flip-Flop JK é um tipo de Flip-Flop SR, porém, quando suas duas entradas são simultaneamente o valor 1, o resultado a seguir não é inesperado: o resultado de J = 1 e K = 1 faz com que a saída se inverta.
Sendo assim:
Q = 1 se J = 1 e K = 0 
Q = 0 se J = 0 e K = 1
Q = Q se J = 0 e K = 0
Q = Q’ se J = 1 e K = 1
Flip-flop jk com preset e clear
Existem duas funções que se adicionadas a um Flip-Flop podem ser úteis em diversos momentos, sendo elas as funções Preset e Clear. 
A função Preset faz com que a saída Q receba valor 1 e a função Clear faz com que a saída Q receba valor 0.
A vantagem real de ter tais funções implementadas é poder configurar o valor de um Flip-Flop sem ter que aguardar o pulso do clock.
Para implementar tais funções basta ligarmos duas entradas nas entradas de R e S, assim o flip-flop poderá mudar independente do clock. Essas novas entradas passam a ser denominadas Preset e Clear.
Flip-flop jk com preset e clear
Registrador
Para armazenar valores de mais bits, basta aumentar o numero de flip-flops.
Registrador de deslocamento
Permite transformar um fluxo serial de bits em uma sequencia paralela de bits.
Bits se deslocam a cada pulso na entrada de ativação.
Contador de pulsos 
Para se contar com maior numero de bits, basta acrescentar mais flip-flops ao circuito