Estabelecimento: Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias

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1 Estabelecimento: Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias Unidade Orgânica: ECATI Organic Unit: ECATI Departamento: Engenharia Informática e Sistemas de Informação Department: Computer Science and Information Systems Ano Lectivo: 2015/2016 School Year: 2015/2016 Curso : Engenharia Informática Course: Computer Engineering Grau ou Diploma: 1º Ciclo 1º Ciclo 2º ciclo 3º Ciclo Degree: 1st Cycle 1st Cycle/2nd Cycle/3rd Cycle Unidade curricular: Sistemas Digitais Curricular Unit: Digital Systems Nível: 1º Ciclo 1º Ciclo 2º Ciclo 3º Ciclo Level: 1st Cycle 1st Cycle/ 2nd Cycle/ 3rd Cycle ECTS: 6 Área Científica: De acordo com a Portaria 256/2005, de 16 de Março Scientific Area/Field According to Decree 256/2005, of 16 March Total Horas Trabalho: 127 Total Work Hours: 127 Tipo: Semestral Anual Semestral Trimestral Modular Outra Type: Semester Ano/Semestre: 1º Ano/ 1º Semestre Ex: 1º Ano / 2º Semestre Year/Semester: 1st Year/1st Semester Ex.: 1 st Year/2 nd Semester Disciplinas complementares recomendadas: Código: Código: ULHT260-7 Code: ULHT260-7 Contacto: 1.5T + 2TP (TP - P - T - PL - TC - S - E - OT - O) Exemplo: 2TP + 2P Contact: 1.5T + 2 TP Tempo de Contacto: 45 /Horas Total de horas Semestral Contact time: 45 /hours Total semester hours Natureza: Opcional Obrigatória Nature: Optional/mandatory Precedências: N/A Se aplicável Precedences: If applicable Língua: Portuguesa Língua de Instrução Language: Language Instruction language Estágio Profissional: Não Sim / Não

2 Docente: Sérgio Pedro Mestre Ferreira Teacher Nome do Docente Name: Conteúdos programáticos (1000 caracteres disponíveis): Course contents 0 Códigos numéricos: introdução 0 - Introduction to numeric coding 1. SISTEMAS DE NUMERAÇÃO (5%) Sistema de numeração binário Conversões entre sistemas binário, decimal, octal e hexadecimal As operações base sobre códigos binários: Soma, Subtracção (complementos para 1 e 2) Representação binária de números com Sinal Outros códigos binários. 1. Numbering Systems (5%) 1.1. Binary numbering system Conversions between binary, decimal, octal and hexadecimal The basic operations on binary codes: Sum, Subtraction (Complements for 1 and 2) Binary representation of numbers with Signal Other binary codes. 2. CIRCUITOS LÓGICOS BÁSICOS (10%) Introdução à lógica básica, Interruptores e Problemas Lógicos A implementação de um sistema lógico (Ligado/Desligado; ON/OFF ; 1/0) O Problema Lógico sob a forma de uma equação algébrica As Funções Básicas 'AND' e ' OR ' Inversor Conceito de Porta; Simbologia; As Portas' NAND' e ' NOR ' e suas Propriedades. 2.1 Introduction to basic logic, Switches and Logic Problems The implementation of a logical system (On / Off; "ON / OFF", 1/0) The logical problem in the form of an algebraic equation The Basics 'AND' and 'OR' Inverter Gate concept; Symbology; The Gates 'NAND' and 'NOR' and their Properties. 3. ÁLGEBRA DE BOOLE (15%) Postulados e Teoremas algébricos Booleanos; A Função Dual Teoremas de De Morgan Simplificação de funções usando a Álgebra de Boole Aplicações da álgebra de Boole nos circuitos electrónicos Logigramas. Exemplos Logigramas apenas com Portas NAND ou NOR; Exemplos. 3.1 Boolean algebra and theorems; Dual Function.

3 3.2 De Morgan s Theorem. 3.3 Function Simplification using Boolean Algebra Boolean algebra applications in electronic circuits. 3.5 Logigrams. Examples 3.6. Logigrams only with NAND or NOR gates; Examples. 4. FUNÇÕES LÓGICAS (20%) Formas padrão para funções lógicas As tabelas de verdade; Mintermos e Maxitermos Representação na 1ª e 2ª Formas Canónicas Mapas de Kamaugh; Propriedades do código reflectido Representação de funções algébricas em Mapas de Karnaugh de N variáveis Implicantes da Função; Implicantes Primos Essenciais e não Essenciais Formas Conjuntivas e Disjuntivas; O algoritmo de Karnaugh Simplificação com Indiferenças; Impacto na Função e Logigrama. 4. Logic Functions (20%) 4.1. Standard forms for logic functions The true tables; Minterms and Maxterms 4.3. Representation in the 1st and 2nd Canonical Forms Kamaugh maps; reflected code Properties Representation of algebraic functions on Karnaugh maps of N variables Implicants of the function; Essential and not Essentials prime implicants Conjunctive and disjunctive forms; Karnaugh algorithm 4.8. Simplification with indifference; Impact on Function and Logigram. 5. CIRCUITOS COMBINATÓRIOS BÁSICOS TECNOLOGIA LSI ( Low Scale Integration ) (5%) A família TTL 74XXX; Análise de manuais técnicos Normas Europeia e Americana - Simbologia 5.3. Andares de saída em Totem-Pole, Tri-State e Open Collector Comparação das Tecnologias em termos de desempenho e custos. 5. Basic Combinational circuits - LSI TECHNOLOGY ("Low Scale Integration") (5%) 5.1 The family 74XXX TTL; Analysis of technical manuals. 5.2.European and American standards Symbology 5.3. Stages output in Totem-Pole, Tri-State and Open Collector Comparison of technologies in terms of performance and cost. 6. CIRCUITOS COMBINATÓRIOS MSI ( Médium Scale Integration ) (10%) 6.1. Descodificadores e codificadores Somador simples e completo; ALU Aritmetic Logic Unit Multiplexers e Demultiplexers Implementação de Funções Lógicas com Descodificadores e Multiplexers. 6. MSI combinational circuits ("Medium Scale Integration") (10%) 6.1. Decoders and encoders Adder simple and complete; ALU - "Aritmetic Logic Unit" Multiplexers and Demultiplexers Implementation of Logic Functions with Decoders and Multiplexers. 7. CIRCUITOS DIGITAIS COM MEMÓRIA (10%). 6.1 Circuitos com realimentação: os circuitos Caça zeros e Caça uns. 6.2 O latch SR; propriedades; circuito de memória.

4 6.3 Evolução para Master-Slave. 6.4 O Flip-Flop; Tipos D, JK e T. 6.5 Registos; Contadores assíncronos e síncronos. 6.6 Contadores comerciais da série TTL 161 e DIGITAL CIRCUITS WITH MEMORY (10%). 7.1 Circuits with feedback: the circuits "Hunting zeros" and a Hunting. " 7.2 The SR latch; properties; memory circuit. 7.3 Evolution for "Master-Slave". 7.4 The Flip-Flop; Types D, JK and T. 7.5 Registers; asynchronous and synchronous counters. 7.6 Commercial counters series TTL '161 and ' SÍNTESE DE CIRCUITOS SEQUÊNCIAIS (25%) As características eléctricas dos Flip-Flops Diagramas temporais do funcionamento dos FF Análise de circuitos com memória: RAM e ROM Sequênciadores e Controladores 8.5. Máquina Fixa exemplo de Controlador 8.6. Implementação de Fluxogramas usando a Máquina Fixa. 8. Summary of sequential circuits (25%) The electrical characteristics of Flip-Flops Timing charts of the operation of FF Analysis of circuits with memory: RAM and ROM Sequencers and Controllers 8.5. Fixed Machine - example of Controller 8.6. Implementation of the Fixed Machine using flowcharts. Objectivo da unidade curricular (1000 Caracteres): Aim of Curricular Unit (1000 Chararacters): Objectives Compreensão e capacidade de utilização dos conceitos e tecnologias utilizadas em Electrónica Digital. Primeiros contactos com um Laboratório de Electrónica e ferramentas básicas de diagnóstico em análise de circuitos de pequena/média complexidade. Projecto/análise de circuitos combinatórios e sequênciais usando circuitos integrados comerciais. Domínio de ferramentas de ajuda ao projecto CAD. Experiência na Implementação de protótipos de circuitos digitais. Understanding and ability to use the concepts and technologies used in Digital Electronics. First contacts with a Laboratory of Electronics and basic diagnostic tools for circuit analysis of small / medium complexity. Design / analysis of sequential and combinational circuits using commercial integrated circuits. Using help tools in the project - CAD. Experience in the Implementation of prototypes of digital circuits.

5 Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objectivos da unidade curricular Demonstration of the coherence of syllabus with the objectives of curricular Unit. Os conteúdos programáticos são adequados aos objectivos da disciplina tendo em conta a actualidade e o processo de Bolonha tendo uma forte componente prática laboratorial. A matéria das aulas teóricas está devidamente actualizada e adaptada ao perfil dos alunos para o 1º ano do Curso de Engenharia segundo o protocolo de Bolonha. O responsável pela disciplina tem vindo a fazer evoluir os conteúdos programáticos ao longo dos anos em face da experiência profissional e académica próprias, tendo sempre presente o conteúdo programático das escolas de referência para as matérias leccionadas. The course contents are appropriate to the objectives of the discipline having into account the timeliness and the Bologna process with a strong practical laboratory component.the subject of theoretical classes is properly updated and adapted to the profile of students for the 1ST year of the Course of Engineering according to the protocol of Bologna. The person responsible for the discipline has been evolving the syllabus over the years due to his academic and professional experience, bearing in mind the syllabus of reference schools to the subjects taught. Conhecimentos, capacidades e competências a adquirir (1000 Caracteres): Knowledge, skills and competences to acquire (1000 characters) Introdução aos Sistemas Lógicos como Base para projecto de Sistemas Digitais em Engenharia. Circuitos lógicos com lógica combinacional e circuitos sequênciais. Introdução aos circuitos integrados. Introduction to Logical Systems as the basis for design of Digital Systems Engineering. Logic circuits with logic combinational and sequential circuits. Introduction to integrated circuits. Metodologias de ensino e avaliação (1000 caracteres): Teaching Methodologies and assessment (1000 characters): Parte Teórica - 50% da Classificação Final: Theoretical part - 50% of the Final classification: - 2 Frequências na 1ª Época abrangendo a totalidade da matéria das aulas teóricas. - 1 Exame na 2ª Época abrangendo a matéria toda das aulas teóricas. Requisitos para aprovação na disciplina, parte Teórica: Nota mínima de 8 valores média das Frequências/nota do Exame.

6 - 2 Frequencies in the 1 st Semester covering the entire field of theoretical classes - 1 Examination in the 2 nd Semester covering the entire field of theoretical classes. Requirements for approval in the discipline, Theoretical part: Minimum grade of 8 (in 20) - average Frequencies / Exam Parte Práctica (Laboratório) - 50% da Classificação Final: 6 a 8 projectos de Sistemas Digitais a realizar durante o Semestre nas sessões de Laboratório. Os trabalhos abrangem as matérias dadas nas aulas teóricas e serão considerados os 5 melhores Relatórios entregues do total. Também será considerado desempenho do aluno no Laboratório (Avaliação Contínua). Os Relatórios serão entregues na semana seguinte a cada sessão. Os enunciados estarão disponíveis previamente antes de cada sessão pelo que deverão ser antecipamente preparados. São usados intensivamente programas de simulação/cad de apoio ao projecto. Requisitos para aprovação na disciplina, parte Práctica: Nota de Laboratório tendo em conta a Avaliação Contínua e os Relatórios, igual ou superior a 11 valores. Aprovação obrigatória. Reprovação se 25% de ausências não justificadas. Nota Final Média aritmética da parte Teórica com a parte Práctica, desde que ambas estejam Aprovadas Practice (Lab) - 50% of the final grade: 6-8 Projects of Digital Systems to be held during the semester Laboratory sessions. The works cover subjects given in lectures and will be considered the best 5 delivered Reports out of the total. Also considered will be the student's performance in the Laboratory (Continuous Assessment). Reports will be delivered in the week following each session. Reports will be delivered in the week following each session. The statements will be available before each session beforehand so they should be prepared in advance. Programs of simulation are intensively used / CAD project support. Requirements for approval in the discipline, Practice: Laboratory successfully approved regarding the Continuous Assessment and Reports, minimum 11 points (in 20). Mandatory approval. Fail if 25% of unexcused absences. Final - arithmetic average of Theoretical and Practice, since both are Approved Demonstração da coerência das metodologias de ensino com os objectivos da unidade curricular Demonstration of the teaching methodologies coherence with the curricular unit s objectives. Os métodos de ensino usados no leccionamento da disciplina são os adequados tendo em vista os objectivos curriculares, nomeadamente a utilização das ferramentas pedagógicas adequadas e disponíveis actualmente: internet sítio oficial da disciplina, consulta de manuais técnicos e utilização de ferramentas de apoio; programa de CAD/simulação utilização de um programa oficial licenciado de apoio à produção de relatórios técnicos: impressão de esquemas eléctricos e simulação dos circuitos com vista à sua validação antes da montagem eléctrica; utilização de um laboratório de electrónica em todas as suas potencialidades, onde o aluno verifica na práctica as matérias aprendidas nas aulas teóricas os circuitos são implementados com circuitos integrados comerciais e testados no seu funcionamento. Técnicas de teste e despistagem de erros são

7 ensinadas, tais como a utilização dos equipamentos existentes no laboratório: fontes de alimentação, pontas de prova lógicas, multímetros e outros; estimulação à produção de documentação técnica usando as ferramentas computacionais universais. Sendo uma disciplina eminentemente prática, é dado especial ênfase á componente laboratorial, não sendo possível ter aproveitamento à disciplina sem aproveitamento na componente prática, independentemente da classificação obtida na parte teórica. The teaching methods used in the discipline are appropriate regarding the curricular objectives, including the use of appropriate teaching tools currently available: class attendance, bibliography, internet - the official website of the discipline, consulting technical manuals and use of supporting tools; program CAD / simulation - using an official licensee program to support the production of technical reports: print electrical schematics and circuit simulation in order to validate it before assembling electric digital circuits, using an electronic lab on its full potential, where the student checks in practical matters learned in lectures - the circuits are implemented with integrated commercial circuits and tested in Lab. Technical testing and screening errors are taught, such as the use of existing equipment in the lab: power supplies, logic probes, multimeters and other; stimulating the production of technical documentation using computational universal tools. Being an eminently practical discipline, special emphasis is given to laboratory component, will not be possible to be approved in the discipline without exploitation in the practical component, regardless of marks obtained in theory. Bibliografia principal estilo APA (1000 caracteres): Recommended or required reading: ARROZ, Guilherme e outros, Arquitectura de Computadores: dos Sistemas Digitais aos Microprocessadores, IST Press, Julho 2009 (2ª Edição) DIAS, Morgado, Sistemas Digitais, Princípios e Prática, FCA, 2011 (2ª Edição) BAPTISTA, Carlos Pedro, Fundamental dos Sistemas Digitais, Lisboa, FCA, SÊRRO, Carlos, Sistemas Digitais: Fundamentos Algébricos, IST Press; Lisboa Gajski, D., Principies of Digital Design, Prentice-Hall, Mano, M. Morris & KIME, Charles R, Logic and Computer Design Fundamentals, Prentice-Hall, As regras do estilo APA podem ser consultadas em Data: 27 /09 /2016 (dd/mm/aaaa)

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