Aula 3 arquitetura dos computadores - Fernando Boente

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Arquitetura e Organização de Computadores
Sistemas de Informação
Unidade 03
Prof. Alfredo Boente. PhD
www.boente.eti.br
professor@boente.eti.br
(21) 7750-8888
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Introdução
Um computador digital é uma máquina projetada para armazenar e manipular informações por meio de dígitos (0 e 1), por isso são chamados de computadores digitais binários, ou simplesmente, digitais.
Fisicamente, os valores 0 ou 1 são representados no computador pelas tensões 0,5 V ou 3,0 V, respectivamente. 
Portas e Operações Lógicas
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Introdução
O computador é fabricado com circuitos eletrônicos que precisam armazenar os sinais binários e realizar certos tipos de operações com eles. Estes circuitos são chamados de “circuitos digitais” e são formados por pequenos elementos capazes de manipular as grandezas binárias.
Portas e Operações Lógicas
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Introdução
Estes pequenos elementos são conhecidos como portas (“gates”) por permitirem (ou não) a passagem destes sinais, e os circuitos que contém portas lógicas são conhecidos como circuitos lógicos.
Portas e Operações Lógicas
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Introdução
Uma porta é um elemento do hardware, que recebe um ou mais sinais de entrada e produz um sinal de saída, cujo valor depende da lógica estabelecida para sua construção.
Portas e Operações Lógicas
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Introdução
(6´14”)
Portas e Operações Lógicas
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Portas 
 Lógicas
Portas e Operações Lógicas
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Porta AND (E)
A porta AND é o elemento que produz um resultado verdade se e somente se todas as entradas forem verdade.
Portas e Operações Lógicas
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Porta OR (OU)
A porta OR produzir um resultado verdade se pelo menos uma das entradas for verdade.
Portas e Operações Lógicas
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Porta NOT (NÃO ou Inversor)
A operação lógica NOT inverte o valor do sinal binário colocado em sua entrada.
Portas e Operações Lógicas
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Porta NAND (NOT AND)
A porta NAND é definida como a saída de um circuito NAND equivalente à saída de um circuito AND passando por uma porta NOT.
Portas e Operações Lógicas
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Porta XOR (Exclusive OR)
A operação XOR pode ser considerada um caso particular da função OR: “a saída será verdade se exclusivamente uma ou outra entrada for verdade”.
Portas e Operações Lógicas
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Porta NOR (NOT OR)
A porta NOR é o complemento ou o inverso da porta OR. A saída de um circuito lógico NOR é obtida ao se efetuar a operação lógica OR sobre as entradas e inverter o resultado. 
Portas e Operações Lógicas
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As portas lógicas são comercializadas em circuitos integrados (CI) em SSI (Small Scale of Integration – Pequena Escala de Integração), sendo conhecidos como família 7400.
Existem muitas outras utilizações de portas lógicas em outras escalas de integração (LSI e VLSI). Elas ficam dentro de memórias e microprocessadores.
Portas e Operações Lógicas
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Um multiplexador (MUX), por exemplo, conecta várias entradas em uma única saída. A figura a seguir mostra um circuito multiplexador com quatro entradas (I0, I1, I2 e I3) e apenas uma saída Z, conhecido como 4-para-1. A conexão entre a entrada e a saída é realizada em função do endereço codificado em A e B, conforme tabela-verdade:
Portas e Operações Lógicas
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Multiplexador (MUX)
Portas e Operações Lógicas
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Expressões Lógicas (Aplicações de Portas)
Uma expressão lógica pode ser definida como sendo uma expressão algébrica formada por variáveis lógicas (binárias), por símbolos representativos de uma operação lógica (+, ., , etc.), por parênteses e por um sinal de igual.
Portas e Operações Lógicas
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(9´33”)
Tabela Verdade
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Uma tabela-verdade com dois enunciados
Também podemos representar uma tabela-verdade com mais de dois enunciados, A, B e C, por exemplo.
Tabela Verdade
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Exercícios de Fixação:
Faça a lista de exercícios, disponibilizada pelo professor da disciplina, para treinamento com tabelas-verdade.
Tabela Verdade
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Validade de Argumento
Tautologia: Ocorre quando todas as saídas são verdadeiras.
Contradição: Ocorre quando todas as saídas são falsas.
Contingência: Ocorre quando existem, tanto saídas verdadeiras quanto saídas falsas.
Tabela Verdade
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Enunciado Tautológico
A  ~B → ~A  ~B
Exercício: 
Represente um enunciado Contraditório
 e outro Contingente.
Tabela Verdade
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A álgebra booleana trata de regras e elementos de lógica. Seu nome é uma homenagem ao matemático inglês George Boole (1815-1864), que mostrou uma análise matemática sobre a lógica. 
Lógica Booleana
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Exemplo Prático
Dado o circuito qualquer com três sinais de entrada “X” , “Y” e “Z”, o sinal de saída “S” será “0” se e somente se:
x = 1 ; y = 1 ; z = 0
x = 0 ; y = 0 ; z = 0
x = 1 ; y = 0 ; z = 0
Portas e Operações Lógicas
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Solução:
Portas e Operações Lógicas
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A implementação da função lógica simplificada é mostrada abaixo:
Através da Álgebra de Boole pode-se iniciar o estudo das portas lógicas, utilizadas em geral, em circuitos digitais, processadores, memória etc.
Portas e Operações Lógicas