Sistemas Digitais Circuitos Combinatórios Típicos

Transcrição

1 Sistemas Digitais Circuitos Combinatórios Típicos João Paulo Baptista de Carvalho

2 Descodificadores Um descodificador é um circuito combinatório que permite, perante uma combinação de entradas, activar uma e só uma saída. Descodificador : Palavra IN IN Out Out Out Out OUT IN OUT IN OUT OUT Uke Sistemas Digitais

3 Descodificadores (II) Um descodificador binário de entradas (:8) Palavra ABC S S S S S S5 S6 S7 A B C m = A B C A B C 5 m 7 = ABC Uke Sistemas Digitais 6 7

4 Descodificadores (III) m = A B C Estrutura interna de um descodificador binário de entradas A B C C B A /8 C B A m 7 = ABC 6 7 Uke Sistemas Digitais

5 Descodificadores (IV) - Exemplos Descodificador :8 C B A C B A /8 Descodificador :8 com saídas activas a LOW (construído a partir de NANDs) X/Y Simbologia Enable: entrada(s) que tem que estar activa(s) para que o descodificador funcione Descodificador BCD/Decimal Descodificador :8 X_H X_H EN_L 7LS9 X/Y EN Y_L Y_L Y_L Y_L 5 X_H 6 X_H Y_L Y_L 7 Y_L EN_L EN Y_L Uke Sistemas Digitais 5 X_H X_H X_H EN_L EN_L EN_H 7LS8 X/Y EN Y_L Y_L Y_L Y_L Y_L Y5_L Y6_L Y7_L Dual Decoder :

6 Descodificadores (V) Implementação de funções utilizando descodificadores Cada saída do descodificador corresponde a um mintermo das variáveis de entrada Como cada função pode ser expressa sob a forma de uma soma de mintermos, a implementação é directa. Exemplo: f(a,b,c)=σm(,,,5) BIN/-OF-8 F C B A Uke Sistemas Digitais 6

7 Descodificadores (VI) Implementação de mais do que uma função utilizando descodificadores. Exemplo: Z Y X 5V f (X,Y,Z)=Σm(,5,7) f (X,Y,Z)=Σm(,,) 7LS8 X/Y EN Q: Porque motivo se utiliza um NAND, se o que se pretende implementar é uma soma (OR)? Uke Sistemas Digitais 7 F F

8 Descodificadores (VII) Obtenção de um descodificador :6 a partir de descodificadores : BIN /-of- BIN /-of- Enable geral A A En En BIN /-of- En BIN /-of- En 8 9 BIN /-of- A A En 5 Uke Sistemas Digitais 8

9 Codificadores O codificador é um circuito combinatório que permite, perante a activação de uma entrada, gerar a palavra de código correspondente a essa entrada (codificação). Um codificador de palavras de n bits tem n entradas (correspondentes ao número de palavras) e n saídas) CODIFICADOR : I I I I A A I I I I > > A A Codificadores de Prioridade: Permitem a activação de mais de uma entrada simultaneamente gerando a codificação correspondente à entrada activa mais prioritária Uke Sistemas Digitais 9

10 Multiplexeres O Multiplexer é um circuito combinatório que permite encaminhar uma de n entradas de dados para a saída. A entrada a encaminhar é especificada através de sinais de selecção MULTIPLEXER : D D D D SEL (S, S) ENABLE Entradas de Dados Entradas de Controlo OUT Saída S S OUT D D D D S S D D D D EN } OUT (Selecção e Habilitação) Uke Sistemas Digitais

11 Multiplexeres (II) Estrutura Interna S S D } OUT S S OUT D D D D D D D S S D D D D S S OUT X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X D D D OUT D Uke Sistemas Digitais

12 Multiplexeres (III) Estrutura Interna c/ Enable activo a Low En S S D D O D D Uke Sistemas Digitais

13 Multiplexeres (IV) Simbologia EN_L S_H S_H S_H } IN_H IN_H IN_H IN_H IN_H IN5_H IN6_H IN7_H 7LS5 EN G _ OUT_H OUT_L SEL_H SEL_H 7LS5 } G _ EN_L SEL_H IN_H IN_H IN_H IN_H IN_H IN_H IN_H IN_H QUAD : EN G 7LS57 OUT_H OUT_H OUT_H OUT_H DUAL : EN_L IN_H IN_H IN_H IN_H EN_L IN_H IN_H IN_H IN_H EN OUT_H OUT_H Uke Sistemas Digitais

14 Multiplexeres (V) Expansão de Multiplexers: Obtenção de um Mux 6: a partir de 5 Mux : Uke Sistemas Digitais

15 Multiplexeres (VI) Expansão de Multiplexers: Obtenção de um Mux 6: a partir de Mux : e um descodificador I I I I I I5 I6 I7 I8 I9 I I S S S S S S En } En } En } S S S S / I I I I5 S S En } Uke Sistemas Digitais 5

16 Multiplexeres (VIII) Implementação de funções Um mux é construído internamente como uma soma de produtos de todas as variáveis de selecção, ou seja, por uma soma de mintermos, pelo que pode ser facilmente utilizado para implementar funções AB f(a,b) Com um multiplexer de n variáveis de selecção, podese construir qualquer função de n variáveis Uke Sistemas Digitais 7

17 Multiplexeres (IX) Implementação de funções (cont.) Mas é possível ir mais longe: Com o mesmo e um NOT, pode-se implementar qualquer função de variáveis ABC F(A,B,C) ABC F(A,B,C) Para A= e B=, a função é sempre Com um multiplexer de n variáveis de selecção, e um inversor, pode-se construir qualquer função de n+ variáveis Uke Sistemas Digitais 8 F = F = C F = F = C Para A= e B=, a função toma o valor de C

18 Demultiplexeres e Descodificadores Um Descodificador com Enable é equivalente a um Demultiplexer, sendo as entradas de dados do DEC as entradas de selecção do D, e a entrada de Enable do DEC a entrada de dados do D. Nota: a simbologia altera-se de acordo com a funcionalidade do circuito. S_H S_H IN_L DUAL D : 7LS9 D } G _ EN OUT_L OUT_L OUT_L OUT_L X_H X_H EN_L DUAL DECODER : 7LS9 X/Y EN Y_L Y_L Y_L Y_L S_H S_H IN_L } G _ EN OUT_L OUT_L OUT_L OUT_L X_H X_H EN_L EN Y_L Y_L Y_L Y_L Uke Sistemas Digitais 9

19 Saídas Tri-State As saídas das portas e circuitos lógicos estudados até agora NÃO podem ser ligadas entre si. Mas existem alguns circuitos que possuem características que permitem tal possibilidade: Tecnologia Open Collector (não vai ser estudada) Saídas Tri-State Os circuitos com saída Tri-State possuem um enable que quando não está activo coloca as saídas num estado de alta impedância que impede a passagem de corrente. Na prática o circuito comporta-se como se as saídas estivessem fisicamente desligadas dos restantes circuitos. Uke Sistemas Digitais

20 Saídas Tri-State (II) Exemplo: 7LS5 - Multiplexer 8: c/ enable e Tristate EN_L S_H S_H S_H } IN_H IN_H IN_H IN_H IN_H IN5_H IN6_H IN7_H 7LS5 EN G _ OUT_H OUT_L Saída Tristate S S S EN_L OUT_H HI-Z IN_H IN_H Uke Sistemas Digitais

21 Saídas Tri-State (III) Exemplo: Implementação de um 8: com base em : com e sem saída Tri-State S EN S S } G _ D S EN S S } G _ D OUT D D D D D D OUT OUT S EN OUT S S } G _ S EN OUT S S } G _ D D D5 D5 D6 D6 D7 D7 Uke Sistemas Digitais

22 Bibliografia Arroz,G., Monteiro,J.C., Oliveira,A., Arquitectura de Computadores, dos Sistemas Digitais aos Microprocessadores, Capítulo, ª Edição, 9 Mano,M., Kime,C. Logic and Computer Design Fundamentals, Prentice Hall, secções. a.6 Uke Sistemas Digitais