Funcionamento Área Desempenho (velocidade) Potência Aula 1. Circuitos Digitais. Circuitos Digitais

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1 INF01058 Objetivo Circuitos igitais Projetar circuitos digitais: Combinacionais Sequências Testar a analisar circuitos digitais Introdução Funcionamento Área esempenho (velocidade) Potência Aula 1 Mundo igital Portas lógicas implementam operadores da álgebra booleana AN (E) NOT (NEGAÇÃO) OR (OU) XOR (OU-EXCLUSIVO) NAN (E-NEGAA) NOR (OU-NEGAA) XNOR (OU-EXCLUSIVO-NEGAA) construídas com componentes eletrônicos Circuitos integrados formados por: transistores resistores capacitores circuitos analógicos x digitais analógicos transistores como amplificadores de corrente tensões contínuas Por quê usar representação binária? 1 como ligado ou máxima tensão de alimentação 0 como desligado ou mínima tensão de alimentação (terra ou ground) Vdd (tensão de alimnetação digitais transistores como chaves tensões discretizadas: 0 e 1 ruído 0 2/3Vdd 1/3Vdd 0 V gnd 1

2 Circuito e Sistemas igitais Grandezas: Representação binária Ex: ecimal para Binário Binário para decimal Hexadecimal para binário Binário para Hexadecimal Blocos básicos de sistemas digitais simples portas lógicas circuitos combinacionais circuitos seqüenciais Circuitos combinacionais sistema não tem memória saídas são funções dos valores atuais das entradas A B unidade aritmética C E A, B, C,, E são sinais digitais A, B, C: [ ] representados em binário : [ A, SUB, A, B ] E: [ overflow, no overflow ] Circuitos seqüenciais sistema depende de memória para calcular valores de saída memória = valores anteriores das entradas Circuito igital Sistemas digitais complexos bloco operacional registradores, unidades aritméticas bloco de controle S sistema de segurança S, Z são sinais digitais S: [ ], representados em binário Z: [ lock, unlock ] Z = unlock se S apresenta seqüência correta Z Circuito Combinacional Máquina de Estados Circuitos Sequênciais Memória A B Circuito igial S Portas lógicas 0 Q C out ULA S 1 C Portas lógicas in Transistores NMOS e PMOS C Q Transistores NMOS e PMOS F Latches Q I3 I2 I1 I0 E Contador up/down Portas lógicas C C Load Q Transistores NMOS Q3 Q2 Q1 e PMOS Q0 Latches / Flip-flips Evolução dos Componentes Eletrônicos 1ª geração: válvulas 2ª geração: transistores 3ª geração: circuitos integrados SSI, MSI ª geração: circuitos integrados LSI, VLSI Num sistema real convivem componentes SSI, MSI, LSI e VLSI placa de CPU com memória microprocessador VLSI memória - VLSI glue logic - SSI e MSI

3 Wafer of Intel Itanium processors Fatores de evolução densidade de integração, área ocupada consumo de potência freqüência de operação custo de fabricação waffer Tipos de componentes de prateleira ou off-the-shelf Customizados: Circuito de aplicação específica (ASIC) - circuito integrado projetado especialmente para um determinado sistema digital. Full-custom semi-custom Standard cell Chip lógica programável (FPGAs) Compromisso: Custo X tempo de projeto X desempenho Apresentação da disciplina conteúdos programáticos introdução à eletrônica digital circuitos lógicos combinacionais circuitos lógicos seqüenciais disciplina dentro do contexto do curso como fundamento comum a todos os alunos conhecimento dos aspectos básicos do hardware compreensão dos fatores limitantes de custo e desempenho como base para especialização em sistemas digitais voltados para a construção de sistemas em diferentes áreas de aplicação computadores, telecomunicações, automação

4 currículo disciplinas de hardware obrigatórias comuns Introdução à Arquitetura, Arquitetura I, Arquitetura II, Organização B disciplinas para ênfase de Engenharia de Computação Sistemas igitais, Concepção de Circuitos Integrados I e II, Microprocessadores I e II, Circuitos Elétricos I, Eletrônica Fundamental l Avaliação Verificações (V1 e V2) Notas de laboratório (P) Trabalho Prático em dupla (T) Bibliografia Livro Texto Uyemura, John. Sistemas igitais - Uma Aboradagem Integrada. Thomson Pioneira, Ercegovac, M., Lang, T. e Moreno, J.H. Introdução aos Sistemas igitais. Bookman, Katz, R. Contemporary Logic esign. Benjamin/Cummings, 199. Mano, M. Computer engineering: hardware design. Prentice-Hall, Uyemura, J. Sistemas igitais, Uma abordagem Integrada. Thomson Pioneira À venda no ACOMP Trabalho Prático Básico Trabalho Prático (cont.) Projeto Circuito Combinacional e Sequencial em uma ferramenta de simulação lógica que mostre: Projeto detalhado (tabelas verdades, diagramas lógicos, elétricos e de maquina de estados quando houver) Simulação com e sem atraso destes circuitos em uma determinada tecnologia. O trabalho é em dupla. Cada dupla terá um trabalho distinto (diferente um do outro) A apresentação será no formato de relatório escrito no formato de artigo de paginas coluna siples.

5 Formato do relatório (tipo artigo) Exercícios Título Autores Curso Resumo Aqui no máximo em 10 linhas, deve ser descrito o resumo do que vai ser apresentado no relatório. 1. Introdução 2. escrição do Projeto 3. Implementação. Resultados práticos (Experimentos de simulação (e) prototipação 5. Conclusão 6. Referencias escrever as portas lógicas básicas em tabela verdade. esenhar os seus simbolos Listar 5 instruções de processadores estudados que implementam diretamente essas funções lógicas Como fazer essas funções lógicas para mais de 1 bit?

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