Fundamentos de ADS - Aula 1

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Fundamentos de Análise e 
Desenvolvimento de Sistemas 
 
Prof. Msc. Carlos Queiroz 
Carlosqueiroz.fate@gmail.com 
Semestre 2013.2 
 
 
0-2 
Aula 1 - Agenda 
¤  Bits 
¤  Portas lógicas e operações booleanas 
¤  Sistema Binário 
0-3 
Bits e Padrões de Bit 
¤ Bit: Dígito Binário (0 ou 1) 
¤ Bits são apenas símbolos 
¤ Padrões de bits são usados para 
representar informações 
¤  Números 
¤  Caracteres de texto 
¤  Imagens 
¤  Sons 
¤  E vários outros 
0-4 
Operações boleanas 
¤  Operação Booleana: Uma operação que manipula um ou 
mais valores verdadeiros/falsos 
¤  0 -> Falso 
¤  1 -> Verdadeiro 
¤  Curiosidade: Esse nome se deu em homenagem ao 
matemático George Boole (1815-1864) 
¤  Operações básicas 
¤  AND (e) 
¤  OR (ou) 
¤  XOR (ou exclusivo) 
¤  NOT(não) 
0-5 
Operações boleanas 
¤  Essas operações são similares as operações aritméticas que 
conhecemos 
¤  Combinam um par de valores (entrada da operação) 
¤  Produzem um terceiro valor (saída da operação) 
¤  Os valores são sempre verdadeiros/falsos 
0-6 Figura 1.1 Operações booleanas 
AND, OR, and XOR (exclusive or) 
0-7 
Portas Lógicas 
¤  Conceito: É um dispositivo que produz a saída de uma 
operação booleana dados os valores de entrada 
¤  Historicamente poderiam ser produzidas com uma variedade 
de tecnologias 
¤  Normalmente são implementadas como pequenos circuitos 
eletrônicos 
¤  Os dígitos 0 e 1 são representados como níveis de voltagem 
0-8 
Figura 1.2 Representação simbólica das 
portas lógicas 
0-9 
Curiosidade: XOR 
0-10 
Flip-flops 
¤  Conceito: É um circuito capaz de armazenar um bit 
¤  Este circuito produz um valor de saída 0 ou 1, que permanece constante até 
que um pulso (mudança temporária para 1 que retorna para 0) de outro circuito 
faça com que ele mude para outro valor 
¤  A saída alternará entre os dois valores sob o controle de estímulos externos 
¤  Funcionamento: 
¤  Enquanto as duas entradas do circuito estiverem em 0, a saída (seja 0 ou 1) 
não mudará 
¤  Inserir temporariamente o valor 1 na entrada superior forçará a saída a ser 
1 
¤  Inserir temporariamente o valor 1 na entrada inferior forçará a saída a ser 0 
0-11 
Flip-flops 
¤  Propósitos de estudo 
¤  Demonstra como um circuito pode ser construído a partir de portas logicas 
¤  Exemplifica o conceito de abstração (pode apresentar estruturas internas 
diversas, mas seu comportamento externo é o mesmo) 
¤  É uma das formas de armazenamento de bits dos computadores modernos 
 
0-12 Figura 1.3 Um circuito Flip-flop 
simples 
0-13 
Figura 1.4 Configurando a saída de um 
flip-flop para 1 
¤  1 é colocado na entrada superior 
0-14 
Figura 1.4 Configurando a saída de um 
flip-flop para 1 (Continuação) 
¤  Isso faz com que a saída da porta lógica OR seja 1 e, por 
sua vez, a saída da porta lógica AND seja 1 
0-15 
Figura 1.4 Configurando a saída de um 
flip-flop para 1 (Continuação) 
¤  O 1 da porta lógica AND impede a porta lógica OR de 
mudar após a entrada superior retornar para 0 
0-16 
Figura 1.5 Outra maneira de construir 
um flip-flop 
0-17 
Exercício 
XOR
AND
¤  Que padrões de bits de entrada farão com que o circuito 
abaixo produza uma saída 1 
 
0-18 
Exercício 
¤  Quais expressões booleanas os circuitos abaixo 
computam? 
A) B) 
0-19 
Exercício 
¤  Quais expressões booleanas os circuitos abaixo 
computam? 
A) B) 
AND
NOR
NOR
NOT
NOT
NAND
0-20 
Sistema Binário 
¤  O sistema decimal tradicional é baseado em potências de 10 
¤  O sistema binário é baseado em potências de dois 
0-21 Figura 1.15 Sistema de base 10 e 
sistema binário 
0-22 
Figura 1.16 Decodificando a 
representação binária 100101 
0-23 
Algoritmo para obter a representação binária 
de um número inteiro 
1.  Dividir o valor por dois e guardar o resto 
2.  Enquanto o quociente for diferente de zero, continuar 
dividindo o novo quociente por dois e armazenar os restos 
3.  Agora que o quociente zero foi obtido, a representação 
binária do valor original consiste nos restos armazenados 
lidos em ordem da direita para esquerda 
0-24 Figure 1.18 Applying the algorithm in 
Figure 1.15 to obtain the binary 
representation of thirteen 
0-25 
Figure 1.19 The binary addition facts 
0-26 Figure 1.20 Decoding the binary 
representation 101.101 
0-27 
Storing Integers 
¤  Two’s complement notation: The most popular means of 
representing integer values 
 
0-28 Figure 1.21 Two’s complement 
notation systems 
0-29 
Figure 1.22 Coding the value -6 in two’s 
complement notation using four bits 
0-30 Figure 1.23 Addition problems converted 
to two’s complement notation 
0-31 
Notação Hexadecimal 
¤  Hexadecimal notation: A shorthand notation for long bit 
patterns 
¤  Divides a pattern into groups of four bits each 
¤  Represents each group by a single symbol 
¤  Example: 10100011 becomes A3 
0-32 
Figure 1.6 The hexadecimal coding 
system 
0-33 
Main Memory Cells 
¤ Cell: A unit of main memory (typically 8 bits 
which is one byte) 
¤  Most significant bit: the bit at the left (high-order) end of the 
conceptual row of bits in a memory cell 
¤  Least significant bit: the bit at the right (low-order) end of the 
conceptual row of bits in a memory cell 
 
0-34 
Figure 1.7 The organization of a byte-
size memory cell 
0-35 
Main Memory Addresses 
¤ Address: A “name” that uniquely identifies 
one cell in the computer’s main memory 
¤  The names are actually numbers. 
¤  These numbers are assigned consecutively starting at zero. 
¤  Numbering the cells in this manner associates an order with the 
memory cells. 
 
0-36 Figure 1.8 Memory cells arranged by 
address 
0-37 
Memory Terminology 
¤  Random Access Memory (RAM): Memory in which individual 
cells can be easily accessed in any order 
¤  Dynamic Memory (DRAM): RAM composed of volatile 
memory 
0-38 
Measuring Memory Capacity 
¤ Kilobyte: 210 bytes = 1024 bytes 
¤  Example: 3 KB = 3 times1024 bytes 
¤ Megabyte: 220 bytes = 1,048,576 bytes 
¤  Example: 3 MB = 3 times 1,048,576 bytes 
¤ Gigabyte: 230 bytes = 1,073,741,824 bytes 
¤  Example: 3 GB = 3 times 1,073,741,824 bytes