Organização e Arquitetura de Computadores I

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1 Universidade Federal de Campina Grande Departamento de Sistemas e Computação Curso de Bacharelado em Ciência da Computação Organização e Arquitetura de Computadores I Circuitos Lógicos Combinacionais (Parte II) Prof a Joseana Macêdo Fechine Régis de Araújo Carga Horária: 6 horas

2 Tópicos Exemplos de Circuitos Lógicos Combinacionais Decodificadores Codificadores Multiplexadores Demultiplexadores Gerador/Verificador de Paridade 2

3 Decodificação Conversão de um código de entrada de n-bits em um código de saída de m bits com n m 2 n tal que cada palavra-código válida produz um único código de saída. Decodificador Circuito que implementa a decodificação. 3

4 Exemplo: Decodificador de -2 linhas 4

5 Exemplo: Decodificador de 2-4 linhas 5

6 Decodificador com Enable EN A A D EN A A D D D 2 D 3 D X X D 2 D 3 (a) (b) 6

7 Decodificadores (outras formas) 7

8 Codificação O oposto da decodificação - conversão de um código de entrada de m-bits em um código de saída de n bits com n m 2 n, tal que cada palavra-código válida produz um único código de saída. Codificador Circuito que implementa a codificação. 8

9 Exemplo: Codificador decimal para BCD Entradas: bits correspondente aos dígitos decimais de a 9, (D,, D 9 ) Saída: 4 bits com o código BCD. 9

10 Decodificadores e Codificadores outras aplicações Uma grande parte dos sistemas digitais trabalha com níveis lógicos representando informações que, portanto, devem ser codificadas. Devido à grande diversidade de informações e ao desenvolvimento da eletrônica digital, vários códigos foram criados (Código Gray, Código 2 em 5, Código em Anel, Código para acionamento de display, etc.) e, consequentemente, vários circuitos se fizeram necessários para a codificação e decodificação destas informações.

11 Exemplo: Decodificador BCD - Display de 7 segmentos D C B A

12 Tabela-verdade e circuito lógico Entradas Saídas A B C D a b c d e f g X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X A C D C B B D A A B D C B C D B C D B D C D B D A C B C D C B D a b c d e f Obs.: A=w, B=x, C=y, D=z C 2 C D B g

13 Exemplo: Código Gray Código Binário Gray Binário A B C X Y Z X =? Y =? Z =? Sugestão de passos: Minitermos Simplificação Expressão Lógica 3

14 Seleção Seleção de dados ou informação é uma opéração crítica em sistemas digitais e computadores Características de um circuito seletor: Um conjunto de informações de entrada para as quais será feita a seleção; Uma saída; Um conjunto de sinais de controle responsáveis por selecionar a informação de saída. Multiplexadores: Circuitos lógicos que realizam seleção. 4

15 Multiplexadores (MUX) circuitos combinacionais que têm a finalidade de selecionar, a partir das variáveis de seleção, uma de suas entradas, conectando-a eletronicamente a sua única saída. Circuito com 2 n entradas de dados, uma saída de dados e n entradas de controle para efetuar a seleção de uma das entradas de dados. 5

16 Exemplo: MUX 2: Variável de seleção (S) Saída D D 6

17 Exemplo: MUX 4: 7

18 MUX na Construção de Circuitos Combinacionais Exemplo Exemplo 2 8

19 MUX na Construção de Circuitos Combinacionais Exemplo 3 A B C S S 2 Variáveis de Seleção MUX MUX 2 A B C S S 2 I = I = I = I = I 2 = I 2 = I 3 = I 3 = I 4 = I 4 = I 5 = I 5 = I 6 = I 6 = I 7 = I 7 = 9

20 Exemplo: Código Gray Código Binário usando multiplexadores Gray Binário A B C X Y Z 2

21 Código Gray Código Binário com MUX 3: A B C D D D2 D3 D4 D5 D6 D7 S2 S S Out 8-to- MUX Y D D D2 D3 D4 D5 D6 D7 2 A B C S2 S S Out 8-to- MUX Obs.: O multiplexador com um número de entradas fixo é idêntico a uma memória ROM com 3 bits de endereço e 2 bits de dados. Z

22 Seria possível obter o circuito Código Gray Código Binário utilizando MUX 2:? 22

23 Demultiplexadores (DEMUX) têm a finalidade de selecionar, através das variáveis de seleção, qual de suas saídas deve receber a informação presente em sua única entrada. Roteia o sinal presente em sua única linha de entrada para uma de suas 2 n saídas, dependendo dos valores em suas n linhas de controle. 23

24 Exemplo de Demultiplexador Variável de seleção Canais de Saída I I E E DEMUX :2 24

25 Gerador/Verificador de Paridade Consiste no acréscimo de um bit à informação (de tamanho pré-definido) chamado bit de paridade (Bp). Seu valor depende do número de bits em da informação original e do tipo de paridade em uso. Mecanismo de segurança de dados binários de simples implementação, muito utilizado no armazenamento de informação e na comunicação entre sistemas. 25

26 Circuito Gerador/Verificador de Paridade Utilizado para detectar erro em transmissão digital. Este processo pode ser vulnerável se houver mais do que um erro, permitindo assim que este passe até o destino sem ser identificado. Usado em muitas aplicações de hardware (em que uma operação pode ser repetida em caso de dificuldade, ou quando é útil a simples detecção de erros). A A GERADOR DE PARIDADE BP A A TRANSMISSOR RECEPTOR VERIFICADOR DE PARIDADE ERRO 26

27 Bit de Paridade Bit extra anexado ao conjunto de bits para informar a sua paridade; O bit de paridade pode ser ou, dependendo do número de s contido no conjunto de bits do código (par ou ímpar); Paridade Par: o bit anexado serve para tornar o número total de bits par (Ex.: -> ); Paridade Ímpar: o bit anexado serve para tornar o número total de bits ímpar (Ex.: -> ).

28 Geração e Verificação de Paridade Par (2 bits) A A GERADOR DE PARIDADE BP A TRANSMISSOR A RECEPTOR VERIFICADOR DE PARIDADE ERRO

29 Geração e Verificação de Paridade Par (4 bits)

30 Outras estratégias para detecção de erros Checksum - Consiste na transmissão de todas as palavras juntamente com o resultado da sua soma binária. CRC (Cyclic Redundancy Check). Códigos de Hamming - Detecção e Correção de Erros.

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