Introdução as Portas Lógicas

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Portas Lógicas
U N I V E R S I D A D E F E D E R A L D O P A R Á
I N S T I T U T O D E C I Ê N C I A S E X A T A S E N A T U R A I S
F A C U L D A D E D E C O M P U T A Ç Ã O
L A B O R A T Ó R I O D E S I S T E M A S D E C O M P U T A Ç Ã O
P R O F . D R . D I O N N E C A V A L C A N T E M O N T E I R O
Sistemas Digitais
Um sistema digital é capaz processar informações numéricas em formato de número(s) 
binário(s), ou seja, um sistema digital pode processar operações matemáticas.
Em computação é utilizado o sistema de numeração binário em que os símbolos 0 e 1 são 
utilizados para representar os números que serão processados por um sistema digital.
Sistema numeração decimal
No dia-a-dia o sistema de numeração é o decimal que é baseado em 10 algarismo
◦ 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9
Todos os números decimais são organizados através destes 10 algarismos
◦ 15; 27; 103; 15.982; 3,14159256, etc.
Sistema de numeração decimal
Representação do número 2.745,214 em potências de 10
Fonte: Tocci, R. J.; Widmer, N. S.; Moss, J. L.. Digital System: Principles and Applications. 10th Edition. Pearson Education International.
Sistema de numeração binário
O sistema de numeração binário é composto por somente 2 símbolos.
Os algarismos 0 e 1 foram escolhidos para representar os números binários, para manter a 
compatibilidade com o sistema decimal.
Qualquer número binário tem o seu correspondente em decimal, e vice-versa.
Fonte: Tocci, R. J.; Widmer, N. S.; Moss, J. L.. Digital System: Principles and Applications. 10th Edition. Pearson Education International.
Sistema binário em computadores
O sistema binário foi escolhido para a computação devido a facilidade de representá-lo através 
de tensões/correntes elétricas.
Fonte: Tocci, R. J.; Widmer, N. S.; Moss, J. L.. Digital System: Principles and Applications. 10th Edition. Pearson Education International.
Outros sistemas de numeração
Existem diversos outros sistemas de numeração e alguns são utilizados na computação.
◦ Octal
◦ Hexadecimal
Mais detalhes sobre todos os sistemas de numeração vocês irão conhecer na disciplina de 
Sistemas de Computação.
E por falar em computadores ...
Fonte: Tocci, R. J.; Widmer, N. S.; Moss, J. L.. Digital System: Principles and Applications. 10th Edition. Pearson Education International.
Portas lógicas
Algumas operações primárias efetuadas com números binários podem ser representadas 
através de símbolos, tabelas-verdade e notação matemática.
São consideradas como operações básicas:
◦ OR / OU 
◦ AND / E
◦ NOT / NÃO
Porta lógica OR
Caso pelo menos uma entrada seja considerada verdadeira (1), a saída será verdadeira (1)
◦ x = 0 + 0 = 0
◦ x = 0 + 1 = 1
◦ x = 1 + 0 = 1
◦ x = 1 + 1 = 1
Fonte: Tocci, R. J.; Widmer, N. S.; Moss, J. L.. Digital System: Principles and Applications. 10th Edition. Pearson Education International.
Porta lógica AND
Caso pelo menos uma entrada seja considerada falsa (0), a saída será falsa (0).
◦ x = 0 . 0 = 0
◦ x = 0 . 1 = 0
◦ x = 1 . 0 = 0
◦ x = 1 . 1 = 1
Fonte: Tocci, R. J.; Widmer, N. S.; Moss, J. L.. Digital System: Principles and Applications. 10th Edition. Pearson Education International.
Porta lógica NOT
A saída será o inverso da entrada, ou seja, caso a entrada seja verdadeira (1) a saída será falsa (0) e 
caso a entrada seja falsa (0) a saída será verdadeira (1).
◦ x = ത0 = 1
◦ x = ത1 = 0
Fonte: Tocci, R. J.; Widmer, N. S.; Moss, J. L.. Digital System: Principles and Applications. 10th Edition. Pearson Education International.
Resumo das portas lógicas básicas
Fonte: Tocci, R. J.; Widmer, N. S.; Moss, J. L.. Digital System: Principles and Applications. 10th Edition. Pearson Education International.
Outras portas lógicas: NOR
Outras portas lógicas: NAND
Universalidade da porta NAND
Universalidade da porta NOR
Portas lógicas em HDL
A linguagem de descrição de hardware (Hardware Description Language) é uma forma de 
representar circuitos digitais através de linguagem de programação. Na realidade esse é um 
novo paradigma de linguagem de programação que são utilizadas em FPGA.
Um FPGA é um circuito digital que pode assumir qualquer função lógica programada em um 
circuito FPGA, que pode ser programado diversas vezes.
Atualmente, FPGA é o que existe de mais inovador em circuito digital.
Portas lógicas em HDL
Portas lógicas em HDL
Porta Lógica Verilog
NOT module exemplo_INVERSOR ( a, b );
input wire a;
output wire b;
assign b = ~a;
endmodule
AND module exemplo_AND ( A, B, C );
input wire A, B;
output wire C;
assign C = A & B;
endmodule
OR module exemplo_OR ( a, b, c );
input wire a, b;
output wire c;
assign c = a | b;
endmodule