Circuitos Combinacionais Prof. Rômulo Calado Pantaleão Camara. Carga Horária: 2h/60h

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1 Circuitos Combinacionais Prof. Rômulo Calado Pantaleão Camara Carga Horária: 2h/60h

2 Circuitos Combinacionais Nessa aula será abordados os seguintes conceitos: Circuitos Exclusive-OR e Exclusive-NOR; Escalas de Circuitos integrados; Circuitos Habilitadores e Desabilitadores; Comparadores; Decodificadores; Multiplexadores/Demultiplexadores; Circuitos Verificadores de Paridade;

3 Circuitos Exclusive-OR Considere a expressão: x = B + A Teremos a seguinte Tabela Verdade Qual circuito vimos que seria semelhante a uma porta xor?

4 Circuitos Exclusive-OR Porém já existe uma porta lógica que descreve esse circuito: Porta lógica XOR Diagrama de bloco O símbolo (=1) dentro do bloco indica que a saída será ativa-alto, apenas quando um dos dois sinais forem nível alto. Só existem portas XOR de duas entradas;

5 Circuitos Exclusive-OR As principais caracteristicas da porta XOR são: Tem apenas duas entradas e sua expressão é descrita por: ; Sua saída será nível alto se apenas os dois sinais estiverem em níveis diferentes; Existem já CIs (Circuitos Integrados) contendo portas XOR. Geralmente é vendido CI quádruplo. 74LS86 (Família TTL) 74C86 (Família CMOS) 74HC86 (CMOS alta velocidade)

6 Circuitos Exclusive-NOR O circuito exclusive-nor (XNOR) opera de forma completamente oposta ao circuito XOR. Tabela verdade A expressão lógica desse circuito é: Simplificando ainda mais teremos:

7 Circuitos Exclusive-NOR O circuito que descreve essa porta é: Porém já existe uma porta lógica que define a porta XNOR.

8 Circuitos Exclusive-NOR Exemplo:Dados a forma de onda qual será o circuito?

9 Escalas de Circuitos Integrados Complexidade Integração em pequena escala (SSI) Integração em média escala (MSI) Integração em Larga Escala (LSI) Integração em escala muito larga (VLSI) Integração em escala ultra-larga (ULSI) Integração em escala giga (GSI) Portas por Chip Menos do que a a a a ou mais

10 Circuitos Habilitadores e Desabilitadores Cada uma das portas lógicas podem ser utilizadas para controlar a passagem de um sinal lógico da entrada para a saída; Esse controle é desenvolvido impedindo ou habilitando de um outro sinal passar adiante; As quatros portas lógicas primárias (AND, NAND, OR e NOR) são capazes de desenvolver essa habilidade;

11 Circuitos Habilitadores e Desabilitadores

12 ULA Circuitos Aritméticos da ULA Soma - para somar dois números, soma-se os algarismos dos números, coluna a coluna, transportando o "vai um" para a próxima coluna, quando for o caso. Subtração soma em complemento: (A - B = A + ( - B)) - No computador, a subtração é feita através de uma soma em complemento.

13 ULA Circuitos Aritméticos da ULA Multiplicação pode ser obtida de duas formas: por somas sucessivas (por exemplo, A + A = 2A) e pela movimentação de bits (para a esquerda). Divisão - mesmas propriedades da multiplicação, aplicadas no sentido contrário. Uma ULA pode realizar todas as operações aritméticas apenas utilizando a soma.

14 ULA

15 Circuitos Comparadores Compara duas palavras que lhe são entregues na entrada. Exemplo: Comparador de 4 bits.

16 Circuitos Decodificadores Circuitos combinacionais (MSI) que possuem n linhas de entrada e 2 n linhas de saída. Para cada configuração de bits que aparece na entrada haverá uma e somente uma linha de saída ativa, definida conforme o padrão de bits de entrada.

17 Circuitos Decodificadores Exemplo: Decodificador 3X8

18 Circuitos Decodificadores Exemplo de aplicação: Decodificação de memórias quando utilizadas em paralelo. Vamos supor que fosse um decoder 2X4 usado na codificação do endereço; RAM 256x8 Memória de 1Kbyte usando 4 pastilhas de memória RAM de 256 x 8 bits

19 Circuitos Decodificadores Decodificação de endereços para acesso à memória principal (RAM). Memória composta de 1Kbyte, organizada em 4 pastilhas de memória RAM de 256 x 8 bits cada. Cada endereço de memória é um número com 10 bits e, no caso, os 10 bits são divididos em duas partes. 8 bits menos significativos endereço do byte desejado de uma das 4 pastilhas. 2 bits mais significativos (mais à esquerda) indicam a qual das 4 pastilhas se está referindo. O decodificador 2 x 4 atua na última parte, isto é, para indicar, pela sua única saída válida, qual a pastilha que está sendo localizada.

20 Circuitos Decodificadores Decodificadores 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.

21 Circuitos Decodificadores Exemplo: Decodificador BCD - Display de 7 segmentos D C B A

22 Tabela Verdade: Circuitos Decodificadores 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

23 Circuitos Decodificadores Circuito: a b c d e f g C B D C A D B C B D C A D C D B C D B D C B C D B A D B C D C B C A D B

24 Multiplexadores Multiplexadores (MUX) circuitos combinacionais que têm a finalidade de selecionar, através 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.

25 Multiplexadores

26 Multiplexadores Exemplos de aplicação: Seleção de informações digitais para um determinado circuito; Seleção de informações digitais para serem transmitidas a um outro sistema digital; Serialização de informações de vários bits; Implementação de expressões boolenas. Variável de seleção Saída 0 I 0 1 I 1

27 Multiplexadores Exemplos de aplicação: Circuito combinacional A B C S 1 S Variáveis de Seleção MUX 1 MUX 2 A B C S 1 S I 0 = 0 I 0 = I 1 = 1 I 1 = I 2 = 1 I 2 = I 3 = 0 I 3 = I 4 = 1 I 4 = I 5 = 0 I 5 = I 6 = 0 I 6 = I 7 = 1 I 7 = 1

28 Demultiplexadores 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.

29 Demultiplexadores

30 Demultiplexadores Exemplos de aplicação: Seleção de circuitos que devem receber uma determinada informação digital; Conversão de informação serial em paralela; Recepção e demultiplexação de informações de forma compatível com o sistema de multiplexação. Variável de seleção Canais de Saída I 0 I 1 0 E E

31 Circuitos Gerador e Verificador de Paridade Vimos em aula anterior que um transmissor pode anexar um bit de paridade em um conjunto de bits de dados antes de transmiti-lo; A0 A1 GERADOR DE PARIDADE BP A0 A1 TRANSMI SOR RECEPTOR VERIFICADOR DE PARIDADE ERRO

32 Circuitos Gerador e Verificador de Paridade

33 Circuitos Gerador e Verificador de Paridade Exemplo: Determine a saída do gerador de paridade para cada um dos seguintes conjuntos de dados de entrada, D3D2D1D0: A)0111 B)1001 C)0000 D)0100 Determine a saída do verificador de paridade?