circuitos SOMADOR

Portas lgicas e circuitos digitais

Sistemas da ComputaoProf. Rossano Pablo Pinto, Msc. rossano at gmail com 2 semestre 2007

Tpicos

Portas Circuito somador Circuito subtrator flip-flops (registradores) ULA de 1 bit Memria

Portas Lgicas Bsicas

Copyleft Rossano Pablo Pinto

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Portas Lgicas

Caractersticas

As estradas no esto limitadas a 2. Podem ter quantas entradas forem necessrias. A sada sempre nica1 2 3

.... nCopyleft Rossano Pablo Pinto 4

Portas Lgicas

Caractersticas

Os circuitos podem ser construdos pela combinao das portas lgicas Qualquer expresso booleana pode ser representada pela combinao de portas lgicas


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Portas Lgicas

Equivalncia de circuitos

Um mesmo circuito pode ser construdo a partir de combinaes de portas diferentes


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Portas Lgicas

(a) NOT (b) AND (c) OR construdo a partir de portas NAND ou NOR


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Portas Lgicas

2 funes equivalentes: (a) AB + AC (b) A(B+C)


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Portas Lgicas

Smbolos alternativos: (a) NAND, (b) NOR, (c) AND, (d) OR.


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Portas Lgicas

Porta XOR (ou exclusivo) 3 circuitos diferentes p/ calcular um XOR


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Circuitos Integrados

As portas no so vendidas individualmente, mas em unidades chamadas Circuitos Integrados:

SSI (Small Scale Integrated): 1 10 portas MSI (Medium Scale Integrated): 10 100 portas LSI (Large Scale Integrated): 100 100.000 portas VLSI (Very Large Scale Integrated): > 100.000 portasCopyleft Rossano Pablo Pinto 11

Circuitos Integrados

Chip SSI com 4 portas


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Circuitos Combinatrios

Multiplexador: seleciona uma das vrias entradas e gera a sada Demultiplexador: seleciona uma dentre vrias sadas


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Exemplo de multiplexador com 8 entradas e uma sada


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Decodificador: nmero de nbits na entrada seleciona uma das 2n linhas de sada


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Comparador: compara 2 palavras de entrada. Ex. verifica se so iguais


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Circuitos Aritmticos

Shifters: desloca os bits para esquerda ou direita


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Somadores: soma 2 valores

Voc saberia fazer um somador que possui como entrada o bit A e o bit B?

0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=?


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Somadores: meio somador


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Somadores: somador completo


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Unidade Lgica e Aritmtica

opera AND, OR, NOT e soma de 2 palavras de mquina. No exemplo a seguir:

00 -> A AND B 01 -> A OR B 10 -> NOT B 11 -> SOMA A e B


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ULA de 1 bit


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8 ULAs de 1 bit conectadas p/ formar 1 ULA de 8 bits:


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Memria

Componente essencial de todo computador Sem memria, no existiriam computadores da forma que conhecemos Armazena tanto dados quanto instrues Memrias podem ser construdas a partir de portas NOR e NAND.


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Memria

Latches

(a) Latch NOR no estado 0. (b) Latch NOR no estado 1. (c ) Tabela verdade p/ porta NOR.Copyleft Rossano Pablo Pinto 25

Memria

Latches: Diferena IMPORTANTE

Diferentemente de um circuito combinatrio, as sadas do latch no so determindas unicamente pelas suas entradas !!!! O circuito leva em conta uma entrada ANTERIOR. O circuito LEMBRA de sua entrada anterior. Com este circuito possvel construir memrias de computadores.Copyleft Rossano Pablo Pinto 26

Memria

Latches SR com clock


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Memria

Latches D com clock. Motivao: evitar a entrada S=R=1. Pois no-determinstica.


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Memria

Flip-flop: igual a latch s que edgetriggered ao invs de level-triggered.


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Memria

Prefixos mtricos

mili (m) = 10-3 micro () = 10-6 nano (n) = 10-9 pico (p) = 10-12


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Memria

Registradores

So formados por vrios flip-flops. Ex.:

registradores de 8 bits so formados por 8 flipflops 16 bits -> 16 flip-flops 32 bits -> 32 flip-flops n bits -> n flip-flops


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Memria

RAM Random Access Memory Memria de Acesso Aleatrio

Podem ser escritas e lidas vrias vezes Este nome o oposto de Memria de Acesso Seqencial de fitas magnticas Duas variedades: SRAM (Static RAM) e DRAM (Dynamic RAM)


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Memria

RAM: SRAM

Construda com flip-flops D Mantm seu contedo enquanto houver alimentao de energia So muito rpidas: acesso em nano segundos (10-9 segundos) Utilizadas para construir memrias cache nvel 2


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Memria

RAM: DRAM

Construda a partir de array de clulas. Cada clula composta por 1 transistor e um capacitor Necessita de ciclos de atualizao(refresh) p/ manter dado a cada x mili-segundos Velocidade na casa dos 60 nano segundos (mais antigas) 5 nano segundos (DDR) Utilizadas para construir memrias volteis do sistema (RAM)Copyleft Rossano Pablo Pinto 34

Memria

RAM: DRAM: tipos assncronos

linhas de endereo e dados no so sincronizados por um nico clock FPM (Fast Page Mode) EDO (Extended Data Output)


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Memria

RAM: DRAM: tipos sncronos

linhas de endereo e dados so sincronizados por um nico clock SDRAM

SDR SDRAM (Single-Data-Rate Synchronous DRAM)

Hbrido de RAM esttica e dinmica Transfere dados tanto na subida quanto na descida do sinal de clock

DDR SDRAM (Double-Data-Rate SDRAM)


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Memria

DDR SDRAM


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Memria

DDR2 SDRAM


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Memria

ROM (Read-Only Memory)

Permite apenas operaes de leitura No so volteis (mantm dados mesmo sem alimentao de energia eltrica) Dados geralmente so gravados no processo de fabricao da ROM (material foto-sensvel)


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Memria

ROM: PROM (Programmable ROM)

Programvel/gravvel apenas uma vez utiliza alta voltagem para gravar Similar PROM Fotonicamente apagvel com luz ultravioleta (10 20 minutos de exposio) Eletronicamente apagvelCopyleft Rossano Pablo Pinto 40

ROM: EPROM (Erasable PROM)

ROM: EEPROM (Electronic EPROM)

Memria

ROM: EEPROM memria flash

acessada como um dispositivo de bloco (PENDRIVE!!!) Leitura e escrita como um procedimento padro


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