Sistemas Digitais - Lógica Binária, Portas Lógicas e Álgebra Booleana

UNIDADE DE APRENDIZAGEM 1 Sistemas Digitais lógica binária portas lógicas tabelas verdade álgebra booleana INTRODUÇÃO À UNIDADE DE APRENDIZAGEM Olá caroa alunoa Você sabia que os circuitos eletrônicos podem ser ou analógicos ou digitais e que essa classificação tem a ver com o tipo de sinal com que trabalham E que o conceito de variáveis lógicas foi introduzido pelo matemático George Boole em 1850 quando estudava sobre como ocorre o processo do pensamento Em 1938 Claude Shannon dos laboratórios Bell USA adaptou a álgebra booleana para os sistemas digitais Nesta unidade você aprenderá o que são sinais analógicos e digitais sistemas de numeração binária o que são variáveis lógicas e lógica binária os teoremas da álgebra de Boole as portas lógicas mais utilizadas o que são tabelas verdade e outros conceitos relacionados a sistemas digitais INDICAÇÃO DE LEITURA 1 Você encontra o conteúdo abordado nesta unidade nos capítulos 1 2 e 3 do livro SISTEMAS DIGITAIS Pincípios e Aplicações de Ronald Tocci Neal Widmer e Gregory Moss Qualquer uma das edições disponíveis na biblioteca virtual do UNISAL atende os conteúdos O link indicado abaixo corresponde à 11ª edição e nela você deve estudar as seções 11 a 16 do Cap 1 as seções 21 a 27 do Cap 2 e as seções 31 a 315 do Cap 3 httpsplataformabvirtualcombrAcervoPublicacao2621 INDICAÇÃO DE LEITURA 2 Você também encontra os conteúdos desta unidade de aprendizagem nos capítulos 1 a 4 do livro SISTEMAS DIGITAIS de Thomas Floyd Na 9ª ed indicada na bibliografia da disciplina as seções a ler são as seguintes 11 a 14 do Cap 1 21 a 211 do Cap 2 31 a 36 do Cap 3 e 41 a 46 do Cap 4 INDICAÇÃO DE LEITURA 3 MAPA MENTAL Criado localmente com o EDRAWSOFT Sem link PERIFÉRICO Atenção Nesta unidade você aprendeu vários conceitos que oa introduziram nos sistemas digitais Você agora sabe o que são sinais digitais e conhece os sistemas de numeração binária mais utilizados Também aprendeu o que são variáveis lógicas e sabe lidar com expressões lógicas utilizando a álgebra de Boole Vários tipos de portas lógicas foram estudados e através de suas tabelas verdade você consegue calcular a saída delas em função dos valores lógicos das entradas A combinação destas portas é que permite representar as expressões lógicas que resolvem diversos problemas AUTOAVALIAÇÃO Exercício de associação Variáveis lógicas Só podem assumir um de 2 valores possíveis e estes são mutuamente exclusivos Sistema de numeração hexadecimal A base é 16 e usa os dígitos 0 a 9 mais as letras A a E para representar os 16 valores Álgebra de Boole Formalismo utilizado até hoje para tratamento sistemático da lógica Tabelas verdade Mostram o valor de uma variável lógica de saída a partir dos valores lógicos das entradas Portas AND Sua saída é 1 somente quando todas as entradas são 1 UNIDADE DE APRENDIZAGEM 2 Circuitos lógicos combinacionais análise e projeto Mapas de Karnaugh INTRODUÇÃO À UNIDADE DE APRENDIZAGEM Olá caroa alunoa seja bemvindo à 2ª unidade de aprendizagem Os circuitos combinacionais são assim denominados porque as saídas dependem das combinação das variáveis de entrada Circuitos combinacionais não usam memórias para armazenar dados só utilizam portas lógicas arranjadas de forma a implementar a expressão lógica desejada Para simplificar a implementação de circuitos lógicos utilizamse os Mapas de Karnaugh que são arranjos de números que ajudam a simplificar as expressões lógicas a implementar Nesta unidade veremos como analisar e projetar circuitos lógicos combinacionais INDICAÇÃO DE LEITURA 1 Você encontra o conteúdo abordado nesta unidade no capítulo 4 do livro SISTEMAS DIGITAIS Pincípios e Aplicações de Ronald Tocci Neal Widmer e Gregory Moss Qualquer uma das edições disponíveis na biblioteca virtual do UNISAL atende os conteúdos O link indicado abaixo corresponde à 11ª edição e nela você deve estudar as seções 41 a 46 e a 48 do Cap 4 httpsplataformabvirtualcombrAcervoPublicacao2621 INDICAÇÃO DE LEITURA 2 Você também encontra os conteúdos desta unidade de aprendizagem nos capítulos 4 e 5 do livro SISTEMAS DIGITAIS de Thomas Floyd Na 9ª ed indicada na bibliografia da disciplina as seções a ler são as seguintes 48 a 411 do Cap 4 e 51 a 55 do Cap INDICAÇÃO DE LEITURA 3 MAPA MENTAL Criado localmente com o EDRAWSOFT Sem link PERIFÉRICO Reflexão Você deve ter percebido que os mapas de Karnaugh ajudam e muito a simplificar as expressões lógicas que descrevem um problema lógico Mas também deve ter notado que estes mapas dobram o seu tamanho a cada sinal de entrada do circuito Com 6 entradas o mapa já tem 64 quadrados o qual não é fácil de simplificar Já imaginou como seria um mapa de 10 ou 12 entradas Seria extremamente complicado trabalhar com eles não é AUTOAVALIAÇÃO Preenchimento de lacunas A porta ORexclusivo XOR produz uma saída lógica 1 se suas duas entradas estiverem em níveis OPOSTOS Os Mapas de Karnaugh serve para simplificar EXPRESSÕES lógicas Uma equação do tipo PRODUTO DE SOMAS é implementada com portas OR cujas saídas são ligadas a uma porta AND Em um circuito combinacional conhecendo os valores das ENTRADAS é possível determinar o valor da saída A TABELA VERDADE é uma forma de se descrever o funcionamento de um circuito combinacional UNIDADE DE APRENDIZAGEM 3 Latches flipflops registradores codecs e memórias INTRODUÇÃO À UNIDADE DE APRENDIZAGEM Olá caroa alunoa Bemvindo à 3ª unidade de aprendizagem de Sistemas Digitais Nesta unidade vamos aprender sobre latches e flipflops que são os componentes básicos dos registradores de alguns tipos de memórias e dos contadores Eles permitem armazenar o valor lógico de uma variável e só mudam de estado em função dos valores de suas entradas Existem diferentes tipos de flipflops cada um com uma tabela verdade diferente e a escolha do mais apropriado depende do sistema digital sendo projetado Também aprenderemos sobre codificadores e decodificadores digitais e sobre memórias Vamos lá INDICAÇÃO DE LEITURA 1 Você encontra o conteúdo abordado nesta unidade nos capítulos 5 9 e 12 do livro SISTEMAS DIGITAIS Pincípios e Aplicações de Ronald Tocci Neal Widmer e Gregory Moss Qualquer uma das edições disponíveis na biblioteca virtual do UNISAL atende os conteúdos O link indicado abaixo corresponde à 11ª edição e nela você deve estudar as seções 51 a 518 do Cap 5 as seções 91 a 94 do Cap 9 e as seções 121 a 1219 do Cap 12 httpsplataformabvirtualcombrAcervoPublicacao2621 INDICAÇÃO DE LEITURA 2 Você também encontra os conteúdos desta unidade de aprendizagem nos capítulos 6 7 9 e 10 do livro SISTEMAS DIGITAIS de Thomas Floyd Na 9ª ed indicada na bibliografia da disciplina as seções a ler são as seguintes 65 a 67 do Cap 6 71 a 74 do Cap 7 91 a 96 do Cap 9 e 101 a 106 do Cap 10 INDICAÇÃO DE LEITURA 3 MAPA MENTAL Criado localmente com o EDRAWSOFT Sem link PERIFÉRICO Curiosidade Em 21 de junho de 1918 os físicos e professores britânicos William Henry Eccles e Frank Wilfred Jordan registraram uma patente para Melhorias nos relés iônicos Inicialmente chamado de circuito de gatilho EcclesJordan consistia de dois elementos ativos válvulas a vácuo o foi o precursor dos flipflops atuais Os primeiros flipflops eram conhecidos como circuitos de gatilho ou multivibradores Antes da invenção da computação eletrônica Eccles e Jordan viam sua invenção como um método de retransmissão ou ampliação em circuitos elétricos para uso em telegrafia e telefonia Mas com a invenção da computação eletrônica usando tubos de vácuo como interruptores os flipflops se tornaram o elemento básico de armazenamento na lógica sequencial usada nos circuitos digitais e a base das memórias eletrônicas Adaptado de httpwwwhistoryofinformationcomdetailphpid3606 AUTOAVALIAÇÃO Preenchimento de Lacunas Um flipflop disparado pela borda de subida muda de estado durante a transição do pulso de clock do nível BAIXO PARA ALTO O símbolo no interior do símbolo de um flipflop significa ENTRADA DE CLOCK Em um flipflop D com entradas Set e Reset ao ser ativada a entrada SET a saída Q irá para nível lógico ALTO Em um codificador M para N o número de entradas é sempre MAIOR que o número de saídas As memórias DRAM RAM Dinâmicas utilizam CAPACITORES como células de memória UNIDADE DE APRENDIZAGEM 4 Dispositivos lógicos programáveis e outros componentes digitais INTRODUÇÃO À UNIDADE DE APRENDIZAGEM Olá caroa alunoa bemvindo à 4ª unidade de aprendizagem o mundo dos dispositivos lógicos programáveis O uso de dispositivos lógicos programáveis permite substituir um grande número de CIs específicos por poucos CIs genéricos diminuindo o número de componentes necessários para implementar um sistema digital Isto aumenta a velocidade de resposta do sistema faz que ocupe menos espaço nas placas de circuito impresso e diminua o consumo de energia Também viabiliza um menor estoque de componentes e o que é muito desejável o projeto lógico fica escondido dos concorrentes Nesta unidade aprenderemos sobre estes dispositivos e sobre outros componentes digitais INDICAÇÃO DE LEITURA 1 Você encontra o conteúdo abordado nesta unidade nos capítulos 3 4 e 13 do livro SISTEMAS DIGITAIS Pincípios e Aplicações de Ronald Tocci Neal Widmer e Gregory Moss Qualquer uma das edições disponíveis na biblioteca virtual do UNISAL atende os conteúdos O link indicado abaixo corresponde à 11ª edição e nela você deve estudar a seção 318 do Cap 3 a seção 414 do Cap 4 e as seções 131 a 133 do Cap 13 httpsplataformabvirtualcombrAcervoPublicacao2621 INDICAÇÃO DE LEITURA 2 Você também encontra os conteúdos desta unidade de aprendizagem nos capítulos 1 3 e 11 do livro SISTEMAS DIGITAIS de Thomas Floyd Na 9ª ed indicada na bibliografia da disciplina as seções a ler são as seguintes 16 do Cap 1 37 do Cap 3 e 111 do Cap 11 INDICAÇÃO DE LEITURA 3 MAPA MENTAL Criado localmente com o EDRAWSOFT Sem link PERIFÉRICO Curiosidade No início anos 80 foram criados os primeiros dispositivos lógicos reprogramáveis No final desse período foi criado o conceito de FPGA através de um experimento sugerido por Steve Casselman com financiamento do Naval Surface Warfare Center Forças Armadas de USA Sua proposta era criar um dispositivo de computação com mais de 600000 portas lógicas reprogramáveis Seu trabalho foi bemsucedido e ele patenteou a criação em 1992 Atualmente este valor está tão elevado que não se mede mais em portas lógicas mas sim blocos lógicos chegando a uma quantidade de milhões de equações lógicas em um único componente AUTOAVALIAÇÃO Associação PAL Programmable Array Logic Logica programável que permite a gravação pela queima de fusíveis entre ligações préestabelecidas não permitindo desfazer a queima CPLD Complex Programmable Logic Device Logica programável baseada em uma grande quantidade de blocos de portas lógicas AND e OR permitindo a configuração e reconfiguração das ligações FPGA Field Programmable Gate Array Logica programável baseada em blocos de RAM com a tabela verdade do circuito a ser implementado Interface JTAG Interface utilizada para a gravação depuração e testes de um circuito lógico programável Memória EEPROM serial Tipo de dispositivo utilizado em conjunto com uma FPGA para armazenar os dados de configuração do circuito