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Revisão de Circuitos Lógicos
MO801/MC912
Conteúdo
• Níveis lógicos• Portas lógicas• Formas de onda• Sinais básicos• Elementos de armazenamento• Registradores• Máquinas de estado• Representação de números em binário
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• Trabalharemos em alto nível, mas os conceitos de circuitos lógicos são muito importantes
Níveis Lógicos
• Lógica positiva (padrão)– 1 = ligado– 0 = desligado
• Lógica negativa– 0 = ligado– 1 = desligado
• Analogia
x 1 =
x 0 =
Níveis Lógicos
Logic value 1
Undefined
Logic value 0
Voltage
V DD
V 1,min
V 0,max
V SS (Gnd)
Níveis Lógicos - Representações
• Uso do terra • Níveis lógicos
C
x L Bateria Luz 0
1
x Bateria
C
L Luz
Tri-state
• Qual o valor de x? • A luz acende?
x
0
1 x
0
1
L
Níveis lógicos fracos
• Quais os valores de x1 e x2?
• As lâmpadas acendem?
x1 x2
L
x1
L
x2
Níveis lógicos fortes e fracos
• Quais os valores de x1, x2, y1 e y2
• O que acontece ao ligar
y2
y1 x1 x2 x1 x2 y1 y2
x1
x2
y1
y2
Portas Lógicas
AND
OR
x x
x 1 x 2
x n
x 1 x 2 x n + + + x 1 x 2
x 1 x 2 +
NOT
x 1 x 2
x n
x 1 x 2
x 1 x 2 x 1 x 2 x n
x 1
x 2 XOR
f
s 1
w 0 w 1
00
01
s 0
w 2 w 3
10
11
MultiplexadorMUX
Formas de Ondas1 0
1 0
1 0
1 0
1 0
x 1
x 2
A
B
f Tempo
Real
Sinais Básicos
• Clock– Freqüência– Período– Duty Cycle– Como é calculado?
• Reset– Em geral, ativo em nível zero– Síncrono– Assíncrono
Clock
• Período
• É dado pelo caminho crítico do circuito
• Circuito síncrono x assíncrono
1 0
Tempo
Elementos de Armazenamento
D Q
Q
Flip-Flop
Clock
D Q
Q
Clear
Preset
Flip-Flop
Clock
D Q
Q
Latch
Enable
Registrador de Deslocamento
D Q
Q Clock
D Q
Q
D Q
Q
D Q
Q
In Out Q 1 Q 2 Q 3 Q 4
t 0
t 1
t 2
t 3
t 4
t 5
t 6
t 7
1
0
1
1
1
0
0
0
0
1
0
1
1
1
0
0
0
0
1
0
1
1
1
0
0
0
0
1
0
1
1
1
0
0
0
0
1
0
1
1
Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Out = In
Registrador de DeslocamentoQ3 Q2 Q1 Q0
ClockParallel input
Parallel output
Shift/LoadSerialinput
D Q
Q
D
Contador (Flip-Flop T)
T Q
Q Clock
T Q
Q
T Q
Q
1
Q 0 Q 1 Q 2
(a) Circuit
Clock
Q 0
Q 1
Q 2
Count 0 1 2 3 4 5 6 7 0
(b) Timing diagram
Contador Decrescente
T Q
Q Clock
T Q
Q
T Q
Q
1
Q 0 Q 1 Q 2
(a) Circuit
Clock
Q 0
Q 1
Q 2
Count 0 7 6 5 4 3 2 1 0
(b) Timing diagram
Contador com Enable
T Q
Q Clock
T Q
Q
Enable
Clear
T Q
Q
T Q
Q
Contador com Flip-Flop D
Clock
Enable D Q
Q
D Q
Q
D Q
Q
D Q
Q
Q0
Q1
Q2
Q3
Outputcarry
Contador com Load
Enable D Q
Q
Q 0
D Q
Q
Q 1
D Q
Q
Q 2
D Q
Q
Q 3
D 0
D 1
D 2
D 3
LoadClock
Outputcarry
0
1
0 1
0
1
0 1
Contador Módulo 6 (Reset Assíncrono)
T Q
Q Clock
T Q
Q
T Q
Q
1 Q 0 Q 1 Q 2
(a) Circuit
Clock
Q 0
Q 1
Q 2
Count
(b) Timing diagram
0 1 2 3 4 5 0 1 2
Conectando um Registrador a um Barramento
D Q
Q
Clock
D Q
Q
R 1 i n
R 1 o u t
D Q
Q
D Q
Q
R 2 i n
R 2 o u t
Bus
R 1 R 2
Usando Multiplexador para Conectar a um Barramento
Data
R 1 in
Multiplexers
R 2 in Rkin
Bus
Clock
S j 1 –
S 0
R 1 R 2 Rk
Máquinas de Estados
• Forma geral de uma máquina de estados
• Máquina de Moore• Máquina de Mealy
Combinational circuit
Flip-flops
Clock
Q
W Z
Combinational circuit
Máquina de Moore
Combinationalcircuit
Combinationalcircuit
Clock
y2
z
wy1Y1
Y2
Exemplo de Diagrama de Tempot 0 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 8 t 9 t 10
1
0
1
0
1
0
1
0
Clock
w
y 1
y 2
1
0 z
Diagrama de Estados de um Contadorw 0=
w 1=
w 0=
w 1=
w 0=
w 1=
w 0=
w 1=
w 0=
w 1=
w 0=
w 1=
w 0=
w 1=
w 0=
w 1=
A/0 B/1 C/2 D/3
E/4F/5G/6H/7
Tabela de Estados de um Contador
Present Next state Output
state w = 0 w = 1
A A B 0 B B C 1 C C D 2 D D E 3 E E F 4 F F G 5 G G H 6 H H A 7
Tabela de Estados de um Contador
Present Next state
state w = 0 w = 1 Count
y 2 y 1 y 0 Y 2 Y 1 Y 0 Y 2 Y 1 Y 0
z 2 z 1 z 0
A 000 000 001 000 B 001 001 010 001 C 010 010 011 010 D 011 011 100 011 E 100 100 101 100 F 101 101 110 101 G 110 110 111 110 H 111 111 000 111
Hazards (glitches)
1 1 0 0
1 0 0 1
(a) Static hazard
(b) Dynamic hazard
1
0
1
0
Representação de Números em Binário
• Números negativos?– Complemento de 2
• Operações básicas– Soma– Subtração– Multiplicação– Divisão
• Deslocamentos– Multiplicação ou
divisão por 2 (Problemas?)