Como os computadores memorizam informações?
Sumário
- Introdução
- Como um computador armazena números
- Circuitos de Memória
- 3.1. O flip-flop SR
- 3.2. Construindo um flip-flop SR
- 3.3. O flip-flop RS
- 3.4. Construindo um flip-flop RS
- 3.5. O flip-flop D
- 3.6. Construindo um flip-flop D
- Armazenando dados com o clock
- 4.1. O latch de dados
- 4.2. O flip-flop de borda
- 4.3. Construindo um flip-flop de borda
- 4.4. Armazenando dados em um múltiplo de borda
- Criando registros de bits
- 5.1. Registrador de 1 bit
- 5.2. Registrador de 4 bits
- Conclusão
Como um computador armazena números
Quando estamos trabalhando com computadores e realizando cálculos, é importante entender como os computadores armazenam e recuperam números. A forma básica de armazenamento de números em um computador é através de bits, que são os zeros e uns que compõem a linguagem binária. Por exemplo, o número 5 em binário é representado por 101. Mas como o computador realmente lembra desses números?
Circuitos de memória
Existem diferentes tipos de circuitos que permitem que um computador armazene e recupere informações. Vamos olhar mais de perto alguns desses circuitos.
O flip-flop SR
Um dos circuitos mais simples de memória é o flip-flop SR. Esse circuito consiste em dois gates lógicos: o gate OR e o gate AND. O flip-flop SR é composto por um conjunto de duas portas NOR ou duas portas NAND, além de alguns inversores. Esse circuito permite armazenar um único bit de informação.
Construindo um flip-flop SR
Para construir um flip-flop SR, precisamos de duas portas NOR ou two portas NAND e alguns inversores. A entrada SET é conectada a uma das portas e a entrada RESET é conectada a outra porta. A saída de uma porta é conectada à entrada da outra porta. Dessa forma, podemos criar um circuito que armazena um único bit de informação.
O flip-flop RS
Outro tipo de circuito de memória é o flip-flop RS. Ele também consiste em dois gates lógicos, mas ao contrário do flip-flop SR, o flip-flop RS é construído com duas portas OR ou duas portas AND. Esse circuito também permite armazenar um único bit de informação.
Construindo um flip-flop RS
Para construir um flip-flop RS, precisamos de duas portas OR ou duas portas AND e alguns inversores. A entrada SET é conectada a uma das portas e a entrada RESET é conectada a outra porta. A saída de uma porta é conectada à entrada da outra porta. Com isso, podemos criar um circuito que armazena um único bit de informação.
O flip-flop D
Um terceiro tipo de circuito de memória é o flip-flop D. Esse circuito é construído a partir de gates lógicos e utiliza uma única entrada de dados, chamada de entrada D. O flip-flop D também é capaz de armazenar um único bit de informação.
Construindo um flip-flop D
Para construir um flip-flop D, precisamos de algumas portas lógicas, como portas AND e portas OR. Essas portas são conectadas de forma a criar um circuito que armazena um único bit de informação.
Armazenando dados com o clock
Até agora, discutimos circuitos de memória que são capazes de armazenar um único bit de informação. No entanto, quando trabalhamos com computadores, geralmente precisamos armazenar e processar conjuntos de bits, o que nos leva à necessidade de usar o clock.
O latch de dados
Uma maneira de armazenar dados é usando o latch de dados. O latch de dados é um circuito que armazena um bit de informação quando recebe um sinal de clock. Ele é projetado para armazenar a informação apenas durante o sinal de clock de subida.
O flip-flop de borda
Outra maneira de armazenar dados é usando o flip-flop de borda. Esse flip-flop armazena dados apenas quando ocorre uma transição do sinal de clock de baixo para alto, conhecido como borda de subida.
Construindo um flip-flop de borda
Para construir um flip-flop de borda, utilizamos alguns circuitos de portas lógicas, como inversores, portas AND e portas OR. Essas portas são conectadas de forma a criar um circuito que armazena e recupera dados com base na borda de subida do sinal de clock.
Armazenando dados em um múltiplo de borda
Para armazenar dados de maneira sincronizada com o sinal de clock, podemos usar um circuito chamado multiplexador. O multiplexador permite escolher entre duas entradas de dados com base em um sinal de controle. Dessa forma, podemos escolher entre armazenar novos dados ou manter os dados existentes.
Criando registros de bits
Agora que entendemos como armazenar um único bit de informação, podemos criar registros de bits para armazenar conjuntos maiores de dados.
Registrador de 1 bit
Um registrador de 1 bit é composto pelos circuitos de memória que discutimos anteriormente. Ele é capaz de armazenar um único bit de informação.
Registrador de 4 bits
Podemos usar vários registradores de 1 bit para criar um registrador de 4 bits. Esse registrador é capaz de armazenar 4 bits de informação.
Conclusão
Neste artigo, discutimos os circuitos básicos de memória e como um computador armazena e recupera informações. Vimos diferentes tipos de circuitos, como o flip-flop SR, o flip-flop RS e o flip-flop D. Também aprendemos sobre o uso do clock para armazenar dados de maneira sincronizada. Por fim, exploramos a criação de registros para armazenar conjuntos maiores de dados. O conhecimento desses conceitos nos ajudará a entender melhor como os computadores funcionam e como eles podem armazenar e processar informações.