SistemasDigitais-02

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SISTEMAS DIGITAIS 
APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA
Universidade Federal de Goiás
Instituto de Informática
Curso de Ciência da Computação
Profa. Karina Rocha G. da Silva
karinarg@eee.ufg.br
http://www.ufg.br/~karinarg
Visão geral
� O que é um Sistema Digital?
Um sistema digital pode ser definido como um 
conjunto de componentes interconectados que 
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conjunto de componentes interconectados que 
processam informações em forma digital ou 
discreta.
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Visão geral
� Onde os sistemas digitais podem ser encontrados?
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Tipos de Sistemas
� Os sistemas podem ser classificados de três modos:
� Sistema digital: 
� resulta da combinação de dispositivos desenvolvidos para 
manipular quantidades físicas ou informações que são 
representadas na forma digital.
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representadas na forma digital.
� Tal sistema só pode manipular valores discretos. 
� Exemplos: 
� Calculadoras e computadores digitais.
� Relógios digitais.
� Controladores de sinais de tráfego.
� Máquinas de escrever.
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Tipos de Sistemas
� Sistema analógico: 
� formado por dispositivos que manipulam quantidades 
físicas representadas sob forma analógica. 
� As quantidades variam continuamente dentro de uma 
faixa de valores. 
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faixa de valores. 
� Exemplo:
� Amplitude do sinal de saída no alto-falante de um rádio -
pode assumir qualquer valor entre zero e o seu limite 
máximo. 
� Equipamentos de reprodução e gravação de fitas 
magnéticas.
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Tipos de Sistemas
� Sistema Híbrido: 
� possui sinais do tipo digital e do tipo analógico.
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Analógico x Digital
� Representação da Informação
� Analógico: Variável assume uma faixa contínua de 
valores possíveis. 
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valores possíveis. 
� Digital: Variável assume um conjunto discreto de 
valores possíveis. 
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Analógico x Digital
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Analógico x Digital
� Vantagens das Técnicas Digitais
�Os sistemas digitais são mais fáceis de projetar. 
� São circuitos de chaveamento.
�Os valores exatos da tensão ou da corrente dos sinais 
manipulados não são tão importantes, bastando resguardar 
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manipulados não são tão importantes, bastando resguardar 
a faixa de operação (ALTO ou BAIXO) destes sinais.
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Analógico x Digital
� O armazenamento da informação é fácil. 
� Circuitos especiais de chaveamento podem reter a 
informação pelo tempo que for necessário.
� Precisão e exatidão são maiores. 
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� Precisão e exatidão são maiores. 
�Os sistemas digitais podem trabalhar com tantos 
dígitos de precisão quantos forem necessários, com a 
simples adição de mais circuitos de chaveamento. 
� Nos sistemas analógicos, a precisão geralmente é 
limitada a três ou quatro dígitos.
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Analógico x Digital
� As operações podem ser programadas. 
� É relativamente fácil desenvolver sistemas digitais cuja 
operação possa ser controlada por programa. 
�Os sistemas analógicos também podem ser 
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programados, mas a variedade e a complexidade das 
operações envolvidas são bastante limitadas.
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Analógico x Digital
� Circuitos digitais são menos afetados por ruído
� Desde que o nível do ruído não atrapalhe a distinção 
entre os níveis ALTO e BAIXO.
� Os circuitos digitais são mais adequados à 
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� Os circuitos digitais são mais adequados à 
integração
� Nos circuitos analógicos existe maior complexidade e o 
uso de dispositivos que não podem ser economicamente 
integrados.
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Analógico x Digital
� Só existe uma grande desvantagem para o 
uso das técnicas digitais:
O mundo real é 
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predominantemente 
analógico
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Analógico x Digital
� A grande maioria das variáveis são analógicas, elas são as 
entradas e saídas que devem ser monitoradas, operadas e 
controladas por um sistema. 
� Exemplo:
� Temperatura
� Pressão
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� Pressão
� Posição
� Velocidade
� Vazão
� Expressamos estas variáveis digitalmente como quando 
dizemos que a temperatura é de 640 (estamos fazendo uma 
aproximação digital de uma quantidade analógica).
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Analógico x Digital
� Para se tirar proveito das técnicas digitais quando 
lidamos com entradas e saídas analógicas, três 
etapas devem ser executadas:
� Converter o “mundo real” das entradas analógicas 
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Converter o “mundo real” das entradas analógicas 
para a forma digital.
� Processar (ou operar) a informação digital.
� Converter as saídas digitais de volta para o mundo 
real, em sua forma analógica.
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Analógico x Digital
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Analógico x Digital
� A necessidade das conversões AD/DA da informação 
pode ser considerada uma desvantagem:
� Introduz complexidade e maior custo aos sistemas.
� Tempo extra gasto na conversão. 
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� Em muitas aplicações, este tempo pode ser compensado 
pelas inúmeras vantagens advindas da técnica digital.
� Em determinadas situações, porém, o uso das técnicas 
analógicas é mais simples e econômico. 
� Exemplo, o processo de amplificação de sinais.
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Analógico x Digital
� Hoje em dia, é muito comum a utilização de ambas 
as técnicas em um mesmo sistema.
� No projeto destes sistemas híbridos, o mais 
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� No projeto destes sistemas híbridos, o mais 
importante é determinar quais partes serão digitais 
e quais serão analógicas.
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Analógico x Digital
� Analógico ou digital?
� Chave de dez posições.
� Corrente que flui de uma tomada elétrica.
� Temperatura de um ambiente.
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Digital
Analógica
Analógica� Temperatura de um ambiente.
�Grãos de areia em uma praia.
� Velocímetro de um automóvel.
16/08/2011Profa. Dra. Karina Rocha G. da Silva - Universidade Federal de Goiás
Analógica
Digital
Digital ou analógica
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Modelo de Sistema Digital
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� Um sistema digital é qualquer sistema para o 
processamento da informação em que esta consiste 
em sinais discretos.
� O que é um sinal discreto?
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� O que é um sinal discreto?
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Analógicos, discretos e digitais:
1) Analógicos: Podem assumir qualquer valor em amplitude 
no tempo.
Modelo de Sistema Digital
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no tempo.
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Analógicos, discretos e digitais:
2) Discretos: São sinais definidos a intervalos regulares de 
tempo e representáveis por seqüências de números .
Modelo de Sistema Digital
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tempo e representáveis por seqüências de números .
Sinal discreto: senóide amostrada, de amplitude A e (sinal contínuo em pontilhado)
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Analógicos, discretos e digitais:
3) Digitais: São sinais discretos no tempo e em amplitudes, 
com estas codificadas numericamente.
Modelo de Sistema Digital
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com estas codificadas numericamente.
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Modelo de Sistema Digital
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� Sistemas digitais trabalham com dois valores 
discretos:
� 0: nível-baixo, desligado, off, falso,...
� 1: nível -alto, ligado, on, true, ...
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� 1: nível -alto, ligado, on, true, ...
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Modelo de Sistema Digital
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� As informações em um sistema digital pode ser 
classificada em:
� Sinais de dados
� São do tipo nível
� Permanece em um dos níveis por períodos indefinidos de tempo
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� Permanece em um dos níveis por períodos indefinidos de tempo
� Muda de valor apenas em intervalos de tempo grandes
� Sinais de controle
� São do tipo pulso
� Muda de valor em intervalos pequenos
� Pode ser:
� Comandos: seleciona/inicia processamento
� Estado: Informa condições (status)
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Modelo de Sistema Digital
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� Representação de um Sistema Digital
Dados de
entrada
Dados de
saída
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SISTEMA
DIGITAL
entrada saída
Sinais de
controle
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Síncrono x Assíncrono
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� De acordo com o fluxo de dados os sistemas 
podem ser:
� Assíncronos: 
� Uma nova sub-tarefa é iniciada imediatamente após o 
término da sub-tarefa que a precede no fluxo de dados.
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término da sub-tarefa que a precede no fluxo de dados.
� Cada sub-tarefa deve produzir um sinal de status que 
sinalize seu término para a Estrutura de Controle.
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Síncrono x Assíncrono
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� Síncronos:
� Há um sinal de controle geral denominado relógio (clock).
�Os pulsos ocorrem regularmente a cada período T. 
� Todas as sub-tarefas ou eventos ocorrem em sincronismo com 
algum pulso
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algum pulso
� Não é necessário sinalizar o término das sub-tarefas
� A Estrutura de Controle deve se encarregar de fornecer o 
comando de início de cada sub-tarefa em sincronismo com o 
pulso que ocorre no instante apropriado.
�Os sistemas mais utilizados são os sistemas síncronos, 
pois permitem que se conheça exatamente os instantes 
de ocorrência dos eventos. 
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Sistemas Paralelos x Sistemas Seriais
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� De acordo com a forma como os dados são 
processados, os sistemas podem ser:
� Paralelos: 
� todos os bits de cada vetor de dados são processados 
simultaneamente.
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simultaneamente.
�Mais rápido
�Mais caro (duplicação de dispositivo para realização do 
processamento)
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Sistemas Paralelos x Sistemas Seriais
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� Seriais: 
� os bits de cada vetor de dados são processados 
individualmente, ou seja, de modo seqüencial.
�Mais lento
�Mais barato
16/08/2011Profa. Dra. Karina Rocha G. da Silva - Universidade Federal de Goiás
�Mais barato
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Funções lógicas
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� O processamento digital é governado pelas regras 
da Lógica
� As condições de entrada e a decisão de saída só 
podem assumir: 
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podem assumir: 
� Falso
� Verdadeiro. 
� Esses valores são definidos de acordo com a 
entrada. 
� As saídas são Funções Lógicas das entradas.
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Funções lógicas
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� Os blocos funcionais usados para representar as 
funções lógicas elementares são denominados 
“portas lógicas”.
� Exemplo de porta lógica: AND 
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� Funções lógicas mais complexas podem ser obtidas 
em termos de combinações das funções elementares.
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Circuitos lógicos
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� Os circuitos lógicos podem ser classificados em dois 
tipos:
� Combinacionais: 
� As saídas em qualquer instante de tempo dependem apenas dos 
valores das entradas nesse instante de tempo. 
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� A Estrutura de Processamento utiliza, normalmente, este tipo de 
circuito.
� Sequenciais:
� As saídas em um dado instante de tempo dependem não só dos 
valores das entradas nesse instante de tempo, mas também dos 
valores em instantes anteriores.
� A Estrutura de Controle utiliza, normalmente, este tipo de circuito.
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Circuitos lógicos
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� Nos modernos sistemas digitais, quase todos os 
circuitos apresentam-se na forma integrada (CI).
16/08/2011Profa. Dra. Karina Rocha G. da Silva - Universidade Federal de Goiás
Bibliografia
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� Ronald J. Tocci, Neal S. Widmer. Sistemas Digitais, 
Princípios e Aplicações, 10a. Edição, Prentice Hall, 
2007.
� Wagner, F. R., Reis, A. I. e Ribas, R. P. Fundamentos de 
Circuitos Digitais. Série Livros Didáticos, 17, Instituto de 
16/08/2011Profa. Dra. Karina Rocha G. da Silva - Universidade Federal de Goiás
Circuitos Digitais. Série Livros Didáticos, 17, Instituto de 
Informática, UFRGS, Editora Bookman, 2008.
� MANO, Morris. Digital Design. New York: Editora 
Prentice-Hall International.
� Apostilas