BCC720_Aula_01_ConceitosLogicaDigital

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BCC 720 – Sistemas de 
Computação para Automação
Aula 01
Conceitos de Lógica Digital
 
Conteúdo
– Pequeno histórico da evolução eletrônica
– Pequeno histórico da evolução dos computadores
– Conceitos sobre sistemas contínuos e discretos
– Transistores como chaves
– Portas lógicas
– Representações binárias
– Aritmética básica binária
 
Evolução da Eletrônica
- antes da eletrônica propriamente dita: sistemas mecânicos e 
eletro-mecânicos
- Válvulas termo-iônicas: 
– 1873 = Guthrie; 1880 = Flemming; 1890 = Julius Elster e 
Hans Geitel;
- Transistores: 1948 = Bell Telephone (William Shockley e outros)
- Circuitos integrados (década de 70)
– escalas de integração: LSI (large-scale integration), ELSI 
(extra LSI); VLSI (Very LSI); ULSI (Ultra LSI). 
– Atualmente: nanoeletrônica
 
Evolução dos computadores
1ª GERAÇÃO (1940 - 1952): computadores a base de válvulas; geralmente aplicações 
científicas e militares; utilização de linguagem de máquina; armazenamento em 
cartões perfurados. Exemplo: ENIAC
2ª GERAÇÃO (1952 - 1964): utilização de transistores; aparecimento de aplicações 
administrativas, gerenciais e comerciais; surgimento das primeiras linguagens de 
programação (FORTRAN, COBOL); surgimento dos núcleos de ferrite, fitas e 
tambores magnéticos como dispositivos de memória.
3ª GERAÇÃO (1964 - 1971): Circuitos Integrados. Evolução dos Sistemas Operacionais, 
surgimento da multi-programação, tempo-real e modo interativo; memória baseada 
em semicondutores e discos magnéticos. 
4ª GERAÇÃO (1971 - 1981): Surgimento dos microprocessadores, grande redução no 
tamanho dos computadores; aparecimento de linguagens de alto-nível, 
teleprocessamento.
5ª GERAÇÃO (1981 - atual): VLSI; técnicas de Inteligência artificial, processamento 
paralelo e distribuído, alto grau de conectividade e desempenho.
 
ENIAC/IAS
- ENIAC: Electronic Numerical Integrator And Computer; 
Eckert e Mauchly (Universidade da Pensilvânia)
 Tabelas de trajetória para armas
 construção: 1943 a 1946 utilizado até 1955
20 acumuladores de 10 dígitos
Programado manualmente por chaves
18000 válvulas; 30 toneladas; 140KW de consumo
5000 adições por segundo
- IAS: construido por Von Neumann e Turin (Univ. Princeton)
Princípio de programa armazenado
Memória principal para dados e instruções
ALU (unidade lógico-aritmética) sobre dados binários
Entrada e Saída (E/S) controlada de forma independente
Concluído em 1952
 
ENIAC
 
IAS
 
IBM
Início: Equipamento de processamento de cartão perfurado.
1953: modelo 701: primeiro computador de programa armazenado da IBM; 
cálculos científicos
1955: 702; aplicações comerciais
Após o modelo 702- lançamento da série 700 – já pertencente à segunda 
geração (transistores)
1957: DEC – PDP-1
1964: IBM Série 360; família com conjunto de instruções semelhante ou igual; 
surgimento de Sistema Operacional (OS 360)
1964: DEC – PDP-8; primeiro minicomputador
1971: Intel 4004 – primeiro microprocessador
1972: Intel 8008
1974: Intel 808 – primeiro microprocessador de uso geral da Intel
 
LEI de Moore
Gordon Moore: co-fundador da Intel:
 
• “o número de transistores em um chip dobrará a cada 
ano”
• Na prática: desde década de 70: o número de 
transistores dobra a cada 18 meses
 
Sistemas Contínuos e Discretos
- Sistemas contínuos:
– Sinais analógicos – exemplo: senoidal
– Precisam ser discretizados (amostrados) para serem 
processados – exemplo: som → MP3
- Sistemas discretos:
– Sinais digitais – exemplo: ondas quadradas
– Permite compressões, detecção e correção de erros; 
– Níveis: bit, dibit, tribit etc
 
Dois exemplos de usos de junções 
PN
- Diodo na retificação meia-onda:
- Transistor como chave
 
Portas Lógicas
n Porta Lógica NOT
É a porta Inversora
Operador: Barra, Apóstrofo
Símbolo
A , A
Tabela da Verdade
A F = A’
0 1
1 0
 
Portas Lógicas
Tabela da Verdade
n Porta Lógica OR
Necessita de duas ou mais entradas
Operador: +
Símbolo
F = A + B
A B F = (A+B)
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
 
Portas Lógicas
Tabela da Verdade
n Porta Lógica AND
Necessita de duas ou mais entradas
Operador: .
Símbolo
F = A . B
A B F = (A.B)
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
 
Representação Binária - I
• Sistemas de numeração: 
– Representação de dados e instruções
– Inteiro (com e sem sinal) e Ponto-flutuante
– Manipulação de palavras (conjunto de n bits)
– Formatos de representação: binário, octal, 
hexadecimal etc.
– Ex1.: Base Y (inteiro sem sinal)
Valor(10) = A*Y^3 + B*Y^2 + C*Y^1 + D*Y^0
Posição 3 2 1 0
Valor A B C D
 
Representação Binária - II
Ex 2.: Base Y (inteiro com sinal = complemento 2)
Se (Sinal == 0) Valor(10) = A*Y^2 + B*Y^1 + C*Y^0
Senão Valor(10) = Ac*Y^2 + Bc*Y^1 + Cc*Y^0
Onde AcBcCc = ~(ABC) + 1
Exemplo: X(2) = 1010
Tem-se 1 no MSB (more significative bit), então número negativo.
Passo 1: inverte-se todos os bits 1010 => 0101
Passo 2: Soma-se 1 => 0101 + 1 = 0110 = 6(10)
Portanto, 1010(2) = - 6 (10)
Posição 3 2 1 0
Valor Sinal A B C
 
Aritmética Binária
Exemplos – não usando complemento 2: 
a) S = 0010(2) + 0011(2) = ? (2)
b) S = 1010(2) + 0100(2) = ? (2)
Exemplos – usando complemento 2: 
a) S = 0010(2) + 0011(2) = ? (2)
b) S = 1010(2) + 0100(2) = ? (2)
testando subtração... (ainda usando o complemento 2)
a) S = 0010(2) – 0011(2) = ? (2)
a) S = 11010(2) – 00100(2) = ? (2)
 
Próxima aula...
Representação Ponto-Flutuante (FP)
Blocos lógicos básicos
Linguagem de descrição de hardware
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