Circuitos Combinatórios - IME-USP adao/CK1.pdf · Circuitos Digitais – Os circuitos digitais podem…

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  • 1

    Circuitos Combinatrios

    Ado de Melo Neto

  • 2

    Executar programas

    armazenados na memria

    Armazena programas a

    serem executados pelo

    processador

    UNIDADE LGICA ARITMTICA

    Executar operae lgicas e aritmticas

    Requeridas pelas instrues lidas da

    Memria principal

    Relembrando .......

  • 3

    Circuitos Digitais Circuitos Digitais

    Os circuitos digitais podem ser de dois tipos: combinatrios e

    sequenciais.

    Ambos tipos de circuitos so constitudos por portas que admitem

    uma ou vrias entradas, cada uma delas podendo assumir o valor 0

    ou 1.

    Circuitos Combinatrios So circuitos digitais cuja sada depende apenas de uma

    combinao de entradas.

    Iremos ver alguns circuitos combinatrios que so utilizados na

    implementao da ULA e unidade de controle da UCP.

  • 4

    Portas Lgicas Bsicas

    Relembrando .......

  • 5

    Circuitos Combinatrios Multiplexador (MUX)

    Seleciona como sada F uma das entradas Di com

    base em sinais de controle

    Demultiplexador (DEMUX)

    Permite habilitar uma das sadas habilitadoras Di com

    base em sinais de controle

    Comparador

    Compara duas palavras (por exemplo, verificando se

    so iguais)

    Shifter (deslocador)

    Desloca os bits para a esquerda ou direita

    Somador

  • 6

    MULTIPLEXADOR

    Seleciona como sada F uma das entradas Di

    MULTIPLEXADOR

    D0

    D1

    D2

    D3

    D4

    D5

    D6

    D7

    F

    controle

    ENTRADAS

    A B C F

    0 0 0 D0

    0 0 1 D1

    0 1 0 D2

    0 1 1 D3

    1 0 0 D4

    1 0 1 D5

    1 1 0 D6

    1 1 1 D7

  • 7

    MULTIPLEXADOR

    Seleciona como sada F uma das entradas Di

  • 8

    Quando A=0, B= 0 e C = 0, teremos:

    Sada da 1a porta AND D0.1.1.1 = D0

    Sada de todas as outras portas AND 0

    Portanto, a sada F = D0 +0+0+0+0+0+0

    F = D0

  • 9

    Quando A=1, B= 0 e C = 0, teremos:

    Sada da 5a porta AND D4.1.1.1 = D4

    Sada de todas as outras portas AND 0

    Portanto, a sada F = 0+0+0+0+D4+0+0+0

    F = D4

  • 10

    DEMULTIPLEXADOR com 04 entradas

  • 11

    Circuito demultiplexador com 4 entradas. Observe a tabela

    verdade abaixo

    MULTIPLEXADOR

    D0

    D1

    D2

    D3

    F

    Controle (A e B)

    ENTRADAS

    A B F

    0 0 D0

    0 1 D1

    1 0 D2

    1 1 D3

  • 12

  • 13

    0 0

    1

    1

    D0

    1

    0

    D1

    0

    1

    D2

    0

    0

    D3

    D0

    0

    0

    0

    F = D0 + 0 + 0 + 0

    F = D0

  • 14

    0 1

    1

    0

    D0

    1

    1

    D1

    0

    0

    D2

    0

    1

    D3

    0

    D1

    0

    0

    F = 0 +D1 + 0 + 0

    F = D1

  • 15

    1 0

    0

    1

    D0

    0

    0

    D1

    1

    1

    D2

    1

    0

    D3

    0

    0

    D2

    0

    F = 0 + 0 + 0 + D2

    F = D2

  • 16

    1 1

    0

    0

    D0

    0

    1

    D1

    1

    0

    D2

    1

    1

    D3

    0

    0

    0

    D3

    F = 0 + 0 + 0 + D3

    F = D3

  • DEMULTIPLEXADOR

    Permite habilitar uma das sadas habilitadoras Di com base

    em sinais de controle

    17

    A B C

    0 0 0

    0 0 1

    0 1 0

    0 1 1

    1 0 0

    1 0 1

    1 1 0

    1 1 1

    D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

    1 0 0 0 0 0 0 0

    0 1 0 0 0 0 0 0

    0 0 1 0 0 0 0 0

    0 0 0 1 0 0 0 0

    0 0 0 0 1 0 0 0

    0 0 0 0 0 1 0 0

    0 0 0 0 0 0 1 0

    0 0 0 0 0 0 0 1

  • DEMULTIPLEXADOR

    18

  • 19

    Quando A=0, B= 0 e C = 0, teremos:

    Na1a porta AND D0=1.1.1 =1

    Nas outras AND Di= 0

  • 20

    Quando A=0, B= 1 e C = 0, teremos:

    Na 3a porta AND D2=1.1.1 =1

    Nas outras AND Di= 0

  • 21

    MULTIPLEXADOR com 04 entradas

  • Circuito multiplexador com 4 entradas. Observe a tabela

    verdade abaixo

    22

    A B

    0 0

    0 1

    1 0

    1 1

    D0 D1 D2 D3

    1 0 0 0

    0 1 0 0

    0 0 1 0

    0 0 0 1

  • Circuito multiplexador com 4 entradas. Observe a tabela

    verdade abaixo

    23

    A B

    0 0

    0 1

    1 0

    1 1

    D0 D1 D2 D3

    1 0 0 0

    0 1 0 0

    0 0 1 0

    0 0 0 1

    0 0

    1

    1

    1

    0

    0

    1

    0

    0

    1

    0

    0

    0

  • Circuito multiplexador com 4 entradas. Observe a tabela

    verdade abaixo

    24

    A B

    0 0

    0 1

    1 0

    1 1

    D0 D1 D2 D3

    1 0 0 0

    0 1 0 0

    0 0 1 0

    0 0 0 1

    1 1

    0

    0

    0

    1

    1

    0

    1

    1

    0

    0

    0

    1

  • 25

    COMPARADOR

    Compara duas palavras de entrada (por exemplo,

    verificando se so iguais)

    Exemplo 1:

    A = A3A2A1A0 = 1110 e B = B3B2B1B0 = 1110

  • 26

    A = 1110

    B = 1110

  • 27

    COMPARADOR

    Compara duas palavras de entrada (por exemplo,

    verificando se so iguais)

    Exemplo 1:

    A = A3A2A1A0 = 1110 e B = B3B2B1B0 = 1100

  • 28

    A = 1110

    B = 1100

  • 29

    Construa um circuito comparador de palavras de 8 bits usando

    dois circuitos comparadores de palavras de 4 bits.

    0

    0

    1

    1

    0

    1

    1

    1

    0

    0

    1

    1

    1

    1

    0

    0

    A = 01010110

    B = 01110110

  • 30

    Construa um circuito comparador de palavras de 8 bits usando

    dois circuitos comparadores de palavras de 4 bits.

    A = 01010110

    B = 01110110

    1

    0

    0

    0

    0

    1

    0

    0

    0

    0

    0 So diferentes

  • 31

    SHIFTER (DESLOCADOR)

    Desloca os bits para a esquerda (C=0) ou direita (C=1)

    D = D0D1D2D3 D4D5D6D7 = 01101010

    S = = 11010100

  • 32

    SHIFTER (DESLOCADOR)

    Desloca os bits para a esquerda (C=0) ou direita (C=1)

    D = D0D1D2D3 D4D5D6D7 = 01101010

    S = = 00110101

  • 33

    SHIFTERS (DESLOCADORES)

    D

    01101010 (10610)

    Deslocar para esquerda (multiplicar por 2)

    11010100 (21210)

    Deslocar para direita (dividir por 2)

    00110101 ( 5310)

  • 34

    SOMADOR

    Soma dois valores

    Voc sabe construir um somador de bits A e B ?

    0 + 0 = 0

    0 + 1 = 1

    1 + 0 = 1

    1 + 1 = 0 ( e vai 1)

  • 35

    SOMADOR

    1 1

    1 1 0 1

    1 1 1 1

    0 0

    VAI UM (entrada)

    VAI UM (sada)

    A

    B

  • 36

    0

    1

    0

    1

    1

    0

    1

    1

  • 37

    1

    1

    1

    0

    1

    1

    0

    1

  • 38

    Unidade Lgica Aritmtica (ULA) Objetivo

    Iremos mostrar como construir uma ULA com 01 bit usando os circuitos

    explicados anteriormente.

    ULA (de 01 bit) Executa de acordo com a entradas E do DEMULTIPLEXADOR as operaes

    AND, OR, NOT e A+B

    E = E0E1

    E = 00 ==> A AND B

    E = 01 ==> A OR B

    E = 10 ==> NOT B

    E = 11 ==> SOMA A e B

  • 39

  • 40

    E = 00

  • 41

    E = 00 e A =0 e B=1

    0

    1

    =0.1 =0

    = 0

  • 42

    E = 00 e A =1 e B=1

    1

    1

    = 1.1 = 1

    = 1

  • 43

    E = 01

    0 OU (A OU B) OU 0 OU 0 =

    A OU B

  • 44

    E = 01 e A=0 e B=0

    0

    0

    = 0 OU 0 = 0

    0 OU (A OU B) OU 0 OU 0 =

    A OU B = 0

  • 45

    E = 01 e A=0 e B=1

    0

    1

    = 0 OU 1 = 1

    0 OU (A OU B) OU 0 OU 0 =

    A OU B = 1

  • 46

    Objetivo A partir de uma ULA de 1 bit obter uma ULA de 8 bits

  • 47

    Considerando E = E0E1=00, obtenha o valor da sada

    01001101=A7A6A5A4A3A2A1A0 00110110=B7B6B5B4B3B2B1B0 00000100=O7O6O5O4O3O2O1O0

    0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0

    0 0 0 0 0 1 0 0

  • 48

    Considerando E = E0E1=11, obtenha o valor da sada

    11111

    01001101=A7A6A5A4A3A2A1A0 00110110=B7B6B5B4B3B2B1B0 10000011=O7O6O5O4O3O2O1O0

    0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0

    1 0 0 0 0 0 1 1

    1 1 1 1 1 0 0

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