Circuitos Combinacionais Básicos

Documentos relacionados
Funções de Lógica Combinacional

Circuitos Seqüenciais

CIRCUITOS COMBINACIONAIS

ÁLGEBRA BOOLEANA- LÓGICA DIGITAL

Prof. Leonardo Augusto Casillo

Disciplina de Laboratório de Elementos de Lógica Digital I SSC-0111

ELT502 Eletrônica Digital I Graduação em Engenharia Eletrônica

ORGANIZAÇÃO E ARQUITETURA DE COMPUTADORES I. Aula Inicial. prof. Dr. César Augusto M. Marcon prof. Dr. Edson Ifarraguirre Moreno

7. Funções de Lógica Combinacional. 7. Funções de Lógica Combinacional 1. Somadores Básicos. Objetivos. Objetivos. Circuitos Digitais 03/11/2014

PCS Sistemas Digitais I. Circuitos Combinatórios Blocos Básicos: (De)Multiplexadores e Dispositivos tri-state. Prof. Dr. Marcos A. Simplicio Jr.

Circuito combinacional

Circuito Decodificador BCD para Display de Sete Segmentos

3. Revisão de Eletrônica Digital

Parte # 3 - Circuitos Combinatórios

Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico Departamento de Informática e Estatística Curso de Graduação em Ciências da Computação

VHDL Circuitos Combinacionais

1. Sistemas de numeração e códigos 23

Circuitos Lógicos Combinacionais Aula Prática

Circuitos de Apoio. UEM/CTC Departamento de Informática Curso: Ciência da Computação Professor: Flávio Rogério Uber

Eletrônica Digital. Prof. Gilson Yukio Sato sato[at]utfpr[dot]edu[dot]br

Circuitos Combinacionais Lógicos

Introdução à Computação

Projeto de Circuito Combinacional

Eletrônica Digital para Instrumentação. Herman Lima Jr.

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

Descrição por fluxo de dados (Data-Flow): Descreve o que o sistema deve fazer utilizando expressões lógicas.

Descreva em VHDL, simule no simulador logico e sintetize usando uma ferramenta de CAD para FPGA :

CIRCUITOS COMBINACIONAIS

Organização e Arquitetura de Computadores I

Aula 14: Lógica e circuitos digitais

SSC0112 Organização de Computadores Digitais I

Arquitetura de Computadores - Operação da Unidade de Controle. por Helcio Wagner da Silva

APOSTILA DE ELETRÔNICA DIGITAL II

2ª Lista de Exercícios

CIRCUITOS DIGITAIS. Circuitos Combinacionais e Técnicas de Simplificação

Técnicas Digitais para Computação

ELT601 Eletrônica Digital II Graduação em Engenharia Eletrônica

Circuitos Combinacionais. Arquitetura de Computadores I

*********************

Aula Ementa Conteúdo Data

Circuitos Combinacionais

Organização e Arquitetura de Computadores I

Exercícios Referentes à Prova P1

Projetos de Circuitos Digitais em VHDL e FPGA

Eletrônica Digital I TE050. Circuitos Combinacionais

MULTIPLEXADOR E DEMULTIPLEXADOR

Multiplexadores e Demultiplexadores. Aplicações Produto canônico Noções de Multiplexadores Noções de Demultiplexadores Funcionamento Exemplos

Universidade Estadual de Ponta Grossa PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO DIVISÃO DE ENSINO

O 0 O 1 O 2 O 3 O 4 O 5 O 6 O 7

Lista de Materiais. Laboratório P111 BC Resistor ¼ W

Programa Analítico de Disciplina INF251 Organização de Computadores I

4. Desenhe um digrama esquemático para cada uma das funções abaixo. a.

UFMT. Ministério da Educação UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO PRÓ-REITORIA DE ENSINO DE GRADUAÇÃO PLANO DE ENSINO

MULTIPLEXADOR E DEMULTIPLEXADOR (Unidade 4)

Introdução. Display de sete segmentos

CAPÍTULO 4 CIRCUITOS COMBINACIONAIS

Aula 2 Semântica de VHDL

low): Descreve o que o sistema deve fazer utilizando expressões lógicas.

Tipos enumerados definem uma lista de valores, e são especialmente úteis na

Operações com vetores

Sistemas Digitais Apresentação

Plano de Ensino. Leandro Schwarz Endereço eletrônico:

Multiplicador Binário com Sinal

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO DEPARTAMENTO DE COMPUTAÇÃO PLANO DE ENSINO

Nível da Lógica Digital

Sistemas Digitais. Multiplexadores Demultiplexadores Arranjos. Monitoria SD Daniel Alexandro/Reniê Delgado/Vanessa Ogg. Editado por (DARA)

Parte # 5 - Circuitos Combinacionais

Relatório Circuitos Lógicos. Calculadora 4 bits

Prof. Adilson Gonzaga. Interface com Displays

Eletrônica e Circuitos Digitais Aula 16 Circuitos Lógicos MSI. Daniel S Batista

Caminho de Dados e Controle. Prof. Leonardo Barreto Campos 1

Circuitos Integrados. Nível da Lógica Digital (Aula 7) Circuitos Combinacionais. Circuitos Lógicos Digitais Básicos. Multiplexadores (1)

Organização e Arquitetura de Computadores. A Arquitetura no nível da lógica digital Prof.: Hugo Barros

Módulos Combinatórios

Eletrônica Digital Lista de Exercícios

Organização e Arquitetura de Computadores I

Eletrônica Digital. Projeto de Circuitos Combinacionais. Alex Vidigal Bastos

Faculdades Integradas de Caratinga PROGRAMA DE DISCIPLINA ANO: 2012 SEMESTRE: 1º

Sistemas Digitais. Prof. Me. Victor Machado Alves Ciência da Computação

Projeto de Lógica Combinatória

Demonstração de imagens de auxílio didático. VHDL - Descrição e Síntese de Circuitos Digitais Roberto d Amore

Códigos Neste capítulo estudaremos circuitos destinados a aplicações específicas, destacamos : Codificadores Decodificadores Circuitos aritméticos:

Parte # 1 - Circuitos Combinatórios

Fundamentos de Sistemas Digitais. Lógica Sequencial. Prof. Dr. Alexandre M. Amory Prof. Dr Edson I. Moreno

Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico Departamento de Informática e Estatística Curso de Graduação em Ciências da Computação

CARGA HORÁRIA TOTAL : 108 h/aulas TEORIA: 72 h/aulas PRÁTICA: 36 h/aulas. CURSO(S): Engenharia Elétrica SEMESTRE/ANO : 02/2010

Interface com Displays de 7 Segmentos. Interface com Displays

Arquitetura de Computadores Aula 9 Portas Lógicas

Circuitos Combinacionais

ENGC40 - Eletrônica Digital

Lógica Reconfigurável

P U C E N G E N H A R I A PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS. Prof. Dr. João Antonio Martino

Circuitos Digitais Walderson Shimokawa. Plano de Ensino. Ementa. Objetivos. Avaliação. Conteúdo Programático. Circuitos Digitais 10/08/2014

Exercícios Referentes à Prova P1

PCS 3115 (PCS2215) Blocos básicos

VHDL - VHSIC Hardware Description Language. Exemplo prático. Raiz Quadrada

Exercícios e Fundamentos com Programmable Logic Devices (PLDs) IVAN JORGE CHUEIRI

CAPÍTULO 2 SISTEMAS DE NUMERAÇÃO E CÓDIGOS

LABORG. VHDL Máquina de estados finitos

Registradores de Deslocamentos.

Transcrição:

ORGANIZAÇÃO E ARQUITETURA DE COMPUTADORES I Circuitos Combinacionais Básicos Descrição VHDL prof. Dr. César Augusto M. Marcon prof. Dr. Edson Ifarraguirre Moreno

2 / 17 Circuitos combinacionais básicos e representação em VHDL Exemplos de circuitos combinacionais Decodificador / Codificador Comparadores Geradores de paridade Multiplexador / Demultiplexador Somador / Subtrator ULA Multiplicadores / Divisores PLAs Exemplos de circuitos seqüenciais Multiplicadores / Divisores Registradores (deslocamento, carga paralela, acumulador, serialparalelo) Contadores (binário, BCD, Johnson, Gray / up, down, updown) Máquina de Estados Geradores de clock Seqüenciadores

3 / 17 Codificador Codificador é um circuito que mapeia um conjunto de entradas em um conjunto de saídas segundo uma função de codificação Em outras palavras, é um circuito que transforma uma informação de um formato para outro Um codificador é normalmente implementado de forma combinacional Implementação deste em VHDL pode ser realizada com o comando withselect Representação gráfica de codificador genérico E 0 S 0 E 1 S 1 E N S M

4 / 17 Codificador O exemplo abaixo ilustra um codificador BCD (binary-coded decimal) para sete segmentos Entrada em 4 bits (vetor Ent(3 downto 0)) Saída em 7 bits (vetor S(6 downto 0)) with Ent select S <="0000001" when "0000", a "1001111" when "0001", "0010010" when "0010", f g b "0000110" when "0011", BINÁRIO "1001100" when "0100", "0100100" when "0101", e d c "0100000" when "0110", "0001111" when "0111", "0000000" when "1000", "0001100" when "1001", "1111110" when others; EXERCÍCIOS: Descubra qual é a codificação do display de 7 segmentos, que relaciona as posições de S com os segmentos a,b,c,d,e,f,g Diga se os segmentos acendem com 0 ou 1 Faça agora um codificador para mostrar todos os números hexadecimais

5 / 17 Codificador EXERCÍCIOS: Faça a codificação do display de elevador ilustrado abaixo S(2) S(1) E(1... 0) S(0) S(3) S(4) Este tem como entrada um vetor de 2 bits que recebe a seguinte codificação parado 00 - subindo 01 /\ descendo 10 \/ estragado 11 todos segmentos acesos

6 / 17 Codificador com Prioridade Codificador com prioridade é um circuito que determina entradas preferenciais Conforme a ordem de preferência das entradas, no caso de haver mais de uma entrada ativa (por exemplo em 1), a entrada de maior prioridade é que determinará a codificação Exemplo: A prioridade máxima é de S(2) e a mínima de S(0) Y <= "11" when S(2) = '1' else "10" when S(1) = '1' else "01" when S(0) = '1' else "00"; Importante haver condição default em atribuições e estruturas similares: NÃO HAVENDO ESTA CONDIÇÃO IMPLICA EM HAVER MEMORIZAÇÃO DO SINAL - diferente de software! (warning latch infered) Exercício: Desenhe o diagrama de blocos deste circuito

7 / 17 Decodificador Decodificador é igualmente como um codificador, um circuito que mapeia entradas em saídas segundo uma função de codificação Genericamente, um circuito é chamado de decodificador, quando a função de transformação que ele realiza é inversa a de um circuito codificador Um caso especial de decodificador é o binário. Este relaciona n entradas em 2 n saídas. Normalmente utilizado para endereçamento de memórias RAM Exemplo: Decodificador de 3 entradas (A(2...0)) e 2 3 (8) saídas (S(7...0)) with A select S <= "00000001" when "000", "00000010" when "001", "00000100" when "010", "00001000" when "011", "00010000" when "100", "00100000" when "101", "01000000" when "110", "10000000" when "111"; A(2) A(1) A(0) S(7) S(6) S(5) S(4) S(3) S(2) S(1) S(0)

8 / 17 Multiplexador (Mux) É um circuito que permite selecionar mais de uma entrada em uma mesma saída, conforme um sinal de seleção Exemplo de um multiplexador 4x1 Representação Implementação com portas lógicas E 0 00 E 1 E 2 E 3 01 10 11 s C

9 / 17 Multiplexador Multiplexadores podem ser implementados com diversos comandos: s <= (E(0) and (not C(0) and not C(1) )) or (E(1) and (not C(0) and C(1) )) or (E(2) and (C(0) and not C(1) )) or (E(3) and (C(0) and C(1) )); s <= E(0) when C(0) = 0 and C(1) = 0 else 'Z'; s <= E(1) when C(0) = 0 and C(1) = 1 else 'Z'; s <= E(2) when C(0) = 1 and C(1) = 0 else 'Z'; s <= E(3) when C(0) = 1 and C(1) = 1 else 'Z'; with C select s <= E(0) when "00", E(1) when "01", E(2) when "10", E(3) when others; process(e, C) begin case sel is when "00" => s <= E(0); when "01" => s <= E(1); when "10" => s <= E(2); when others => s <= E(3); end case; end process;

10 / 17 Demultiplexador (Demux) É um circuito que opera de forma inversa ao multiplexador. Ou seja, recebe uma entrada e distribui esta em uma de várias saídas conforme um sinal de seleção Exemplo de um multiplexador 1x4 Igualmente ao multiplexador, um demultiplexador pode ser implementado com diversos comandos. O mais comum, é o que segue: S(0) <= e when C = "00" else 'Z'; S(1) <= e when C = "01" else 'Z'; S(2) <= e when C = "10" else 'Z'; S(3) <= e when C = "11" else 'Z'; e C 00 01 10 11 S 0 S 1 S 2 S 3

11 / 17 Exercícios 1. Uma fábrica produz porcas e parafusos. O presidente da fábrica necessita de um sistema automático para separar as peças em lotes. Sempre que na esteira houver somente porcas, as mesmas devem ser enviadas para um caixa A. Se na esteira houver somente parafusos, os mesmos devem ser enviados para uma caixa B. Caso existam na esteira porcas e parafusos, os mesmos devem ser enviados para uma outra caixa C. Projete este sistema utilizando um circuito adequado (codificador, decodificador, multiplexador ou demultiplexador) 2. A figura abaixo mostra as formas de ondas um mux 4x1 (E: entrada, C: controle, s: saída). Desenhe as formas de onda de s

12 / 17 Exercícios 3. A figura abaixo mostra as formas de ondas um demux 1x4 (E: entrada, C: controle, S: saídas). Desenhe as formas de onda de S para o caso do demux ser implementado com tri-states e para o caso de ser implementado com portas lógicas 4. Implemente um multiplexador 4x1, utilizando apenas multiplexadores 2x1 5. Implemente um demultiplexador 1x4 utilizando um demultiplexador 1x8 6. Implemente a expressão booleana a seguir usando um mux 8x1 S <= (A and not B) or (A and not (B and C));

13 / 17 Exercícios 7. Implemente a expressão booleana a seguir utilizando um mux 4x1 e uma porta NAND S <= (A and not B and not C) or (A and not B and C) or (A and B and not C);

14 / 17 Solução de Exercícios 7. Implemente a expressão booleana a seguir utilizando um mux 4x1 e uma porta NAND S <= (A and not B and not C) or (A and not B and C) or (A and B and not C); Simplificando: S <= A and not (B and C); A B C A not(b and C) S 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 00 01 10 s 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 11 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 A B. C 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0

15 / 17 Exercícios 8. Implemente a expressão booleana a seguir utilizando dois mux 4x1 e um porta AND e um INVERSOR S1 <= not X or (not Y and Z) or not (X and Y); S2 <= (X or Y) and not (X or Z);

16 / 17 Solução de Exercícios 8. Implemente a expressão booleana a seguir utilizando dois mux 4x1 e um porta AND e um INVERSOR S1 <= not X or (not Y and Z) or not (X and Y); S2 <= (X or Y) and not (X or Z); Simplificando: S1 <= not X or not Y; S2 <= not X and Y and not Z X Y Z X Y and not Z S2 1 1 1 0 00 01 10 11 S1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 00 01 10 11 X Y S2 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 X Y. Z

17 / 17 Exercícios 9. Faça um decodificador em portas lógicas que implemente a tabela verdade abaixo A B C S 1 S 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 10. Apresente em portas lógicas um demultiplexador 1x4 11. Faça o mesmo exercício acima, agora considerando o uso de tri-states