Portas e álgebra booleana

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Usaremos tabelas verdade baseadas na álgebra booleana.

O objetivo é criar um circuito que faz um cálculo da maneira mais efetiva possível, ou seja, tem a menor quantidade de portas e a mesma precisão.

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Circuitos integrados

Os componentes lógicos são agora distribuídos dentro de chips, que são um pedaço de silício que compreende portas lógicas. Tipos comuns de pacotes de circuito integrado, incluindo um pacote dual-in-line, ou DIP, PGA e LGA.

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Circuitos combinatórios

Aplicações digitais exigem muitas entradas e muitas saídas. decodificador: circuito que toma um número de n bits como entrada e o usa para selecionar (isto é, definir em 1) exatamente uma das 2n linhas de saída.

comparador: que compara duas palavras de entrada.

meio somador: calcula o bit de soma e o de transporte

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clock

clock é um circuito que emite pulsos em um determinado intervalo de tempo preciso. Serve para sincronizar o sistema computacional.

Memória de 1 bit

conhecido como latch, são “memórias” que “lembram” dos valores de entradas anteriores. ![[Pasted image 20240906084733.png]]

latch SR: permite a alteração ou não da memória com uma entrada de clock e 2 portas and (uma negada)

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flip-flop: transição de estado ocorre na borda ascendente ou descendente.

flip-flop D: transição de estado ocorre na borda ascendente ou descendente, mas com um clock para determinar quando ou não mudar.

Registrador

um registrador tem flip-flops ligados com a intenção de garantir entrada, saida e armazenamento. Neste exemplo são 8 bits:

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RAMs e ROMs

RAMs podem ser:

  • static: construidas com circuitos similares ao flip-flop D
  • dynamic: um arranjo com células que contém um transistor e um capacitor.

ROMs: memórias que não podem ser apagadas.

Chip de CPU

toda cpu é dividida em pinos de comunicação que são agrupados da seguinte maneira:

  1. Controle de barramento.
  2. Interrupções.
  3. Arbitragem de barramento.
  4. Sinalização de coprocessador.
  5. Estado.
  6. Diversos.

Barramento

barramentos podem ser síncronos e assíncronos.

  • os síncronos tem sua linha baseada na oscilação de um oscilador de cristal, que sincroniza o clock geral da máquina.

arbitragem do barramento

são métodos para manter o controle de quem é mestre do barramento com determinada prioridade. podem ser centralizados ou descentralizados

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exemplos de barramento

PCI (e PCIe) -> utiliza um árbitro de barramento centralizado. ![[Pasted image 20240906091136.png]]

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USB: é um root hub que é ligado ao barramento principal, ligando os dispositivos E/S ao central.

PIO: paralel input/output, geralmente usadas em sistemas embutidos para entrada/saida de dados paralela.