Arquitetura de computadores

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CIRCUITOS E SISTEMAS DIGITAIS

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MÓDULO 1
Conceitos Introdutórios
RESUMO O mundo vive a era digital: na atualidade os circuitos e técnicas digitais passaram a ser amplamente utilizados em quase todas as áreas: computadores, automação, robôs, tecnologia e ciência médica, transportes, entretenimento, exploração espacial, etc. Nesse sentido, conhecer os princípios, os conceitos e asoperações fundamentais que são comuns aos sistemas digitais, desde uma simples chave liga/ desliga até o mais complexo computador é muito importante quando da análise e manutenção de qualquer sistema digital. OBJETIVO O objetivo desse módulo é a introdução de alguns conceitos fundamentais que são imprescindíveis no estudo e entendimento da tecnologia digital, bem como o conhecimento dasterminologias utilizadas no mundo digital. CONTEÚDO 1. Quantidades analógicas X Quantidades Digitais As quantidades analógicas podem assumir quaisquer valores ao longo de uma faixa contínua. Exemplos disso são a corrente que flui de uma tomada elétrica, a temperatura de um ambiente, o velocímetro de um carro, etc. Quanto às quantidades digitais podem assumir apenas valores discretos. Como exemplo pode-secitar os grãos de areia em uma praia, uma vez que estes são valores discretos (inteiros), não sendo possível ter valores ao longo de uma faixa contínua. Outro exemplo bastante familiar é o relógio digital, o qual apresenta a hora do dia na forma de dígitos decimais, que representam as horas, os minutos e os segundos. Apesar de o tempo variar continuamente, o relógio digital varia em saltos ou degraus.3

2. Sistemas Analógicos X Quantidades Digitais Um sistema digital é a combinação de dispositivos projetados para manipular informação lógica ou quantidades físicas que são representadas no formato digital. Esses dispositivos podem ser eletrônicos, mecânicos, magnéticos e pneumáticos. Exemplos de sistemas digitais são os computadores e as calculadoras, os equipamentos digitais de áudio evídeo, o sistema de telefonia, etc. Um sistema analógico contém dispositivos que manipulam quantidades físicas que são representadas na forma analógica. Exemplos: amplificadores de áudio, a amplitude do sinal de saída de um alto-falante em um receptor de rádio, etc. 2.1. Vantagens e Limitações das Técnicas Digitais As vantagens das técnicas digitais sobre as analógicas são: fáceis de projetar,fáceis de armazenar informações, maior precisão e exatidão, programabilidade, menos afetadas por ruído, maior grau de integração. A principal limitação no uso das técnicas digitais é que no mundo real, a maioria das quantidades físicas é de natureza analógica, que são muitas vezes as entradas e saídas monitoradas, operadas e controladas por um sistema, fazendo-se necessário, portanto, convertê-las parao formato digital para serem processadas, e voltá-las ao formato analógico. A figura 1 mostra um diagrama com esses passos, de um sistema de controle de temperatura.

Figura 1 - Diagrama de um sistema de controle de temperatura que requer conversão analógico-digital para permitir o uso de técnicas de processamento digital - (Sistemas Digitais: Princípios e Aplicações Ronald J. Tocci e Neal S.Widmer)

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3. Sistema Binário É o sistema básico de numeração usado em quase todos os sistemas digitais 3.1. Numeração Binária Utiliza somente os algarismos 0 e 1 como códigos. Representa números decimais e letras do alfabeto. • Definições importantes: Bit – 1 dígito binário Nibble – 4 dígitos binários Byte – 8 dígitos binários MSB – bit mais significativo (most significant bit – MSB) LSB –bit menos significativo (least significant bit – MSB) 3.2. Seqüência de Contagem Binária A figura 2 ilustra a seqüência de contagem binária.

Figura 2 - Seqüência de contagem binária - (Sistemas Digitais:

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Princípios e Aplicações - Ronald J. Tocci e Neal S. Widmer)

3.4. Representação de Quantidades Binárias As quantidades binárias podem ser representadas por qualquer dispositivo que...
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