Organizao e Arquitetura de ComputadoresMaterial de apoio

PORTAS LGICAS

Cap.08

2010

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EsclarecimentosEsse material de apoio para as aulas da disciplina e no substitui a leitura da bibliografia bsica.Os professores da disciplina iro focar alguns dos tpicos da bibliografia assim como podero adicionar alguns detalhes no presentes na bibliografia, com base em suas experincias profissionais.O contedo de slides com o ttulo Comentrio seguido de um texto, se refere a comentrios adicionais ao slide cujo texto indica e tem por objetivo incluir alguma informao adicional aos contedo do slide correspondente.Bibliografia bsica: PATTERSON, A.D.E.; HENNESSY, L.J.. Organizao e projetos de computadores: a interface hardware/software. So Paulo: Campus, 2005.;MONTEIRO, Mrio A.. Introduo organizao de computadores. 5.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. STALLINGS, William. Arquitetura e organizao de computadores : projeto para o desempenho. So Paulo: Pearson Education, 2005.

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Portas lgicasConceitos de lgica digital

Computador digital : uma mquina projetada para armazenar e manipular informaes representadas apenas por algarismos ou dgitos e que s podem assumir dois valores distintos(binrios), 0 e 1, razo por que chamado mquina digital binria . Internamente a informao pode ser trabalhadas por sinais eltricos, campo magntico ou sinais ticos. Para exemplificar um sinal eltrico temos : o bit 0 recebendo uma carga entre 0 e 1V e o bit 1 recebendo a carga entre 2 e 4V.

Porta(gate) : um elemento de hardware, mais precisamente um circuito eletrnico, que recebe um ou mais sinais de entrada e produz um sinal de sada, cujo valor depende do tipo de regra lgica existente no elemento.

Porta lgica : Em qualquer sistema digital, a unidade bsica construtiva o elemento denominado Porta lgicaTexto novo : incluso de alguns conceitos

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Portas lgicasProjeto de construo do circuito : Utiliza conceitos de lgebra booleana. A lgebra booleana uma rea da matemtica que trata de regras e elementos de lgica. O nome booleana uma retribuio da comunidade cientfica ao matemtico ingls George Boole (1815 1864), que desenvolveu uma anlise matemtica sobre a lgica.Os conceitos desta lgebra so utilizados na eletrnica e na lgica digital (telefonia, computadores, aparelhos eletrnicos ...etc)

Concluso : Associando os conceitos, podemos afirmar que um computador formado por milhes de Portas Lgicas(circuitos eletrnicos) distribudos convenientemente e organizados, a fim de permitir o funcionamento dos diversos componentes do equipamento tais como processadores, controladores, discos, cpu..etc.

Passaremos a descrever, ento, o conjunto bsico de portas lgicas utilizadas na Eletrnica Digital bem como a forma em que so comercialmente disponveis.Texto novo : incluso de alguns conceitos

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A facilidade do processamento de nmeros binrios decorre da existncia de apenas dois dgitos, 0 e 1 (bit), que podem ser representados por 2 nveis de tenso (por exemplo 0 = 0 volt e 1 = 5 volts), aonde o bit zero representa falso e o bit 1 representa verdadeiro de acordo com a lgebra booleana.

Os smbolos representam um bloco lgico com uma ou mais entradas lgicas A, B, etc. e uma sada lgica S. As entradas e sadas lgicas s assumem valores correspondentes aos nveis lgicos 0 e 1.

Um bloco lgico executa uma determinada funo lgica para a qual foi projetado. Essa funo determina os valores que as sadas assumem para cada combinao de valores das entradas. Tais relaes so muitas vezes exibidas sob a forma de tabelas verdade.

Portas lgicasRetirei os tipos das portas deste slide

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Tabela de verdade : podemos definir como sendo as diversas combinaes possveis resultantes de uma determinada operao , tendo tantas linhas quantas forem as possveis combinaes, exemplo de tabelas : Portas lgicasRetirei os tipos das portas deste slideAssociando simbolos e tabela de verdadeS = A x B

ENTRADASAIDAOBS12F = 0 OU V = 12400, 01, 10 e 11 38000,001,010,100,111,110,101,011

ABS000010100111

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Portas lgicasAs operaes matemticas das portas lgicas podem ser classificadas por 6 formas conhecidas : Novo slide : tabela de representao

Porta lgicaSimbolo matemticoSimbolo grficoAND S = A . BORS = A + BNOT S = ANAND S = A . BNOR S = A + BXORS = A B

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Portas lgicas AND (E)S = A x B Smbolo antigo Expresso da funo Tabela de verdadeSmbolo novoAnalogia da porta lgica AND com um circuito eltrico:Quando as duas entradas (A e B) so zero (interruptores desligados) a sada (S) tambm zero (lmpada apagada).Quando uma s das entradas 1 (um s interruptor ligado) a sada (S) zero (lmpada apagada).Quando as duas entradas (A e B) so 1 (os dois interruptores ligados) a sada (S) tambm 1 (lmpada acesa),CONCLUSO: S temos o nvel lgico 1 na sada quando todas as entradas forem 1 (neste caso, A e B)

ABS000010100111

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Portas lgicas OR (ou)S = A + B Smbolo antigo Expresso da funo Tabela de verdadeSmbolo novoAnalogia da porta lgica OR com um circuito eltrico:Quando as duas entradas (A e B) so zero (interruptores desligados) a sada (S) tambm zero (lmpada apagada).Quando uma s das entradas 1 (um s interruptor ligado) a sada (S) um (lmpada acesa).Quando as duas entradas (A e B) so 1 (os dois interruptores ligados) a sada (S) tambm 1 (lmpada acesa),CONCLUSO: S temos o nvel lgico 0 na sada quando todas as entradas forem 0.

ABS000011101111

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Portas lgicas NOT (negao) Smbolo antigo Expresso da funo Tabela de verdadeSmbolo novoA

SO nvel lgico da sada (S) a negao do nvel lgico da entrada (A).

AS0110

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Portas lgicas NAND (no E)Smbolo antigo Expresso da funo Tabela de verdadeSmbolo novoA porta lgica NAND uma porta lgica AND com a sada negada.Pode observar-se que os nveis lgicos da sada (S) da tabela de verdade NAND a negao dos nveis lgicos da sada (S) da tabela de verdade AND.

ABS001011101110

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Portas lgica NOR (no OR)Smbolo antigo Expresso da funo Tabela de verdadeSmbolo novoA porta lgica NOR uma porta lgica OR com a sada negada.Pode observar-se que os nveis lgicos da sada (S) da tabela de verdade NOR a negao dos nveis lgicos da sada (S) da tabela de verdade OR.

ABS001010100110

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Porta lgica XOR eXclusive OR(OU Exclusivo)

Smbolo antigo Expresso da funo Tabela de verdadeSmbolo novoS = A B A sada 1 se uma entrada 1 ou a outra entrada 1, mas no ambas.De outro modo: o valor da sada (S) 1 se as entradas (A ou B) so diferentes e 0 se so iguais.

ABS000011101110

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Circuitos integrados digitais (NAND)

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Circuitos integrados digitais (AND)O circuito integrado com portas AND mais famoso o 7408, que tem a sua pinagem mostrada abaixo. Claro que existem vrios outros circuitos integrados que possuem portas AND com mais entradas. Por exemplo, o 7411 possui trs portas AND de trs entradas cada.

Figura : Circuito integrado 7408 possui quatro portas AND com duas entradas cada. Novo slide exemplificando uma porta com and

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Circuitos integrados digitais (OR)O circuito integrado com portas OR mais famoso o 7432, que tem sua pinagem mostrada na Figura abaixo. Claro que existem vrios outros circuitos integrados que possuem portas OR com mais entradas. Por exemplo, o 7427 possui trs portas OR com trs entradas cada.

Figura Circuito integrado 7432 possui quatro portas OR com duas entradas cada. Novo slide exemplificando uma porta com or

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Portas lgicas (Perguntas)Dissertativas

1. O que voce entende por porta lgica 2. Em quais tipos de hardware, informe ao menos 3, podemos encontrar portas lgicas3. Descreva como funciona uma porta lgica and 4. Descreva como funciona uma porta lgica or

Multipla escolha

Entende-se por mquina digital binriaUma mquina capaz de receber informaes de qualquer natureza, interpret-las, realizar operaes e gerar resultadosUma mquina projetada para armazenar e manipular informaes representadas apenas por algarismos ou dgitos e que s podem assumir dois valores distintos 0 e 1Uma mquina que possui circuitos integrados que recebem somente sinais do tipo analogico Uma mquina desenvolvida para guardar informaes digitais de imagens e movimentos

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Portas lgicas (perguntas)

Qual da afirmao abaixo est corretaUm projeto de construo de um circuito utiliza lgebra booleana que utiliza os nmeros 0 e 1Um circuito eletrnico recebe um estmulo eletrnico de somente 2 volts, este por sua vez interpreta o estmulo gerando os diversos cdigos necessrios para executar a operaoExistem diversos modelos de circuitos eletrnicos disponveis no mercado e cada um deles possui um projeto de construo que depende do fabricante e portanto no existe uma padronizaoNum circuito digital permitido os nmeros de 0 a 9 e cada um deles representa uma tenso distinta entre 0 e 9 volts de tenso respectivamente

3. Qual da alternativa abaixo possui portas lgicas vlidasand, or, of, dorxor, nor, nan, lamand, xor, nor, orandn, orx, xox, or

4. Em relao a uma porta porta lgica de 2 entradas podemos afirmar O tipo XOR, precisa de dois 1 ou dois 0 para ter uma sada verdadeiraO tipo OR gera uma sada verdadeira se as duas entradas forem verdadeirasO tipo AND gera uma sada verdadeira se as duas entradas forem verdadeirasO tipo OR gera uma sada falsa se ao menos uma das entradas forem verdadeiras

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Portas lgicas (perguntas)5. Podemos afirmar que Uma porta NAND uma negativa da porta ORUma porta XOR uma positiva da porta ANDUma porta NAND uma negativa da porta ANDUma porta NAND uma positiva da porta AND

6. Sobre Tabela de verdade podemos afirmar Demostra somente as saidas dadas como verdadeiras So as diversas combinaes possveis resultantes de uma determinada operao , tendo tantas linhas quantas forem as possveis combinaes, uma tabela que gerada internamente no circuito digital e utilizada pelo dispositivo para poder seguir com a operaoQue a tabela de verdade pode no gerar 100% das combinaes e portanto necessrio levar em considerao o modelo de porta lgica para poder gerar o resultado esperado na operao

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