Licenciatura em Engenharia Informática - LEI Arquitetura de Computadores - 17/18

Tamanho: px

Começar a partir da página:

Download "Licenciatura em Engenharia Informática - LEI Arquitetura de Computadores - 17/18"

Nicolas Ferretti
4 Há anos
Visualizações:

1 Licenciatura em Engenharia Informática - LEI Arquitetura de Computadores - 17/18 1º Trabalho de Arquitetura de Computadores - Relatório Grupo nº 1: Bruna Vieites Rafael Lemos Docentes: Professor Sérgio Ferreira Professor Pedro Serra

2 1. Objetivo Neste trabalho, iremos implementar circuitos básicos até aos Sequenciadores, passando pelos MSI e circuitos com memória tais como os FF e contadores. Tem como principal objetivo rever a utilização do programa Multisim O Guião Multisim será usado como documento de base a esta sessão, associado à estrutura de pastas com os circuitos a carregar, bem como o programa Multisim Ambiente Multisim 1) Usando o Multisim 2001, implementámos o circuito que nos é pedido: Figura 1 - Circuito 1. Lista de materiais: VCC VGND A0, A1, A2 - SPDT X1, X2 - Probes de 2,5V U1A Circuito Integrado 74LS10D (THREE 3-INPUT NAND) U2A, U2B - Circuito Integrado 74LS08D (AND) U3A - Circuito Integrado 74LS04D (NOT) XLC1 - Logic Converter 2

De seguida, implementámos no circuito 1 a ferramenta Logic Converter, de forma a obter a Tabela de Verdade do circuito: Figura 2 - Tabela de verdade do circuito 1.

3 De seguida, implementámos no circuito 1 a ferramenta Logic Converter, de forma a obter a Tabela de Verdade do circuito: Figura 2 - Tabela de verdade do circuito 1. A partir da tabela de verdade é possível determinar a respetiva expressão algébrica da função: A B C + A B C + A BC + A BC + AB C + AB C + ABC + ABC Usando a Álgebra de Boole, podemos simplificar a expressão, obtendo o seguinte: A + B + C Figura 3 - Circuito 1 com a respetiva tabela de verdade. 3

4 Após a implementação e respetivos testes, chegámos à conclusão de que os dois ramos do circuito geram o mesmo output, independentemente do input (interruptores), os dois ramos são equivalentes, sendo o ramo de cima (que apenas utiliza o circuito integrado 74LS10D) mais prático pois apenas utiliza um circuito integrado comparado com o ramo inferior que utiliza dois integrados diferentes. a) Ao retirarmos as check boxes em Autowire e de seguida movermos um componente, obtemos o seguinte resultado: Figura 4 Circuito 1 danificado. De forma a reparar os danos causados, basta voltar a por as check boxes em Autowire e voltar a mover os componentes. b) O termo U2B pode ser descrito da seguinte forma: o U designa unidade; o 2 significa que é o segundo tipo de circuito integrado a ser implementado; por fim, o B designa a segunda secção de um componente desse mesmo circuito integrado. Em suma, U2B refere-se ao segundo componente do segundo circuito integrado. 4

5 2) Como o número do grupo é ímpar, carregámos o circuito Cmp_lab5, tal como é pedido: Figura 5 Circuito Cmp_lab5. Lista de materiais: VCC VGND A0, A1, A2, A3, B0, B1, B2, B3 SPDT U1 Circuito Integrado (MAG_CMP4) U2A, U2B Circuito Integrado 74L8167D (MUX 4x2:1) A, B, RESULT - DCD_HEX a) Após simular o circuito chegámos à conclusão de que este irá apresentar no RESULT o menor de dois números de 4 bits. 5

6 b) O circuito encontra-se implementado da melhor maneira, fazendo a sua função (apresentar o menor dos dois números) competentemente e sem problemas. Posto isto, não sugerimos nenhuma alteração a implementar no circuito. c) Colocarmos índices nos Labels dos interruptores fará com que seja facilitada a compreensão da sua função no circuito. Neste caso em específico, ao colocarmos os índices irá permitir identificar o peso que cada interruptor tem para a função, por exemplo, o B0 tem peso 1, B1 tem peso 2, e assim sucessivamente. 3. Compreensão dos Circuitos Carregados 1) De forma a determinar o circuito a carregar no Multisim, calculámos o módulo 4 do nosso número de grupo. Dividimos 1 (nº do grupo) por 4 e obtivemos como resultado o número 1. Logo, o circuito a ser analisado será o circuito 1_Cont4_Sinc. De seguida, carregámos o circuito tal como nos foi pedido: 6

7 Figura 6 Circuito 1_Cont4_Sinc. Lista de materiais: VCC VGND J1, J2 - SPDT X1 - Probe de 2,5V U2A, U2B, U4A, U4B - Circuito Integrado 74LS112D (DUAL JK FLIP FLOP) U1A, U1B - Circuito Integrado 74LS08D (AND) U3 - DCD_HEX a) Este circuito é um contador de 4 bits, ou seja, irá contar de 0 a F. A contagem irá começar no número F; se for ativado o interruptor J2, a contagem irá reiniciar, começando no número 3. b) Iremos fazer a comparação do circuito anterior com o circuito do grupo 3. Usando a mesma regra do módulo 4, o circuito a ser usado como ferramenta de comparação será o 3_Cont_integ. Implementámos então o circuito no Multisim: 7

8 Figura 7 Circuito 3_Cont_integ. Lista de materiais: VCC VGND J1, J2,J3 SPDT U2, U3 DCD_HEX X1,X2,X3 Probes de 2,5V U1 Circuito Integrado 74LS160D (SYNCHRONOUS 4-BIT COUNTER) U4 Circuito Integrado 74LS161D (4BIT SYNCH BIT CNTR) Como podemos verificar, o circuito acima representado tem como diferença principal o facto de contar dois tipos de números: é um contador de 4 bits, ou seja, conta de 0 a F, tal como o circuito do nosso grupo, mas, além disso, também tem outro contador, que conta de 0 a 9, ou seja, conta em decimal. Além disso, se o interruptor J1 estiver desligado, o circuito passa a ser um contador exclusivamente decimal, passando a contar apenas de 0 a 9. Essa diferença acaba por ser a principal vantagem relativamente ao nosso circuito, visto que consegue contar dois tipos de números, comparativamente ao nosso que só conta números de 4 bits (de 0 a F). Contudo tem algumas desvantagens, nomeadamente o facto de não ser o mais eficaz a contar números de 4 bits e quando está a contar de 0 a 9 os dois DCD_HEX não estarem sincronizados. 2) Carregámos o circuito sequenciador, tal como nos foi pedido: 8

9 Figura 8 Circuito sequenciador com ROM. Lista de materiais: VCC VGND J1, J2 SPDT U3, U4 DCD_HEX X1..X3, 0..5 Probes de 2,5V U2 Circuito Integrado 74LS173D (QUAD D-TYPE FLIP FLOPS WITH CLEAR) U1 Circuito Integrado 74LS138D (3-TO-8 DECODER) R1..R5 Resistências (100ohm) D1..D42 Díodos Convencionais (1N4148) Para programar a ROM de modo a obter a sequência de contagem, teremos de juntar três dígitos em sequência através dos números dos alunos pertencentes ao grupo. Através dos números de aluno de cada um dos elementos do grupo ( e ), concluímos que a sequência a programar será 2->1->7->0->1->4, voltando a repetir após o último número da sequência. Usando como referência as informações de funcionamento do circuito que são dadas, implementámos as seguintes alterações: Figura 9 Circuito com as alterações feitas de modo a obter a sequência pedida. 9

A figura 7 representa o circuito quando se encontra no primeiro elemento da sequência (número 2). Podemos verificar que a linha 0, referente ao primeiro elemento da sequência, tem programada 0010010.

10 A figura 7 representa o circuito quando se encontra no primeiro elemento da sequência (número 2). Podemos verificar que a linha 0, referente ao primeiro elemento da sequência, tem programada Os três dígitos da esquerda (001) são referentes às três primeiras colunas, que irão programar a linha seguinte, com a coluna da esquerda a ter o maior peso (peso 4) e o da direita o menor (peso 1). Como a linha seguinte será a linha 1 (que corresponde ao segundo número da sequência), apenas o díodo da terceira coluna (que corresponde ao dígito de menor peso) estará desligado, de modo a estar programado a 1, e, desse modo, definir a linha seguinte. Os restantes quatro dígitos (0010) definem o número na posição atual da sequência. Neste caso, como queremos programar 2, apenas o díodo referente à coluna C2 (que tem peso 2) estará desligado, de forma a estar programado a 1. Logo, fazendo a soma ( , pois C2 é a única coluna programada a 1 e tem peso 2) obtemos o número 2, que, neste caso, é o que queremos obter como primeiro elemento da sequência. Isto deve ser feito em cada uma das linhas de modo a obter o valor pretendido. A figura seguinte mostra o circuito quando se encontra no último elemento da sequência: Figura 10 Circuito no último elemento da sequência. 10

11 Como podemos verificar, a linha 5, referente ao último elemento da sequência (número 4), tem programada Como a próxima linha será a 0, as três colunas da esquerda encontram-se todas programadas a 0 de modo a que a próxima linha seja a 0. Para os restantes dígitos (0100), apenas a coluna C4 (que tem peso 4) estará programada a 1 de modo a obter 4 na sequência (a soma será =4), que é o valor pretendido. Deste modo, conseguimos programar a ROM com a sequência de contagem pedida, tal como nos era pedido. Podemos concluir que as colunas ES2..ES0 irão programar a linha seguinte (ou seja, a posição do elemento seguinte na sequência), sendo a linha/posição atual representada no contador U4. As restantes colunas, C8..C1, irão programar o número na posição atual da sequência, sendo representada através do contador U3. A ligação dos díodos às linhas e colunas irão definir se as mesmas estão programadas a 0 ou a 1 ; se o diodo estiver ligado, estará programada a 0. Se estiver desligado, estará programada a 1. 11

Documentos relacionados

SISTEMAS DIGITAIS. 2- Considere a seguinte tabela de verdades: 1/10 1ª chamada /

SISTEMAS DIGITAIS. 2- Considere a seguinte tabela de verdades: 1/10 1ª chamada / SISTEMAS DIGITAIS Licenciatura em Engenharia Eletrotécnica Licenciatura em Engenharia Informática Exame (1ª Chamada) 24 de janeiro de 2019 Apenas é permitido ter em cima da mesa de exame os enunciados