Roteiro-Atividade_Prática-Arquitetura_de_Computadores

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ATIVIDADE PRÁTICA - PORTAS LÓGICAS E SIMULAÇÂO DE CIRCUITOS DIGITAIS 
Disciplina - ARQUITETURA DE COMPUTADORES 
 
1 INTRODUÇÃO 
A tecnologia computacional é toda baseada em dispositivos de hardware, sobre os quais são 
executados softwares, que são programas de computador, simples ou bastante complexos. Estes 
viabilizam o atingimento dos objetivos finais das aplicações, que resolvem problemas das mais 
diversas áreas da vida humana, desde entretenimento até saúde, por exemplo. 
O hardware de um computador é composto por diversos tipos de dispositivos eletrônicos, elétricos 
e mecânicos. Os dispositivos eletrônicos são, na sua maioria, baseados em portas lógicas digitais, 
e estas são baseadas em operações lógicas simples. As portas lógicas digitais, quando 
corretamente interligadas, seguindo um projeto com determinado objetivo, conseguem viabilizar 
soluções com circuitos lógicos mais complexos. Também é necessário que os circuitos sejam 
otimizados em relação à sua construção física, para economia de investimentos e custos. 
Os circuitos lógicos digitais são formados, geralmente, a partir da correta interligação de portas 
lógicas básicas, como a porta AND (porta E), a porta OR (porta OU) e a porta NOT (porta NÃO). 
Além destas, também são consideradas portas básicas a porta NAND (porta não E) e a porta NOR 
(porta não OU). Também a porta XOR (porta OU Exclusivo) e a porta XNOR (porta NOU Exclusivo) 
tem suas aplicações em diversas aplicações de circuitos digitais. 
Todas essas portas lógicas digitais são vistas no Livro de Estudos da disciplina de Arquitetura de 
Computadores, mas nesta atividade prática vamos poder visualizar o funcionamento real de 
algumas dessas portas lógicas. Essa atividade prática não consiste na montagem eletrônica real 
de circuitos com as portas lógicas, mas é baseada na utilização de um software de simulação, e 
que apresenta de forma virtual o que aconteceria na pratica real. 
Atualmente os softwares de simulação de circuitos eletrônicos são muito utilizados em pesquisa e 
também por empresas que constroem equipamentos eletrônicos, pois os testes podem ser feitos 
sem que existam custos com componentes eletrônicos e evita-se o prejuízo com eventuais danos 
aos componentes durante os experimentos, como a queima ou destruição dos mesmos por 
alguma ligação incorreta, por exemplo. Existem diversos softwares para simulação de circuitos 
lógicos. Alguns precisam ser baixados no computador e outros rodam de forma online via Internet. 
 
2 OBJETIVOS 
Nesta prática vamos focar no funcionamento das portas lógicas AND, NOT, NAND e NOR, através 
da montagem (virtual) de alguns circuitos digitais. Os objetivos específicos desta atividade são: 
 Fixar alguns conceitos sobre portas lógicas digitais. 
 Comprovar a tabela verdade de algumas portas lógicas na prática. 
 Aprender a utilizar um simulador de circuitos lógicos, montando alguns circuitos. 
 Aprender a analisar de forma básica o funcionamento de um circuito digital simples. 
É possível executar esta prática de forma virtual, através de simulação via software. Aqui vamos 
uzar um software grátis, de fácil utilização e que roda de forma online na Internet. 
 
 
 
 
Este software foi desenvolvido por Steven Lambert, um desenvolvedor senior de sistemas Web e 
especialista em acessibilidade. Quem tiver interesse em conhecer mais sobre Steven, pode 
acessar o link https://stevenklambert.com/ 
O software “Digital Circuit Simulator” permite desenvolver e testar circuitos lógicos que envolvam 
portas lógicas de maneira muito simples e rápida. Também permite o uso de dispositivos mais 
elaborados como “Flip-Flop tipo D”, “Multiplexadores” e “Memória PROM”. 
O link para acessar o simulador “Digital Circuit Simulator” que vamos utilizar nesta atividade prática 
é o seguinte: 
https://www.sklambert.com/digsim/DigSim.html# 
 
Vamos então às nossas atividades práticas ? Serão bem interessantes ! 
 
 
3 PROCEDIMENTOS DA ATIVIDADE 
 
Primeiramente solicitamos que sejam respondidas as 03 questões que seguem. 
 
Questão 1 – Complete a tabela verdade da porta AND de 2 entradas, abaixo, com os resultados 
obtidos na saída “S” para cada combinação das entradas “A” e “B”. 
 
 
 
Questão 2 – Complete a tabela verdade da porta NOT, abaixo, com os resultados obtidos na saída 
“S” para cada combinação da entrada “A”. 
 
 
 
 
 
Saída
A B S
0 0
0 1
1 0
1 1
Entradas
Porta lógica AND
Entrada Saída
A S
0
1
Porta lógica NOT
https://stevenklambert.com/
https://www.sklambert.com/digsim/DigSim.html
 
 
 
 
 
Questão 3 – Complete as tabelas verdade da porta NAND e da porta NOR, abaixo, com os 
resultados obtidos na saída “S” para cada combinação das entradas “A” e “B”. 
 
 
 
 
 
Montagem e Simulação dos circuitos – 
 
Circuito 1 – 
 
O primeiro circuito a ser montado no simulador “Digital Circuit Simulator” é apresentado abaixo: 
 
 
 
Este circuito consiste de uma porta AND (com 2 entradas), um LED (diodo emissor de luz) e duas 
chaves (Switch A e Switch B). O LED vai acender somente quando a saída “S” da porta AND 
estiver em nível lógico alto. 
 
Nesta atividade o acadêmico (ou equipe) deve preencher a tabela verdade a seguir, inserindo os 
valores 0 e 1 nas entradas da porta AND através da variação da posição das chaves, e anotando 
a situação da saída (LED aceso ou apagado). 
 
Obs: 
1) lembrem que LED acesso significa saída “S” no estado lógico 1 e LED apagado significa 
saída “S” no estado lógico 0. 
2) quando a chave está na posição “para baixo” (como na figura acima) o valor lógico gerado 
é 0 (zero), mas quando a chave está na posição “para cima” o valor lógico geado é 1 (um). 
A posição da chave é alterada clicando sobre a mesma, quando o simulador está no modo 
“Run”. 
3) no simulador, quando uma linha está na cor “Azul” significa que está com nível lógico baixo 
( 0 = zero ) e quando está na cor “Vermelha” significa nível lógico alto ( 1 = um ). 
4) no simulador, clicando 2 vezes sobre o componente, você pode alterar o nome do mesmo. 
5) para iniciar a simulação, clicar no ícone “Run”. Clicando novamente, a simulação é 
interrompida. Somente durante a simulação é possível alternar a posição de uma chave, 
clicando sobre ela. 
 
Saída Saída
A B S A B S
0 0 0 0
0 1 0 1
1 0 1 0
1 1 1 1
Porta lógica NAND
Entradas
Porta lógica NOR
Entradas
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Agora compare os resultados obtidos na tabela verdade acima com os resultados esperados na 
tabela verdade da questão 1 (página anterior) e responda: 
 
1) os resultados obtidos são os mesmos da tabela verdade da questão 1 ? Em qual das 
4 situações de entrada o LED vai acender ? 
 
 
 
Circuito 2 – 
 
O segundo circuito a ser montado no simulador “Digital Circuit Simulator” é apresentado abaixo, 
bastando acrescentar ao circuito anterior uma porta NOT: 
 
 
 
 
Este circuito consiste de uma porta AND (com 2 entradas), uma porta NOT (que sempre terá 
somente 1 entrada), um LED (diodo emissor de luz) e duas chaves (Switch A e Switch B). O LED 
vai acender somente quando a saída “S” da porta AND estiver em nível lógico alto. 
 
Nesta atividade o acadêmico (ou equipe) deve preencher a tabela verdade a seguir, inserindo os 
valores 0 e 1 nas entradas da porta AND através da variação da posição das chaves, e anotando 
a situação da saída (LED aceso ou apagado). 
 
 
 
 
 
 
 
Saída=LED
(aceso=1; apagado=0)
A B S
0 0
0 1
1 0
1 1
Porta lógica AND
Entradas
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tendo preenchido a tabela verdade anterior, compare os seus resultados obtidos (coluna Saída) 
com os resultados das tabelas verdade da questão 1 e da questão 3, e responda: 
 
2) com qual destas tabelas das questões 1 e 3 o resultado obtido na tabela acima 
(circuito 2) mais se parece ? O que isso significa ? 
 
 
 
Circuito 3 – 
 
O terceiro circuito a ser montado no simulador “Digital Circuit Simulator” é apresentado abaixo:Este circuito consiste de uma porta NAND (com 2 entradas), uma porta NOR (com 2 entradas), 
um LED (diodo emissor de luz), duas chaves (Switch 1 e Switch 2), além de um gerador de “Clock” 
(que gera níveis lógicos 1 e 0 numa frequência fixa, mas ajustável no simulador). 
 
Nesta atividade o acadêmico (ou equipe) deve verificar de forma prática o que acontece com o 
LED quando as chaves 1 e 2 são variadas em sua posição. 
 
Podemos adiantar que o sinal de “Clock” sempre vai estar sendo aplicado na entrada B da porta 
NAND, mas o LED só vai piscar (conforme a frequência do sinal de “Clock”) em algumas situações. 
 
Atente para as observações que seguem, para facilitar a sua simulação. 
 
 
Saída=LED
(aceso=1; apagado=0)
A B S
0 0
0 1
1 0
1 1
Porta lógica AND + NOT
Entradas
 
 
 
 
 
 
Obs: 
1) para uma melhor visualização da experiência no simulador, é preciso verificar se a 
frequência do gerador de “Clock” está entre 1 e 10 Hz (Hertz, onde 1 Hz significa 1 ciclo 
por segundo). Para verificar, clique 2 vezes sobre o gerador de “Clock”, sendo que você 
pode alterar o valor da frequência e depois clicar em “Save”. 
2) varie primeiro a posição da Switch 1 e depois varie a posição da Switch 2, observando o 
que acontece. 
 
Então acadêmico, após efetuar suas experiências no simulador, usando o circuito proposto e 
variando a posição das chaves, responda: 
 
1) em quais casos, ou qual caso, o LED vai piscar ? 
2) por que o LED só pisca em determinadas posições das chaves ? 
3) considerando essa atividade, você acha que as portas NAND e NOR podem ser 
utilizadas como chaves eletrônicas ? Por que ? 
 
 
Siga as orientações do seu Tutor de Turma, ou da trilha de aprendizagem da disciplina, para o 
caso da realização do relatório referente à esta atividade prática. 
 
Caso você tenha alguma dúvida sobre a realização da atividade prática, pode entrar em contato 
com seu Tutor de Turma, ou seu Tutor On-Line ou ainda com o professor da disciplina, através 
dos diversos meios de contato disponibilizados pela Uniasselvi. 
 
 
 
4 CONCLUSÃO 
 
Agora que você, acadêmico, já fez suas experiências sobre portas lógicas digitais, pode até 
desenvolver, caso tenha interesse, novas experiências usando o simulador que apesentamos. 
Sempre é válido que o acadêmico tente ir além do que é apresentado e sugerido nas disciplinas 
do nosso curso, para que obtenha mais conhecimentose possa se tornar um profissional ainda 
melhor. 
Esperamos que essa atividade prática tenha auxiliado no seu aprendizado, enriquecendo e 
comprovando o conteúdo do livro de estudos. 
Continue se dedicando aos estudos, pesquise bastante na Internet (que é um excelente meio para 
obter mais e novos conhecimentos), e desejamos excelente desenvolvimento para você ! 
 
Atenciosamente, 
NEAD - UNIASSELVI