Circuitos Digitais. Tipos de circuitos digitais: Circuitos combinacionais Circuitos sequenciais

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1 Circuitos Digitais Tipos de circuitos digitais: Circuitos combinacionais Circuitos sequenciais Circuito combinacional: Possui portas lógicas conectadas para produzir valor dos sinais de saída Não possui armazenamento de valores no circuito Valor dos sinais de saída depende apenas dos valores dos sinais de entrada Circuito sequencial: Possui portas lógicas conectadas para produzir valor dos sinais de saída e valores a serem armazenados Possui armazenamento de valores no circuito Valor dos sinais de saída depende dos valores dos sinais de entrada e dos valores armazenados 1

2 Circuitos combinacionais: Exemplos de Circuitos Combinacionais Todos os circuitos vistos até agora Exemplo: 2

3 Habilitação / Desabilitação Circuitos Combinacionais Básicos Multiplexador Demultiplexador Codificador Decodificador Gerador de paridade Verificador de paridade Circuitos aritméticos: Shifter (deslocador) Comparador Somador / subtrador... 3

4 Habilitação / Desabilitação Sinal En (Enable): Habilita/desabilita circuito Circuito habilitado: En = 1 Permite passagem do sinal de entrada para a saída Circuito desabilitado: En = 0 Não permite passagem do sinal de entrada para a saída Entradas Saída En A X

5 Habilitação / Desabilitação Sinal En (Enable): Habilita/desabilita circuito Circuito habilitado: En = 1 Permite passagem do sinal de entrada para a saída Circuito desabilitado: En = 0 Não permite passagem do sinal de entrada para a saída Entrada En Saída X A 5

6 Exemplo 1: Habilitação / Desabilitação Circuito: Sinais de entrada de controle: En1, En2 Se En1 e En2 são ambos 1, permite passagem de sinal A para saída X Senão, saída X é 0 Entradas Saída En1 En2 X A 6

7 Exemplo 2: Habilitação / Desabilitação Circuito: Sinal de entrada de controle: En Se En é 1, permite passagem de sinal A para saída X Senão, saída X é 1 Entrada En Saída X A 7

8 Exemplo 3: Habilitação / Desabilitação Circuito: Sinais de entrada de controle: En1, En2 Se En1 ou En2 é 1, mas não ambos, permite passagem de sinal A para saída X Senão, saída X é 0 Entradas Saída En1 En2 X A 1 0 A

9 Exemplo 4: Habilitação / Desabilitação Circuito: Sinal de entrada de controle: Ctl Se Ctl é 0, permite passagem de sinal A para saída Y e saída X é 0 Se Ctl é 1, permite passagem de sinal A para saída X e saída Y é 0 Entrada Saídas Ctl X Y 0 0 A 1 A 0 9

10 Multiplexador Multiplexador n para 1 (mux n:1) n sinais de entrada de dados: D 0, D 1, D 2,..., D n 1 log 2 n sinais de entrada de controle: S 0, S 1, S 2,..., S (log2 n) 1 Sinal de saída de dados X Sinais de controle selecionam um dos sinais de entrada de dados para encaminhar para saída Circuito seletor 10

11 Multiplexador n:1 Entradas de controle Saída S (log2 n) 1... S 2 S 1 S 0 X D D D D D n 1 11

12 Multiplexador 2 para 1 Mux 2:1: 2 sinais de entrada de dados 1 sinal de entrada de controle Sinal de saída de dados Entrada de controle S Saída X 0 D 0 1 D 1 12

13 Multiplexador 2:1 Entradas Saída de controle de dados S D 0 D 1 X X = S D 0 + S D 1 13

14 Multiplexador 2:1 X = S D 0 + S D 1 S : habilita D 0 S : habilita D 1 14

15 Multiplexador 4 para 1 Mux 4:1: 4 sinais de entrada de dados 2 sinais de entrada de controle Sinal de saída de dados Entradas de controle Saída S 1 S 0 X 0 0 D D D D 3 15

16 Multiplexador 4:1 X = S 1 S 0 D 0 +S 1 S 0 D 1 +S 1 S 0 D 2 +S 1 S 0 D 3 16

17 Multiplexador 4:1 (usando muxes 2:1) Construído usando 3 multiplexadores 2:1 S 1 S 0 X 0 0 D D D D 3 17

18 Multiplexadores 8:1 e 16:1 18

19 Construído usando 5 multiplexadores 4:1 Multiplexador 16:1 (usando muxes 4:1) 19

20 Switch Crossbar 2 2: 1 sinal de entrada de controle 2 sinais de entrada de dados 2 sinais de saída de dados Exemplo 5: Circuito Switch Crossbar Se S = 0, crossbar conecta X 1 a Y 1 e X 2 a Y 2 Se S = 1, crossbar conecta X 1 a Y 2 e X 2 a Y 1 Entrada de Saídas controle S Y 1 Y 2 0 X 1 X 2 1 X 2 X 1 20

21 Exemplo 5: Circuito Switch Crossbar (continuação) Switch Crossbar 2 2: Construído usando multiplexadores Entrada de controle Saídas de dados S Y 1 Y 2 0 X 1 X 2 1 X 2 X 1 21

22 Exemplo 6: Implementação de Função Booleana Função booleana: F = W 1 W 2 = W 1 W 2 + W 1 W 2 Função booleana com 2 sinais de entrada 2 2 = 4 linhas na tabela verdade Construída usando multiplexador 4:1: Sinais de entrada Entradas de controle do mux Valores de F Entradas de dados do mux Entradas Saída W 1 W 2 F

23 Exemplo 6: Implementação de Função Booleana (cont.) Implementação melhor: Construída usando multiplexador 2:1 Entradas Saída W 1 W 2 F } } Entrada Saída W 1 F 0 W 2 1 W 2 23

24 Exemplo 7: Implementação da Função Majoritária Função majoritária: Função booleana com 3 sinais de entrada Saída recebe valor da maioria das entradas Entradas Saída W 1 W 2 W 3 F Construir usando 1 multiplexador 24

25 Exemplo 7: Implementação da Função Majoritária (cont.) Construída usando multiplexador 4:1 Entradas Saída Entradas Saída W 1 W 2 W 3 F } } } } W 1 W 2 F W W

26 Exemplo 8: Implementação de Função Booleana Função booleana: F = W 1 W 2 W 3 Entradas Saída W 1 W 2 W 3 F Construir usando 1 multiplexador 26

27 Exemplo 8: Implementação de Função Booleana (cont.) Construída usando multiplexador 4:1 Entradas Saída Entradas Saída W 1 W 2 W 3 F } } } } W 1 W 2 F 0 0 W W W W 3 27

28 Multiplexador 2 para 1 para Dados de 8 bits Mux 2:1: 2 sinais de entrada de dados de 8 bits 1 sinal de entrada de controle Sinal de saída de dados de 8 bits Entrada de controle S Saída X 0 A 1 B 28

29 Mux 2 para 1 para Dados de 8 bits Construído usando 8 muxes 2:1 para dados de 1 bit: Replicação 29

30 Exemplo 9: Chaveador de Impressoras 30

31 Exemplo 9: Chaveador de Impressoras (cont.) Para 2 computadores: Usa mux 2:1 Para 4 computadores: Usa mux 4:1 31

32 Demultiplexador Demultiplexador 1 para n (demux 1:n) Um sinal de entrada de dados: I log 2 n sinais de entrada de controle: S 0, S 1, S 2,..., S (log2 n) 1 n sinais de saída de dados: D 0, D 1, D 2,..., D n 1 Sinal de entrada encaminhado para sinal de saída selecionado pelos sinais de controle Demais sinais de saída: 0 Circuito distribuidor de dado Realiza operação inversa do mux Pode ser implementado usando circuito decodificador 32

33 Demultiplexador 1:n Entradas de controle Saídas de dados S (log2 n) 1... S 2 S 1 S 0 D 0 D 1 D 2... D n I I I I 33

34 Demultiplexador 1:4 Demux 1:4: 1 sinal de entrada de dados 2 sinais de entrada de controle 4 sinais de saída de dados 34

35 Demux 1:8 35