Laboratório de Sistemas Digitais

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1 V 2. - S26 Laboraório de Sisemas Digiais (EEC6) Módulo da disciplina Propedêuicas de Engenharia Elecroécnica e de Compuadores (EEC) Mesrado Inegrado em Engenharia Elecroécnica e de Compuadores º ano, º semesre Laboraório de Sisemas Digiais Página da disciplina Bibliografia José Carlos Alves, Sisemas Digiais, 25, FEUP J.F.Wakerly, Digial Design Principles and Pracices, Prenice Hall, 3rd Ediion, 2 (hp:// Ouro apoio Livro de Exercícios da disciplina Transparências usadas nas aulas eóricas Enunciados de exames aneriores 2 Laboraório de Sisemas Digiais 26/27 - FEUP/DEEC

2 V 2. - S26 Aulas Aulas T (Teóricas); h/semana Complemenam as aulas TP Inroduzem assunos necessários para os labs. Aulas TP (Teórico-Práicas); 4h/semana Apresenação de maéria Resolução de exercícios proposos para casa Trabalhos de Laboraório Projeco e ensaio de pequenos sisemas digiais 3 Avaliação Avaliação disribuída sem exame final 2 eses (2 valores) Duração de hora (3/Jan e 7/Fev) 6 valores cada Prevê-se uma prova de recurso para os alunos que por moivos jusificados não enham comparecido aos eses 5 Trabalhos de Laboraório (5+3 valores) Ficha de avaliação nas aulas TP ( valor por cada lab.) Avaliação geral dos rabalhos laboraoriais (3 valores) conjuno de quesões a inserir no 2º ese rabalho de casa (individual) de preparação apreciação do docene Daas previsas: consular a ficha da disciplina 4 Laboraório de Sisemas Digiais 26/27 - FEUP/DEEC 2

3 V 2. - S26 Sisemas Digiais o que são? Processameno de informação Informação represenada em binário ( e ) Elecrónico: pequeno e barao (fácil de projecar...) Função do sisema digial define a relação enre enradas e saídas digiais sisema digial enradas saídas 5 Sisemas (elecrónicos) digiais imporanes áreas de aplicação compuação pessoal (PCs, PDAs, calculadoras) comunicações móveis elevisão digial áudio digial auomóvel (ABS, air-bags, conrolo do moor) conrolo indusrial simuladores diversão... 6 Laboraório de Sisemas Digiais 26/27 - FEUP/DEEC 3

4 V 2. - S26 Evolução melhoria exponencial dos circuios inegrados maior rapidez, menor amanho e energia consumida lei de Moore: cada 8 meses o amanho reduz para meade gerações de compuadores sisemas elecromecânicos (944) válvulas elecrónicas (946) ENIAC: 8 válvulas, 4KW, 3 ons, 5 somas/segundo ransísores (958) circuios inegrados (965) microprocessador (972) circuios inegrados de alo nível de inegração (VLSI) PC acual: 8 adições por segundo, 4W, 3Kg 7 Disposiivos elecrónicos primiivos Uma válvula Memória feia com válvulas (IBM7, 952) 8 Laboraório de Sisemas Digiais 26/27 - FEUP/DEEC 4

5 V 2. - S26 ENIAC (946) 9 Disposiivos elecrónicos MSI, LSI Transísor Circuio inegrado SSI (Small Scale Inegraion) dezenas de ransísores Circuio inegrado VLSI (Very Large Scale Inegraion) milhões de ransísores 2 mm Laboraório de Sisemas Digiais 26/27 - FEUP/DEEC 5

6 V 2. - S26 Circuios inegrados 35 mm 2 área de silício 9 mm 2 2 mm Circuios inegrados área e amanho do processo de fabrico /6.5µ área A.7µ área.22a.35µ área.54a.3µ área.75a.9µ área.36a.65µ área.8a densidade de inegração: dezenas de milhões de ransísores num chip rapidez: uma adição em.5 s (.5 ns) energia: poucos was em rabalho, alguns mwa em repouso 2 Laboraório de Sisemas Digiais 26/27 - FEUP/DEEC 6

7 V 2. - S26 Um processador Penium 994 (processo.6µm) Se fosse fabricado em 26 (processo.65µm).4mm 3mm 3 Um sisema elecrónico 4 Laboraório de Sisemas Digiais 26/27 - FEUP/DEEC 7

8 V 2. - S26 Conrolo digial de um depósio de água enrada de água elecro-válvula ABRE sisema digial de conrolo CHEIO VAZIO nível máximo nível mínimo saída de água Apenas é imporane saber se foi aingido ou não o nível máximo ou o nível mínimo Como escrever um programa que realize a função de conrolo digial? ABRE = ; enquano ligado se VAZIO == ABRE = ; senão se ABRE == se CHEIO == ABRE = ; 5 Conrolo analógico do depósio de água enrada de água válvula bóia saída de água O caudal de água varia de forma conínua com o nível de água no anque Qual é a relação enre o nível de água e o caudal que a válvula deixa enrar? Muio complexa! 6 Laboraório de Sisemas Digiais 26/27 - FEUP/DEEC 8

9 V 2. - S26 Digial vs. analógico caudal digial enrada de água elecro-válvula ABRE CHEIO sisema digial de conrolo VAZIO nível máximo nível mínimo saída de água caudal máximo caudal mínimo (zero) válvula abre válvula fecha caudal analógico enrada de água válvula bóia caudal máximo a subida do nivel da água vai fechando a válvula saída de água caudal mínimo (zero) descarga enchimeno 7 Lâmpada ligada () e desligada () 24V 22V 8V lâmpada ligada () esado indefinido 4V V esado da lâmpada lâmpada desligada () ligada desligada períodos de ransição 8 Laboraório de Sisemas Digiais 26/27 - FEUP/DEEC 9

10 V 2. - S26 Zeros e uns Informação codificada em 2 esados: e represenado por ensões elécricas baixas represenado por ensões elécricas alas Circuios elecrónicos digiais consruídos com inerrupores (ransísores) Enendem as enradas como ou e produzem na saída zeros e uns represenados por ensões elécricas alas ou baixas 9 Texo Um exo em ASCII 85, 9, 32, 6,, 2, 6,, 3,, 9, 32, 65, 83, 67, 73, 73 nova linha caraceres códigos ASCII (em decimal) ASCII - American Sandard Code for Informaion Inerchange 2 Laboraório de Sisemas Digiais 26/27 - FEUP/DEEC

11 V 2. - S26 Imagens Maria Eugénia de Oliveira Boelho 92 5 Um pixel 2 2 Áudio A amosra sinal analógico período de amosragem (25µs para fs=8khz) ampliude do sinal nos insanes de amosragem: Laboraório de Sisemas Digiais 26/27 - FEUP/DEEC

12 V 2. - S26 Inerface analógico-digial V( ) sinal analógico original V() A/ D A amosras do sinal A V( ) amosras do sinal D/ A V() sinal analógico reconsruído V( ) sinal analógico: original e reconsruído 23 Áudio analógico Um disco de vinil 24 Laboraório de Sisemas Digiais 26/27 - FEUP/DEEC 2

13 V 2. - S26 Áudio digial 25 Mosradores com LEDs a b c d e f g f e a g d b c LEDs enradas a= b= c= d= e= f= g= a= b= c= d= e= f= g= a= b= c= d= e= f= g= 26 Laboraório de Sisemas Digiais 26/27 - FEUP/DEEC 3