Circuito integrado

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Sistemas Digitais I
LESI :: 2º ano

Introdução
António Joaquim Esteves
João Miguel Fernandes

www.di.uminho.pt/~aje

Bibliografia: capítulo 1, DDPP, Wakerly
DEP. DE INFORMÁTICA ESCOLA DE ENGENHARIA UNIVERSIDADE DO MINHO

1. Introdução
- Sumário Sistemas digitais vs. analógicos Abstracção digital Sistemas síncronos vs. assíncronos Portas lógicas (gates) Flip-flops Ferramentas de CADCircuitos integrados PLDs Níveis de abstracção no projecto de sistemas digitais

- Sistemas digitais vs. analógicos (1) Um sistema é um conjunto de partes relacionadas que funcionam como um todo para atingir um determinado objectivo Um sistema possui entradas e saídas e apresenta um comportamento definido à custa de funções que convertem as entradas em saídas. Um sistema analógico processasinais que variam ao longo do tempo e que podem assumir qualquer valor dum intervalo contínuo de tensão, corrente, pressão, … O mesmo se aplica ao sistema digital: a diferença está em nós desejarmos que isso não aconteça.
+5 V –5

1. Introdução

T ime

+5 1 V Time –5 0 1

- Sistemas digitais vs. analógicos (2) A vantagem mais importante dos sistemas digitais é a sua capacidade para operaremcom sinais eléctricos que tenham sido degradados. Pelo facto de as saídas serem discretas, uma ligeira variação numa entrada continua a ser interpretada correctamente. Nos circuitos analógicos, um ligeiro erro na entrada provoca um erro na saída. O sistema binário é a forma mais simples de sistema digital. Um sinal binário é modelado de forma a que ele apenas assuma dois valores discretos: 0 ou 1,Baixo/LOW ou Alto/HIGH, Falso ou Verdadeiro.

1. Introdução

1. Introdução
- Abstracção digital Os circuitos digitais operam sobre tensões e correntes analógicas. A abstracção digital consiste em ignorar comportamento analógico na maior parte das situações, permitindo deste modo que os circuitos sejam modelados como se eles processassem apenas 0s e 1s. Associação entre um intervalo devalores analógicos e cada um dos valores lógicos (0 e 1). À diferença entre os limites desses intervalos chama-se margem de ruído.

- Sistemas síncronos vs. assíncronos-

1. Introdução

Um sistema síncrono é aquele em que os elementos mudam o seu valor em determinados instantes específicos. Um sistema assíncrono possui saídas que podem mudar de valor em qualquer instante. Por exemplo,considere-se um relógio digital com alarme, programado para tocar às 13:59. Num sistema síncrono, as saídas (HH, mm, …) mudam todas ao mesmo tempo: 12:59 → 13:00 → 13:01 → ... Num sistema assíncrono, as saídas não têm forçosamente que mudar em simultâneo: 12:59 → 13:59 → 13:00 → ...

1. Introdução
- Portas lógicas As portas lógicas são o dispositivo digital mais elementar. Uma porta lógica possui uma oumais entradas e gera uma saída que é uma função dos valores actuais das entradas. Uma porta lógica é um circuito combinacional porque as saídas dependem exclusivamente da combinação actual das entradas.

1. Introdução
- Flip-flops Um flip-flop é um dispositivo que guarda um 0 ou um 1 na saída. O estado do flip-flop é o valor que ele guarda no presente instante. O valor guardado só pode seralterado em determinados instantes, impostos por uma entrada de relógio (clock). Um circuito digital que inclui flip-flops é um circuito sequencial. A saída dum circuito sequencial depende, em qualquer instante, além do valor actual das entradas, da sequência de valores que no passado foi aplicada nas entradas. Um circuito sequencial possui memória dos eventos passados.

1. Introdução
-Ferramentas de CAD O projecto de sistemas digitais não tem que recorrer obrigatoriamente a ferramentas de software. Contudo, as ferramentas de software são essenciais ao projecto de sistemas digitais. A utilização de HDLs (Hardware Description Languages), e das correspondentes ferramentas de simulação e síntese, está generalizada. Num ambiente CAD (Computer-Aided Design), as ferramentas melhoram a...
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