Arquitetura e Organização de Computadores I

Aula 05

Unidades Funcionais Básicas

Prof. Adriano Zanuz

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Circuitos Combinacionais

• Circuitos que não possuem memória

• Suas saídas são função única e exclusivamente das entradas

• Exemplos: Multiplexador, Decodificador, Somador, Subtrator, ULA

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Multiplexador

• Funciona como um seletor. De acordo com o valor de seleção SEL (0 ou 1), a saída recebe um dos valores de entrada.

MUX0 1SEL

E0 E1

SAÍDA

SAÍDA = E0

0 1SEL = 0

E0 E1

0 1SEL = 1

E0 E1

SAÍDA = E1

funcionamento

4

Multiplexador

• Estrutura interna de um multiplexador

MUX0 1SEL

E0 E1

SAÍDA

estrutura interna

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Decodificador

• Apresenta n bits na entrada e 2n bits na saída

• Somente uma saída é ativada para cada uma das combinações de entrada

E0 E1 S0 S1 S2 S3

0 0 1 0 0 00 1 0 1 0 01 0 0 0 1 01 1 0 0 0 1

6

Decodificador

• Estrutura interna de um decodificador 2:4

estrutura interna

7

Somador

• O somador de 1 bit funciona como uma célula de soma a partir da qual é possível se fazer somadores de vários bits

Vem Um

A B S Vai Um

0 0 0 0 0

0 0 1 1 0

0 1 0 1 0

0 1 1 0 1

1 0 0 1 0

1 0 1 0 1

1 1 0 0 1

1 1 1 1 1

• Tabela-Verdade

+

A B

Vem UmVai Um

S

8

Somador

• Estrutura interna de um somador de 1 bit

estrutura interna

+

A B

Vem UmVai Um

S

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Subtrator

• Pode-se fazer uma célula de subtração com com 1 somador de 1 bit e um inversor

+

A B

Vem UmVai Um

S

S = A – B

S = A + (-B)

S = A + B + 1

O Vem Um do bit menos significativo da subtração recebe 1

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Unidade Lógico-Aritmética

• A ULA efetua operações aritméticas (soma, subtração, etc.) e operações lógicas (NOT, OR, AND, etc.). A operação a ser realizada é escolhida através de linhas de seleção.

ULA

X Y

Linhas de seleçãoda operação desejada

SAÍDA

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Unidade Lógico-Aritmética

• Ex. ULA de 1 bit com operações de SOMA, SUBTRAÇÃO, NOT, AND e OR.

+A B

VEVAS

00 01 10 11MUX

0 1MUX

X Y

NEGA YVEM UM

S1S0

SAÍDA

VAI UM

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Exercícios1. Implemente usando portas lógicas um decodificador

3:8. 2. Implemente um multiplexador 4:1 usando apenas

multiplexadores 2:1. 3. Apresente uma implementação alternativa para o

somador de 1 bit mostrado.4. Usando 4 ULAs de 1 bit construa uma ULA capaz de

efetuar operações de OR, AND, NOT, soma e subtração sobre dois operandos de 4 bits.

5. Faça uma tabela mostrando como devem ser setados os valores das linhas de controle da ULA do exercício anterior (Nega Y, Vem Um, S1, S0) para seleção das operações lógicas e aritméticas desejadas.