PCS 3115 (PCS2215) Blocos básicos

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1 3-May-8 PC 35 (PC5) istemas Digitais I Módulo Circuitos Combinatórios locos ásicos Prof. Dr. Marcos. implicio Jr. versão: 3. (Jan/6) locos básicos Multiplicadores UL Gerador/Detector de Paridade Exercícios

2 3-May-8 Multiplicador binário x x x x Multiplicando Multiplicador Produto parcial inicial lgoritmo shift-and-add : apenas dois registradores para dados parciais Multiplicando deslocado p/ esquerda de posições Produto parcial Multiplicando deslocado p/ esquerda de posição Produto parcial Multiplicando deslocado p/ esquerda de posições Produto parcial Multiplicando deslocado p/ esquerda de 3 posições Produto 3 Multiplicador binário Processo não precisa ser sequencial, usando registradores: podese construir um circuito combinatório que implementa cada fase do laço de shift-and-add x y p y x 3 y x y x y x y x 3 y x y x y x y x 3 y x y x y x y 3 x 3 y 3 x y 3 x y 3 x p 7 p 6 p 5 p p 3 p p p

3 3-May-8 Multiplicador binário bits y x 3 y x y x y x y x 3 y x y x y x y x 3 y x y x y x y 3 x 3 y 3 x y 3 x y 3 x p 7 p 6 p 5 p p 3 p p p 5 Multiplicador binário 8 bits 6 3

4 3-May-8 Multiplicador binário 8 bits: atrasos devido a carry 7 bits: carry saver Multiplicador binário y x 3 y x 3 y x y x y x y x y x y x y x 3 y x y x y x y 3 x 3 y 3 x y 3 x y 3 x p 7 p 6 p 5 p p 3 p p p 8

5 3-May-8 Multiplicador binário 8 bits: carry saver 9 Multiplicador binário 8 bits: carry saver atrasos devido ao carry 5

6 3-May-8 Unidade Lógica ritmética (UL) Um loco Lógico uncional que dispõe de um repertório básico e limitado de Operações Lógicas: and, or, inversão, etc. e/ou Operações ritméticas: soma, subtração, etc. Há vários CIs que, embora não tenham a capacidade de ULs de computadores (pessoais ou de grande porte), fornecem algumas operações sobre dados binários de entrada. Unidade Lógica ritmética (UL) LU 7L38/7HC38 Extraído de [Tocci-.7] 6

7 3-May-8 Unidade Lógica ritmética (UL) Table 5-5 unctions performed by the 7x8 -bit LU. Inputs unction bits de operações: carry lookahead carry ripple 3 M = (arithmetic) M = (logic) = minus plus CIN = = minus plus CIN = = minus plus CIN = = plus CIN = = plus ( ) plus CIN = = plus ( ) plus CIN = = minus minus plus CIN = Å = plus CIN = = plus ( ) plus CIN = = plus plus CIN = Å = plus ( ) plus CIN = = plus CIN = = plus plus CIN = = plus plus CIN = = plus plus CIN = = plus CIN = Unidade Lógica ritmética (UL) LU 7L38/7HC38 Expansão da UL: dois chips 7HC38, conectados Extraído para operar de [Tocci-.7] como um somador de palavras de 8 bits. 7

8 3-May-8 Exercício -- UL Projetar a estrutura interna de uma UL como a mostrada abaixo, para que ela tenha as seguintes funcionalidades considerando e números inteiros com sinal (complemento de dois): Comentário mais se overflow soma menos se overflow subtração menos se overflow subtração inversa xor se = OU-Exclusivo bit a bit UL 5 Exercício -- UL Comentário mais se overflow soma = i i i C i 3 3 C in C 3 i C i i i C i C... C i i i i C i C i i C i C i C in i = 3 C out 6 8

9 3-May-8 Exercício -- UL Comentário mais se overflow soma 3 C in 3 C out Exercício -- UL Comentário menos se overflow subtração Vcc 3 C in 3 C out 9

10 3-May-8 Exercício -- UL Comentário menos se overflow subtração inversa Vcc 3 C in 3 C out Exercício -- UL Comentário xor se = OU-Exclusivo bit a bit 3 3 3

11 3-May-8 Exercício: olução Comentário mais se overflow soma menos se overflow subtração menos se overflow subtração inversa xor se = OU-Exclusivo bit a bit Decoder 3 E E E E3 E E E E E E E3 E3 Exercício: olução Comentário mais se overflow soma menos se overflow subtração menos se overflow subtração inversa xor se = OU-Exclusivo bit a bit

12 3-May-8 Exercício: Otimizações Comentário mais se overflow soma menos se overflow subtração C in C out sel Exercício: Otimizações Comentário mais se overflow soma menos se overflow subtração menos se overflow subtração inversa sel C in = g(,) C out sel

13 3-May-8 Exercício: olução b Comentário mais se overflow soma menos se overflow subtração menos se overflow subtração inversa xor se = OU-Exclusivo bit a bit E E E G(,) E E E3 E3 Decoder E 3 E3 Exercício: olução b Comentário mais se overflow soma menos se overflow subtração menos se overflow subtração inversa xor se = OU-Exclusivo bit a bit G(,) sel sel 3

14 3-May-8 Exercício: Uma modificação Comentário mais se overflow soma menos se overflow subtração menos se overflow subtração inversa xor se <= OU-Exclusivo bit a bit Implementar com: (a) portas lógicas, (b) decoder :6, (c) mux 6:, (d) mux 8:, (e) mux : Com portas lógicas =... Exercício: Uma modificação Comentário mais se overflow soma menos se overflow subtração menos se overflow subtração inversa xor se <= OU-Exclusivo bit a bit Com decodificador (soma de produtos) I 3 I I I Dec

15 3-May-8 Exercício: Uma modificação Comentário mais se overflow soma menos se overflow subtração menos se overflow subtração inversa xor se <= OU-Exclusivo bit a bit Com decodificador (produto de somas) I 3 I I I Dec Exercício: Uma modificação Comentário mais se overflow soma menos se overflow subtração menos se overflow subtração inversa xor se <= OU-Exclusivo bit a bit Com MUX 6: Mesma ordem da tabela verdade 5

16 3-May-8 Exercício: Uma modificação Comentário mais se overflow soma menos se overflow subtração menos se overflow subtração inversa xor se <= OU-Exclusivo bit a bit Com MUX 8: = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) I I I I 3 I I 5 I 6 I 7 Exercício: Uma modificação Comentário mais se overflow soma menos se overflow subtração menos se overflow subtração inversa xor se <= OU-Exclusivo bit a bit Com MUX : I I I = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) I 3 6

17 3-May-8 Exercício: Usando a UL Usando a UL criada e NOTs, deseja-se construir um circuito de alarme remoto a ser conectado a um emissor. especificação é: e um sensor de temperatura T, de 3 bits, acusar um valor acima de V ( TGTV =), então deve ser enviado = T V a uma central O valor de V é configurável pela entrada M: M= V=3 ; M= V=5 Por questões de compatibilidade com o sistema na central, a saída deve ser: = T V caso M =, e = compl(t V) se M= T M 3 larme TGTV enviar dado Emissor dado Comentário mais se overflow soma menos se overflow subtração menos se overflow subtração inv. xor se = OU-Exclusivo UL Exercício: Usando a UL Uma solução possível: T M 3 T MM menos UL 3 > M M UL M = = mais = M = = XOR = compl() TGTV enviar dado Comentário mais se overflow soma menos se overflow subtração menos se overflow subtração inv. xor se = OU-Exclusivo 7

18 3-May-8 Exercício: Usando a UL o enviar o projeto para produção, você percebe que a UL utilizada opera no modo ativo baixo. O que muda no projeto? T M 3 T MM menos UL 3 > M M UL M = = mais = M = = XOR = compl() TGTV enviar dado _L _L _L _L Comentário mais se overflow soma menos se overflow subtração menos se overflow subtração inv. xor se = OU-Exclusivo Exercício: Usando a UL Circuito inteiro em ativo-baixo: basta que os sinais ligados nas entradas sejam consideradas como ativo-baixo, e saídas sejam consideradas ativo-baixo Notação: _L T_L M_L 3 TGTV_L larme _L 3 T_L M_L T_L M_L M_L menos UL _L 3 M_L M_L UL M = = mais = M = = XOR = compl() TGTV_L _L inais internos não são afetados 8

19 3-May-8 Exercício: Usando a UL Circuito inteiro com lógica negativa: basta que os sinais ligados nas entradas sejam consideradas como ativo-baixo, e saídas sejam consideradas ativo-baixo única coisa que mudaria mais profundamente é o acoplamento entre módulos ativo-alto e ativo-baixo T M T_L M_L 3 larme TGTV_L _L enviar dado Emissor dado Exercício (PREC 6) eja um número binário de bits. Projete um circuito que calcule caso tenha paridade par e caso tenha paridade ímpar. subtração deve ser calculada em Complemento de. Utilize (somente!) um gerador de paridade de bits (igura ) e um somador completo de bits (igura ). Gerador de Paridade omador Completo de bits 38 9

20 3-May-8 Lição de Casa Leitura Obrigatória: Capítulo 6 do Livro Texto, ênfase em 6., 6.5, 6.7, 6.8. Exercícios obrigatórios: Capítulo 6 do Livro Texto. ibliografia dicional regni, Edson; araiva, ntônio. Engenharia do Projeto Lógico Digital. Editora Edgard lücher Ltda. ão Paulo, P, rasil,.995; Ranzini, Edith; regni, Edson. Teoria da Comutação: Introdução aos Circuitos Digitais (Partes e ). Notas de ula de PC, PC/EPUP, gosto de.996. Tocci, Ronald; Widmer, Neal. istemas Digitais Princípios e plicações. 8 a Edição, Pearson/Prentice- Hall, ão Paulo,.3.