PLANO DE ENSINO. Código: Crédito: Pré-requisito: Introdução a Lógica ( ) Carga Horária: 60h Bacharelado em Ciência da Computação

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1 MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ Centro de Ciências da Natureza Departamento de Informática e Estatística Disciplina: Circuitos Digitais Professor: Ivan Saraiva Silva Telefone: (86) Internet: ivan@ufpi.edu.br CEP: Piauí Brasil PLANO DE ENSINO Disciplina: Circuitos Digitais Código: Crédito: Pré-requisito: Introdução a Lógica ( ) Carga Horária: 60h Curso: Bacharelado em Ciência da Computação Professores: D.Sc. Ivan Saraiva 1 EMENTA Sistemas numéricos e representação de dados. Aritmética binária. Álgebra de Boole. Funções booleanas. Portas lógicas e representação de circuitos. Circuitos combinacionais. Dispositivos lógicos programáveis. Circuitos sequenciais. Linguagem VHDL. 2 OBJETIVOS O presente curso tem como objetivos: Apresentar aos alunos os conceitos fundamentais dos circuitos digitais como: Álgebra de boole; Portas lógicas; 1

2 Mapas de Karnaugh; Circuitos combinacionais; Circuitos Seqüenciais; Dispositivos lógicos e programáveis. Capacitar o aluno para a construção de circuitos digitais com linguagem VHDL. Capacitar o aluno a gerar protótipos de circuitos digitais com dispositivos programáveis (FPGA Field Programmable Gare Array) No semestre a disciplina será efetivamente dividida em carga horária teoria e carga horária prática. As aulas referentes a carga horária prática serão ministradas em um dos laboratórios do Departamento de Informática e Estatística e, se possível, com a presença do monitor da disciplina (condicionada a disponibilidade de monitor e a disponibilidade do monitor no horário da disciplina, já que o professor não tem controle sobre os horários dos monitores). 3 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO Legenda do Plano de Ensino: Aulas expositivas (T) Aulas práticas (P) Exercícios (E) DATA ASSUNTO MÉTODO UNIDADE I ÁLGEBRA BOOLEANA E CIRCUITOS LÓGICOS I: Operações básicas da Álgebra booleana: OU e E Complementação (negação ou inversão). Avaliação de expressões booleanas. Portas lógicas. LINGUAGEM DE DESCRIÇÃO DE HARDWARE: Histórico, Conceitos, Estrutura do VHDL ÁLGEBRA BOOLEANA E CIRCUITOS LÓGICOS II: Propriedades da Álgebra booleana. Derivação de expressões booleanas. Expressões usando mintermos (SdP) e maxtermos (PdS). Formas canônicas FERRAMENTAS PARA DESCRIÇÃO E SIMULAÇÃO DE HARDWARE: Quartus II e ModelSim 2

3 CIRCUITOS COMBINACIONAIS I: Decodificadores e seletores; Multiplexadores, Demultiplexadores e Comparador de Magnitude... CIRCUITOS COMBINACIONAIS II: Discrição de circuitos combinacionais com VHDL no software Quartus II. CIRCUITOS COMBINACIONAIS I: Decodificadores e seletores; Multiplexadores, Demultiplexadores e Comparador de Magnitude... CIRCUITOS COMBINACIONAIS II: Discrição de circuitos combinacionais com VHDL no software Quartus II. CIRCUITOS COMBINACIONAIS III: Análise de circuitos combinacionais; Projeto de circuitos combinacionais; Interconexão de Circuitos combinacionais CIRCUITOS COMBINACIONAIS II: Simulação e teste de circuitos combinacionais descritos em VHDl (projeto de test bench) 1ª Avaliação (80% avaliação escrita + 20% relatório de atividades no laboratório) UNIDADE II 1 aulas (T) 1 aulas (P) CIRCUITOS ARITNÉTICOS: Meio somador, somador completo, somador-subtrator, CIRCUITOS ARITNÉTICOS: Implementação e simulação de circuitos aritméticos com VHDL. CIRCUITOS ARITNÉTICOS: Arquitetura de somadores rápidos, multiplicação, divisão, Unidade lógica e Aritmética. CIRCUITOS ARITNÉTICOS: Implementação de Unidade lógica e Aritmética com VHDL CIRCUITOS SEQUENCIAIS I: Latches e Flip-flops. CIRCUITOS SEQUENCIAIS I: Experimentos com Latches e Flip-Flops. CIRCUITOS SEQUENCIAIS II: Registradores. Contadores. CIRCUITOS SEQUENCIAIS II: Implementação de Registradores. Contadores com VHDL. 1 aulas (T) 3

4 CIRCUITOS SEQUENCIAIS III: Máquinas de Estado CIRCUITOS SEQUENCIAIS III: Implementação de Máquinas de Estado com VHDL 2ª Avaliação (80% avaliação escrita + 20% relatório de atividades no laboratório) UNIDADE III Apresentação geral de projeto final para a terceira avaliação da disciplina. Detalhamento das partes 1 a 4 do projeto final. Práticas com implementação das partes 1 a 4 do projeto final. Apresentação do projeto final. Exame final 4 aulas (T) 4 aulas (P) 4 PROCEDIMENTO DE ENSINO Serão ministradas aulas teorias e práticas através da realização de atividades práticas em laboratório. No Laboratório os alunos aprenderão a utilizar a linguagem VHDL para descrever circuitos combinacionais e seqüenciais. Com o software Quartus II. Utilizarão também o software ModelSim para a simulação dos circuitos descritos. Os alunos terão também a oportunidade de prototipar seus circuitos com o auxilio de placas DE0 e DE2, dotadas de dispositivos programáveis. Monitores (remunerado e voluntário) serão solicitados (Edital da UFPI) com o objetivo aumentar o nível de acompanhamento e orientação dos alunos no que se refere às atividades práticas, mas também com vista ao desenvolvimento de uma metodologia de ensino visando aumentar o nível de aproveitamento por parte dos alunos. A avaliação da terceira unidade será feita com base na realização de um trabalho prático (projeto) com tema atual. 5 SISTEMÁTICA DE AVALIAÇÃO Para efeito de avaliação será observada a Resolução 043/95-CEPEX que regulamenta a Verificação do Rendimento Escolar nos Cursos de Graduação da Universidade Federal do Piauí. 4

5 Para a primeira e segunda avaliações serão realizada 1 avaliação escrita e alguns trabalhos práticos. A nota a ser atribuída a primeira e segunda avaliações serão compostas de: Prova escrita - 80% da nota. Relatórios de atividades práticas 20% da nota. A terceira avaliação será baseada em trabalho prático (projeto) com tema atual O trabalho prático será dividido em 4 etapas, sendo a nota final do trabalho prático igual ao somatório das notas de cada uma das etapas (cada etapa valendo 2,5 pontos). A nota final do aluno será a média aritmética entre as avaliações escritas e o trabalho prático. Será considerado aprovado na disciplina o aluno que: Obtiver freqüência igual ou superior a 75% da carga horária da disciplina. Obtiver média aritmética entre as 2 avaliações e o trabalho prático maior ou igual a 7, ou média aritmética igual ou superior a 6, resultante da média aritmética das avaliações e da nota do exame final. O aluno que obtiver média aritmética das 2 avaliações e do trabalho prático inferior a 4 será considerado reprovado e não realizará avaliação final. A prova final consistirá do conteúdo da disciplina. O aluno que não comparecer às avaliações e/ ou exame final terá o direito de requerer a oportunidade de realizá-los em segunda chamada, segundo a Resolução 043/95-CEPEX. O candidato a exame de segunda chamada poderá requerê-lo por si ou por procurador legalmente constituído, ao professor da disciplina, através do departamento responsável pela mesma, em um prazo de 3 dias úteis, justificando através de documento o motivo da ausência. 6 BIBLIOGRAFIA 1. TOCCI, R. J.; WIDMER, N. S. & MOSS, G. L. Sistemas DIgitais: Princípios e Aplicações. 10ª Edição. Editora Pearso Prentice-Hall. São Paulo, PEDRONI, V. A. Eletrônica Digital Moderna e VHDL. 1ª Edição. Editora Elsevier, Rio de Janeiro, JUNIOR, A. H. Fundamentos de Informática - Eletrônica Digital. 1ª Edição. Editora LTC. Rio de Janeiro, D'AMORE, Roberto. Vhdl - Descriçao E Sintese De Circuitos Digitais. 1ª Ed. Editora LTC. São Paulo, IDOETA, Ivan V. et CAPUANO, Francisco G. Elementos de Eletrônica Digital. 40ª Edição. Editora Érica Ltda. São Paulo, RECURSOS DE ENSINO 5

6 Serão utilizados no processo ensino-aprendizagem: quatro de acrílico, projetor multimídia, simulador de dispositivo lógico programável, placa UP2 e artigos de jornais disponíveis no portal de periódicos da Capes ( bem como os livros citados na bibliografia. 6