Circuitos logicos

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CONCEITOS DE LÓGICA DIGITAL
CIRCUITOS LÓGICOS E GATES

Todos as complexas operações de um computador digital acabam sendo combinações de simples operações aritméticas e lógicas básicas: somar bits, complementar bits (para fazer subtrações), comparar bits, mover bits. Estas operações são fisicamente realizadas por circuitos eletrônicos, chamados circuitos lógicos (ou gates - "portas" lógicas).Computadores digitais (binários) são construidos com circuitos eletrônicos digitais - as portas lógicas (circuitos lógicos).

Os sistemas lógicos são estudados pela álgebra de chaveamentos, um ramo da álgebra moderna ou álgebra de Boole, conceituada pelo matemático inglês George Boole (1815 - 1864). Boole construiu sua lógica a partir de símbolos, representando as expressões por letras eligando-as através de conectivos - símbolos algébricos.

A álgebra de Boole trabalha com apenas duas grandezas: falso ou verdadeiro.
As duas grandezas são representadas por 0 (falso) e 1 (verdadeiro).
Nota: nos circuitos lógicos do computador, os sinais binários são representados por níveis de tensão.



OPERADORES LÓGICOS
Os conectivos ou OPERADORES LÓGICOS ou FUNÇÕES LÓGICAS são:
E (ouAND) - uma sentença é verdadeira SE - e somente se - todos os termos forem verdadeiros.
OU (ou OR) - uma sentença resulta verdadeira se QUALQUER UM dos termos for verdadeiro.
NÃO (ou NOT) - este operador INVERTE um termo.

Os operadores lógicos são representados por:
____
NOT --> (uma barra horizontal sobre o termo a ser invertido ou negado).
E ------> . (um ponto, como se fosse umamultiplicação)
OU ----> + (o sinal de soma)

TABELA VERDADE
São tabelas que representam todas as possíveis combinações das variáveis de entrada de uma função, e os seus respectivos valores de saída.

A seguir, apresentamos as funções básicas, e suas representações em tabelas-verdade.

AND - FUNÇÃO E



OR - FUNÇÃO OU



Nota: A menos da estranha expressão 1 + 1 = 1, as demaisexpressões "parecem" a aritmética comum a que estamos acostumados, onde E substitui "vezes" e OU substitui "mais".

FUNÇÃO NOT



Obs.: a inversão em binário funciona como se fizéssemos 1 - A = X. Ou seja, 1 - 0 = 1 e 1 - 1 = 0.

APLICAÇÃO DA ÁLGEBRA DE BOOLE AOS COMPUTADORES DIGITAIS
Boole desenvolveu sua álgebra a partir desses conceitos básicos e utilizando apenas os algarismos 0 e 1.
Osprimeiros computadores fabricados, como o ENIAC, trabalhavam em DECIMAL. No entanto, a utilização de circuitos eletrônicos que operassem com 10 diferentes níveis de tensão (para possibilitar detectar as 10 diferentes grandezas representadas no sistema decimal) acarretavam uma grande complexidade ao projeto e construção dos computadores, tendo por conseqüência um custo muito elevado. Surgiu então aidéia de aplicar a álgebra de Boole, simplificando extremamente o projeto e construção dos computadores.

Mas como os conceitos da álgebra de chaveamentos (um ramo da álgebra do Boole) são aplicados ao projeto dos computadores digitais?

A chave de tudo é um circuito eletrônico chamado CHAVE AUTOMÁTICA.

Como funciona uma chave automática?

Vamos imaginar um circuito chaveador com as seguintesentradas:
- uma fonte de alimentação (fornece energia para o circuito)
- um fio de controle (comanda a operação do circuito)
- um fio de saída (conduz o resultado)



No desenho, a chave permanece aberta enquanto o sinal C no fio de controle for 0 (ou Falso). Enquanto não houver um sinal (sinal 1 ou Verdadeiro) no fio de controle, que mude a posição da chave, o sinal no fio de saída Sserá 0 (ou Falso). Quando for aplicado um sinal (sinal 1 ou Verdadeiro) ao fio de controle, a chave muda de posição, tendo como resultado que o sinal na saída será então 1 (ou Verdadeiro). A posição da chave se manterá enquanto não ocorrer um novo sinal na entrada.

A chave automática foi inicialmente implementada com relés eletromecânicos e depois com válvulas eletrônicas. A partir da metade...
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