15.2 a) Construa um registo com 4 flip-flops do tipo D capaz de memorizar em paralelo do exterior, de efectuar a divisão do seu conteúdo por dois...

15.2 a) Construa um registo com 4 flip-flops do tipo D capaz de memorizar em paralelo do exterior, de efectuar a divisão do seu conteúdo por dois, e de duplicar o seu conteúdo (desde que o resultado da duplicação continue a poder ser representado com 4 bits). b) Amplie o circuito anterior, de forma a ligar quatro registos idênticos aos pedidos na aĺınea anterior a um barramento comum. Resolução: a) A ideia por detrás deste registo multifunções consiste em poder 15.2 a) guardar nele um determinado operando, um número sem sinal com 4 bits —Operando e para isso precisamos de carregar em paralelo o operando no registo — e em seguida multiplicá-lo ou dividi-lo por 2, em alternativa, e deixar o resultado dessa operação guardada no registo para eventuais operações posteriores do mesmo tipo. A estrutura do registo pretendido é idêntica à da do Exerćıcio 15.1, pelo que recorremos, mais uma vez, a um multiplexer por flip-flop para implementar os diversos modos de funcionamento. De mais simples temos o facto de, agora, se impor a utilização de flip-flops D, em vez dos flip-flops JK do exerćıcio anterior. É necessário ter em conta que a divisão por 2 de um número pode facilmente ser obtida pelo deslocamento desse número no sentido dos pesos menores. E o número deve ser entendido como um número sem sinal e apenas com parte inteira (por essa razão, a divisão em questão também por vezes é designada porDivisão inteira divisão inteira). No nosso caso, se Q3 H é a sáıda de maior peso e Q0 H a de menor peso, esse deslocamento é no sentido de Q3 H para Q0 H. O quociente da divisão virá correcto se forem injectados “0”s pela entrada e se não sáırem “1”s para o exterior . Por exemplo, se (Q3, Q2, Q1, Q0) = (1, 0, 1, 0) , a que corresponde o número 10(10), um deslocamento para a direita dá origem a (Q3, Q2, Q1, Q0) = (0, 1, 0, 1) , a que corresponde o número 5(10) = 10(10)/2. Mas um novo deslocamento para a direita já produz (Q3, Q2, Q1, Q0) = (0, 0, 1, 0) , a que corresponde o número 2(10) = 5(10)/2. Então, e em rigor, o que se vai obtendo é a parte inteira da divisão por 2, até se obter o resultado nulo. Por outro lado, a multiplicação por 2 de um número sem sinal e apenas com parte inteira pode facilmente ser obtida fazendo um deslocamento no sentido dos pesos maiores. No nosso caso, esse deslocamento deve ser no sentido de Q0 H para Q3 H. De forma semelhante ao que acontecia com a divisão por 2, também o produto virá correcto se forem injectados “0”s pela entrada e se não sáırem “1”s para o exterior . Por exemplo, se (Q3, Q2, Q1, Q0) = (0, 1, 0, 1) , a que corresponde o número 5(10), um deslocamento para a esquerda dá origem a (Q3, Q2, Q1, Q0) = (1, 0, 1, 0) , a que corresponde o número 10(10) = 5(10)×2. Mas um novo deslocamento para a esquerda já produz (Q3, Q2, Q1, Q0) = (0, 1, 0, 0) , a que corresponde o número 4(10) = 10(10) × 2. Então, e em rigor, o que se vai obtendo é o módulo 16 do produto por 2, até se obter o resultado nulo (módulo 16 no nosso caso, porque temos 4 andares no registo; com n andares seria módulo 2n). Vamos agora associar arbitrariamente a (MODE1, MODE0) os 3 modos do reg- isto, por exemplo na forma expressa na tabela de verdade f́ısica da Tabela 15.1. Tabela 15.1: Afectação (arbitrária) dos modos de funcionamento do registo às variáveis de selecção dos multiplexers MODE1 H MODE0 H Modo L L Carregamento em paralelo L H Multiplicação por 2 H L Divisão por 2 H H Não utilizado Com estas considerações, e tendo em conta o que já foi desenvolvido no exerćıcio anterior, obtemos o logigrama da Figura 15.6. b) Para resolver este exerćıcio necessitamos de duas coisas: 15.2 b) 1. arranjar um śımbolo IEC para o registo multifunções desenvolvido na aĺınea a); e 2. arranjar maneira de multiplexar as sáıdas dos 4 registos para um barra- mento comum formado por 4 linhas, num circuito vulgarmente designado por banco de registos. Banco de registos Quanto à questão do śımbolo IEC para o registo multifunções, constatamos que ele deve ser muito parecido com o da Figura 15.12 de SD:AAT, que representa um registo de deslocamento universal com 4 andares do tipo 74x194 e a capaci- 74x194 dade de carregar em paralelo, deslocar para a direita e deslocar para a esquerda — exactamente o que necessitamos aqui. A diferença é que o registo multi- funções da aĺınea a) exige que nas entradas série sejam injectados ńıveis L. Mas esta questão tem a ver com o projecto do circuito que usa o registo multifunções, e não com o registo propriamente dito ou com o seu śımbolo IEC — este aceita