Capitulo-1

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Digital Design 
Copyright © 2007 
Frank Vahid 
1 
Sistemas Digitais 
Capítulo1: Introdução 
Slides to accompany the textbook Digital Design, First Edition, 
by Frank Vahid, John Wiley and Sons Publishers, 2007. 
http://www.ddvahid.com 
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Material traduzido e adaptado para o 
Português pelo Prof. Ricardo O. Duarte e 
revisado pelos Profs. Luciano Pimenta e 
Hermes Magalhães 
DELT – EEUFMG 
(Rev. 3b) 
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2 
Porque estudar Sistemas Digitais? 
• Entender como computadores funcionam. 
• Projetar dispositivos eletrônicos 
– Maior capacidade de processamento. 
– Maior capacidade de armazenamento. 
– Possibilitam: 
• Dispositivos melhores: Melhores gravadores, 
cameras, carros, celulares, aparelhos 
médicos,... 
• Novos dispositivos: Video games, PDAs, ... 
– Conhecidos por sistemas embarcados. 
• Milhares de novos dispositivos a cada ano. 
1995 
Portable 
music players 
1997 
Satellites 
1999 
Cell phones 
2001 
DVD 
players 
Video 
recorders 
Musical 
instruments 
2003 
Cameras TVs ??? 
2005 2007 
• Os anos indicados na linha do tempo acima, mostram quando a 
versão DIGITAL de cada uma das aplicações mostradas passaram 
a dominar o mercado mundial. 
– (Not the first year that a digital version appeared) 
1.1 
Note: Slides with animation are denoted with a small red "a" near the animated items 
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3 
O que o termo “Digital” significa? 
• Sinal Analógico (contínuo) 
– Infinitos valores. 
• Ex: tensão em um fio 
gerado por um microfone 
v
al
o
r 
tempo 
v
al
o
r 
tempo 
Sinal 
analógico 
3 4 2 1 
2 Sinal 
Digital 
• Sinal Digital (discreto) 
– Número de valores finitos. 
• Ex: botão pressionado em um 
teclado 
0 
1 
2 
3 
4 
Valores possíveis: 
1.00, 1.01, 2.0000009, 
... infinitos valores 
Valores possíveis: 
0, 1, 2, 3, or 4. 
1.2 
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4 
Sinais digitais somente com 2 valores: Binário 
• Um sinal digital binário – apresenta 
somente dois valores possíveis. 
– Representados como 0 e 1 
– Um dígito binário (binary digit) ou bit 
– Consideraremos somente sinais digitais 
binários no curso. 
– A representação binária se tornou popular: 
• Transistores, dispositivo eletrônico básico 
dos sistemas digitais, produzem os dois 
níveis de sinais (0 e 1) (mais no Cap. 2) 
• Armazenamento/Transmissão de um dos 
dois valores é mais fácil do que três ou mais 
valores (Ex.: um bip longo ou sem bip, 
reflexão ou não de um feixe de luz, etc.) 
 
v
al
o
r 
tempo 
1 
0 
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5 
Exemplo dos benefícios da digitalização 
• Sinais analógicos (ex.: áudio) 
estão sujeitos a perda da 
qualidade. 
– Níveis de tensão não 
armazenados/copiados ou 
transmitidos perfeitamente. 
• A versão digital permite maior 
perfeição armaz/copia/transm. 
– Amostra a tensão a uma taxa 
fixa, guarda a amostra usando 
codificação binária. 
– Níveis de tensão ainda não 
podem ser considerados 
perfeitos. 
– Entretanto podemos distinguir 
melhor os 0s de 1s. 
tempo 
V
o
lt
s 
0 
1 
2 
3 
Sinal original 
tempo 
0 
1 
2 
3 
Sinal recebido 
Como corrigi-lo? 
T
ra
n
sm
is
sõ
es
 d
em
o
ra
d
as
 
(E
x
.,
 t
el
ef
o
n
ia
 c
el
u
la
r)
 01 10 11 10 11 
tempo 
01 10 11 10 11 
V
o
lt
s 
Sinal digitalizado 
tempo 
0 
1 
a2d 
V
o
lt
s 
0 
1 
2 
3 
d2a 
Considere: 
 1 V: “01” 
 2 V: “10” 
 3 V: “11” 
tempo 
Correção possível. Fácil 
distinguir 0s de1s, recupera 
0 
1 
Sinal digital imperfeito, 
Entretanto se aumentarmos 
A taxa de amostragem 
E usarmos mais bits para 
Codificar o sinal nos 
Aproximaremos do sinal original. 
a 
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6 
Áudio digitalizado: Benefícios da compressão 
• Áudio digitalizado pode 
ser comprimido 
– Ex.: MP3s, blu-ray, etc. 
– Um CD pode armazenar 
aprox. 20 músicas sem 
compressão, mas 200 
comprimidas. 
• Fotos e figuras (jpeg), 
e vídeos (mpeg), e 
outros sinais. 
• Digitalização de sinais 
proporcionam muitos 
outros benefícios … 
0000000000 0000000000 1000001111 1111111111 
00 00 10000001111 01 
Exemplo de compressão de dados: 
 00 --> 0000000000 
 01 --> 1111111111 
1X --> X 
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Digitalização de fenômenos analógicos 
• A digitalização de fenômenos 
analógicos requer: 
– Um sensor que mede o 
fenômeno físico analógico e 
converte o valor medido em 
um sinal elétrico. 
– Um conversor analógico-digital 
que converte o sinal elétrico 
em códigos binários. O 
conversor deve amostrar 
(medir) o sinal elétrico a uma 
taxa regular e converter cada 
amostra em um valor de bits. 
 
 
 
Conversor analógico-digital 
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8 
Como codificamos dados na forma binária? 
• Algumas entradas são 
intrinsecamente binárias 
– Botões: não pressionados 
(0), pressionados (1) 
• Algumas entradas são 
intrinsecamente digitais 
– Só necessitam codificação 
em binário. 
– Ex.: entradas provenientes 
de teclados: codificação 
red=001, blue=010, ... 
• Algumas entradas são 
analógicas 
– Necessitam conversão 
analógica-digital. 
– Como mostrado no slide 
anterior – amostragem e 
codificação. 
 
 
0 
botão 
1 
g r een black blue r ed 
0 0 0 
r ed 
0 1 0 
g r een black blue 
1 0 0 
g r een black blue r ed 
Sensor de 
temperatura 
ar 
0 0 1 1 0 0 0 0 
33 graus 
a 
sensores e 
outras entradas 
Sistema Digital 
Atuadores e 
outras saídas 
A2D 
D2A 
fenomeno 
analógico 
sinal 
elétrico 
dado 
digital 
dado 
digital 
sinal 
elétrico 
dado 
digital 
dado 
digital 
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9 
Como codificar texto: ASCII, Unicode 
• ASCII: codificação de cada 
caractere, letra, número, 
simbolo com 7- (ou 8-) bits 
• Unicode: codificação 
padrão atual. Usa 16-bits 
para codificar. 
– Codifica caracteres de várias 
línguas estrangeiras. 
1010010 
1010011 
1010100 
1001100 
1001110 
1000101 
0110000 
0101110 
0001001 
R 
S 
T 
L 
N 
E 
0 
. 
<tab> 
S Símbolo Codificação 
1110010 
1110011 
1110100 
1101100 
1101110 
1100101 
0111001 
0100001 
0100000 
r 
s 
t 
l 
n 
e 
9 
 ! 
<spa c e> 
Símbolo Codificação 
Pergunta: 
O que essa sequencia ASCII representa? 
1010010 1000101 1010011 1010100 
R E S T 
a 
Note: small red “a” (a) in a slide indicates animation 
ASCII (acrônimo para American Standard 
Code for Information Interchange) 
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10 
Como codificar números: Números binários 
• Cada posição (ordem) 
representa uma quantidade. 
• Um símbolo em uma posição 
(ordem) significa “quantas 
vezes daquela quantidade”. 
– Base dez (decimal) 
• Dez símbolos: 0, 1, 2, ..., 8, e 9 
• Maior que 9 – próxima posição 
– Cada posição é uma potência 
de10. 
– Base dois (binário) 
• Dois símbolos: 0 e 1 
• Maior que 1 -- próxima posição 
– Cada posição é uma potência 
de 2. 
2 4 2 3 2 2 
1 0 12 1 2 0 
10 4 10 3 10 2 
5 2 3 
10 1 10 0 
Q: Quanto? 
+ = 
4 1 5 + = 
a 
Essa forma de gerar 
números obedece as 
regras da 
Notação Posicional 
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Como codificar números: Números binários 
• Sistemas digitais trabalham 
com números binários. 
– Na base 10 existem termos 
específicos para as ordens: 
• unidade, dezena, centena, 
milhar, etc... 
 
– Na base 2 não: 
• um, dois, quatro, oito, 
dezesseis, etc… 
• A contagem das ordens são 
potências exatas da base 2. 
 
2 4 2 3 2 2 2 1 2 0 2 9 2 8 2 7 2 6 2 5 
16 8 4 2 1 512 256 128 64 32 
16 8 4 2 1 512 256 128 64 32 a 
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Primeiro Método de Conversão de Números 
Decimais para Binários (Método da Subtração) 
• Objetivo 
– Coloque 1 nas ordens necessárias 
para se atingir a quantidade do 
número decimal desejado. 
• Comece da esquerda para a direita. 
• Coloque 1 na ordem se o peso 
correspondente do número for igual ou 
menor . 
• Caso contrário coloque 0. 
• Continue nesse processo até que a 
quantidade do número decimal 
desejado seja atingida. 
Número decimal a converter: 12 
1 2 4 8 16 32 
1 =32 
muito 
1 2 4 8 16 32 
0 =16 
muito 
1 
a 
1 2 4 8 16 32 
0 =8 
ok, continue… 
0 1 
1 2 4 8 16 32 
0 =8+4=12 
PRONTO! 
0 1 1 
1 2 4 8 16 32 
0 resposta 0 1 1 0 0 
1 2 4 8 16 32 
 
 
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• Método da subtração 
– Fácil para seres humanos, mais 
complicados para implementar 
em sistemas digitais. 
– Devemos subtrair uma ordem 
binária da quantidade restante a 
ser convertida. 
• Então, teremos um novo resto 
(quantidade restante) e 
continuamos com o mesmo 
processo. 
• Paramos quando o resto é igual a 
0 (zero). 
Quantidade restante: 12 
1 2 4 8 16 32 
1 32 é muito 
1 2 4 8 16 32 
0 16 é muito 1 
a 
1 2 4 8 16 32 
0 12 – 8 = 4 0 1 
1 2 4 8 16 32 
0 4-4=0 
Pronto! 
0 1 1 
1 2 4 8 16 32 
0 resposta 0 1 1 0 0 
1 2 4 8 16 32 
 
 
Primeiro Método de Conversão de Números 
Decimais para Binários (Método da Subtração) 
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Conversão de Números Decimais em Binário: 
Exemplo do Método de Subtração 
• Converter o número “23” de decimal para binário 
23 
-16 
7 
Resto ou Quantidade restante Número binário 
23 
32 16 8 4 2 1 
0 0 0 0 0 0 
32 
0 
16 
1 
8 
0 
4 
0 
2 
0 
1 
0 
7 
-4 
3 
3 
-2 
1 
32 
0 
16 
1 
8 
0 
4 
1 
2 
1 
1 
0 
32 
0 
16 
1 
8 
0 
4 
1 
2 
1 
1 
1 
a 
1 
-1 
0 
Pronto! 23 em decimal é 10111 em binário. 
32 
0 
16 
1 
8 
0 
4 
1 
2 
0 
1 
0 
8 é maior que 7 
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• Divida o número decimal por 2. O resto da divisão vai ser o símbolo 
da ordem do número binário (da menor ordem para a maior). 
– Continue dividindo o quociente por 2 até o quociente ser igual a 0. 
• Exemplo: Converta o número decimal 12 para binário 
12 Divida por 2 2 
6 
-12 
0 
0 
1 
Número decimal Número binário 
Resto → Símbolo 
Continue dividindo, pois o quociente (6) é maior que 0 
6 Divida por 2 2 
-6 
0 
0 
1 
Resto → Símbolo 
0 
2 
3 
Continue dividindo, pois o quociente (3) é maior que 0 
Segundo Método de Conversão de Números 
Decimais para Binários (Método da Divisão) 
Método mais 
apropriado para 
se implementar 
em 
sistemas 
digitais 
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Conversão de Números Decimais em Binário: 
Exemplo do Método da Divisão 
• Exemplo: Converta o número decimal 12 para binário 
3 Divida por 2 2 
1 
Número decimal Número binário 
Resto → Símbolo 
Continue dividindo, pois o quociente (1) é maior que 0 
0 
1 
0 
2 
1 
-2 
1 
4 
1 Divida por 2 2 
1 
Resto → Símbolo 
0 
1 
0 
2 
1 
4 
0 
-0 
1 
8 
Como o quociente é 0, podemos concluir que 12 é 1100 em binário. 
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17 
Base Dezesseis: Outra Base normalmente usada 
por projetistas de Sistemas Digitais 
• Adequada porque cada ordem (posição) 
representa 4 símbolos em binário. 
– Usado como um modo compacto de se 
escrever números binários. 
 
• Conhecida como base hexadecimal, ou 
somente hexa 
16 4 16 3 16 2 
8 A F 
8 
1000 1010 1111 
A F 
16 1 16 0 
0000 
0001 
0010 
0011 
0100 
0101 
0110 
0111 
0 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
h e xa binário 
1000 
1001 
1010 
1011 
1100 
1101 
1110 
1111 
8 
9 
A 
B 
C 
D 
E 
F 
h e xa binário 
Q: Escreva11110000 em hexa 
F 0 
a 
Olhando na tabela ao lado, apenas 
substituímos o número binário pelo símbolo 
hexadecimal correspondente: 
11110000 
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Base Decimal 
• Base10 = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9} 
• Tamanho da Base = 10 símbolos 
• Símbolos = de 0 a 9 
• Exemplo: 
110110 = 1*10
0 + 0*101 + 1*102 + 1*103 
 
 
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Base Binária 
• Base2 = {0,1} 
• Tamanho da Base = 2 
• Símbolos = 0 e 1 
• Exemplo: 
11012 = 1*2
0 + 0*21 + 1*22 + 1*23 
 = 1 + 0 + 4 + 8 = 1310 
 
 
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Base Hexadecimal 
• Base16={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F} 
• Tamanho da Base = 16 
• Símbolos = de 0 a F 
• Exemplo: 
110116 = 1*16
0 + 0*161 + 1*162 + 1*163 
 = 1 + 0 + 256 + 4096 = 435210 
 
 
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Resumo de Conversão de Bases 
• Métodos para Conversão de Bases 
• Qualquer Base → Base 10 (Somatório dos pesos relativos) 
– Ex.: [102] → 0*2
0 + 1*21 
 
• Qualquer Base 10 → Qualquer Base Y (Método Divisões 
Sucessivas) 
– Ex.: 1310 → BASE 2 
13 2 
 1 6 2 
 0 3 2 
 1 1 2 
 1 0 
1310 = 11012 
• HEX → BIN (Desmembramento). Ex.: B116 → BASE 2 = 1011 0001 
• BIN → HEX (Agrupamento). Ex.: 1100 01002 = C416 
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22 
 Existem três tipos de notações para representar números 
em Sistemas Digitais: 
 Sinal e magnitude 
 Complemento a um 
 Complemento a dois 
 
 A representação de números positivos é a mesma em 
qualquer notação! 
 
 A diferença de uma notação a outra está na representação 
dos números negativos! 
Representação de Números Positivos e Negativos 
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23 
Representação de Números Positivos e Negativos 
 Vamos tomar como exemplo uma CPU ou um sistema 
digital que representa dados numéricos de tamanho 
máximo igual a 4 bits. 
 
 16 valores (números) diferentes podem ser representados 
com 4 bits (24) nesse sistema digital ou CPU. 
 
 A grosso modo, metade dos números será positiva e 
metade negativa. 
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24 
 O bit mais significativo (bit mas à esquerda) 
representará o sinal do número: 
 
 Convenção: 0 = positivo; 1 = negativo 
 
 Os três outros bits de menor significância (bits à direita 
do bit mais significativo) formarão a magnitude (módulo 
do número a ser representado): 
 
 0 (000) até 7 (111) 
 
 Intervalo de números para n bits = +/- 2n 
– 1 - 1 
 
 Incoveniente: 2 representações distintas para o 0 (zero) 
 
Notação Sinal e Magnitude 
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25 
0000 
0111 
0011 
1011 
1111 
1110 
1101 
1100 
1010 
1001 
1000 
0110 
0101 
0100 
0010 
0001 
+0 
+1 
+2 
+3 
+4 
+5 
+6 
+7 -0 
-1 
-2 
-3 
-4 
-5 
-6 
-7 
0 100 = + 4 
 
1 100 = - 4 
+ 
- 
Notação Sinal e Magnitude 
Desperdício: 2 representações para o número 0. 
- 421 
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26 
 Seja N um número positivo e N o número negativo 
correspondente na representação complemento a um. 
N = (2 - 1) - N 
n 
Notação Complemento a 1 
Exemplo: complemento a um do número +7 
 
 0111 = (+7) 
Método direto: 
 
Se quero o (-7), simplesmente faço o complemento bit a bit do número 
a ser convertido.Isso significa substituir todos “0” por “1” e vice-versa 
 
 0111 → 1000 
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27 
0000
0111
0011
1011
1111
1110
1101
1100
1010
1001
1000
0110
0101
0100
0010
0001
+0
+1
+2
+3
+4
+5
+6
+7-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
-0
0 100 = + 4 
 
1 011 = - 4
+
-
Notação Complemento a 1 
Desperdício: Ainda 2 
representações para o 
número 0. 
-8 421 +1 
Útil somente como 
um tipo de 
operação para o 
sistema digital. 
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28 
 
 Possui uma única representação para o 0 (zero). 
 
 Possui um número negativo a mais que a representação 
complemento a um. 
 
 Representação que é utilizada pelos cálculos da unidade 
de ponto fixo da CPU (aritmética inteira) e em operações 
aritméticas em sistemas digitais. 
 
Notação Complemento a 2 
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29 
0000
0111
0011
1011
1111
1110
1101
1100
1010
1001
1000
0110
0101
0100
0010
0001
+0
+1
+2
+3
+4
+5
+6
+7-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0 100 = + 4 
 
1 100 = - 4
+
-
Notação Complemento a 2 
-8 421 
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30 
Número em complemento a 2 = complemento bit a bit + 1 
 
ou 
 
Número em complemento a 2 = Número em complemento 1 + 1 no bit 
menos significativo (bit mais à direita) 
 
0111 = 1000 + 1 → 1001 (representação de -7) 
 
1001 = 0110 + 1 → 0111 (representação de 7) 
Notação Complemento a 2 
Método direto: 
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Números Reais: Representação em Ponto Fixo 
• A representação em ponto fixo é assim chamada 
 porque a faixa de números que pode representar um 
determinado valor é fixa, ou seja, a posição da vírgula 
é predeterminada. 
 
31 
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Representação de números fracionários 
positivos e negativos em ponto fixo 
• A notação usada em computadores para a representação 
em ponto fixo, é o complemento a 2. 
 
• Não possui dupla representação para o zero. 
 
• Proporciona uma maior velocidade de cálculo se 
comparada às outras duas notações estudadas. 
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Exemplos de número positivo em ponto fixo 
 Representação do número +10,5: 
(reservados 1 bit para sinal, 4 bits para parte inteira e 4 para a fracionária.) 
 
 
 
 Representação do número +34,0625: 
(reservados 1 bit para sinal, 6 bits para parte inteira e 6 para a fracionária.) 
 
 
33 
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Exemplo de número negativo em ponto fixo 
Representação do número -23,75: 
(reservados 1 bit para sinal, 5 bits para parte inteira e 5 para a fracionária.) 
• 23,75 = 01011111000 
• -23,75 (Usando complemento a 2) = 10100001000 
• Verificando: -32+8+0,25 = -23,75 
 
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Limitações da representação em ponto fixo 
• Na aritmética com números representados em ponto fixo, há de se 
ter cuidado para que os resultados estejam ‘dentro’ da faixa fixa 
(números muito grandes ou muito pequenos). Ou seja, é necessário 
que o resultado da operação aritmética feita não extrapole o limite de 
representação dos bits que reservamos tanto para a parte inteira 
como para a parte fracionária. 
 
• Caso contrário as operações produzirão resultados não precisos. 
 
• Altera-se a faixa de representação. 
 
• Caso não se alcance a precisão desejada, busca-se uma solução 
com representação em Ponto Flutuante. 
35 
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Exercícios 
Suponha que sua CPU faça cálculos com 8 bits. 
a) Determine quantos bits que você usaria para a parte inteira 
e para a parte fracionária para atender corretamente a 
representação de cada parcela e do resultado das 
operações nas situações 1, 2, 3 e 4 abaixo: 
b) Represente os números das situações 1, 2, 3 e 4 em ponto 
fixo usando o que você definiu no item a). 
 
1. (+7,75) + (6,25) 
2. (+5,99) – (4,625) 
3. (+12,125) + (4,0125) 
4. (-8,1212) + (0,65) 
36 
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Exercício 1: Resposta 
• +7,75 e +6,25 poderiam ser representados com 4 
bits (incluindo o sinal) para a parte inteira e 4 bits 
para a parte fracionária. 
• Entretanto o resultado da soma dos dois operandos 
vai dar +14,0 que extrapolaria o limite de 
representação dos 4 bits que reservamos para a 
parte inteira. 
• De forma a produzir o resultado correto, nesse 
exercício deveremos representar a parte inteira com 
5 bits e os 3 bits restantes reservaremos para a 
parte fracionária. 
37 
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Exercício 1 - Resposta 
+7,75: 00111110 
+6,25: 00110010 
+14,0: 01110000 
38 
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Exercício 2: Resposta 
• A parte inteira de +5,99 e –4,625 pode ser 
representada no mínimo com 4 bits (incluindo o 
sinal), restando 4 bits para a parte fracionária. 
• O resultado da soma dos dois operandos ainda 
estaria dentro do limite de representação dos 4 bits 
para a parte inteira que reservamos para o 
exercício. 
• Entretanto os 4 bits que reservamos para a parte 
fracionária não serão suficientes para suprir a 
demanda de precisão desejada. 
39 
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Exercício 2 - Resposta 
+5,99: 01011111 (+5,9375) 
–4,625: 10110110 (-4,625) 
+1,365: 00010101 (+1,3125) 
 
• Note que realizamos uma soma normal em 
complemento a 2. 
 
40 
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Exercício 3: Resposta 
• +12,125 e +4,0125 poderiam ser representados 
respectivamente com 5 e 4 bits para a parte inteira 
(incluindo o sinal). A escolha inicial que satisfaça 
ambos os casos é 5 bits para a parte inteira, deixando 
3 bits para a parte fracionária, às custas de perda de 
precisão para o segundo operando. 
• Entretanto o resultado da soma dos dois operandos 
vai dar +16,1375 que extrapolaria o limite de 
representação de 5 bits para a parte inteira que 
reservamos na etapa anterior. 
• De forma a produzir o resultado correto, deveremos 
representar a parte inteira com 6 bits e os 2 bits 
restantes a parte fracionária. Prejudicando ainda mais 
a precisão do resultado. 
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Exercício 3 - Resposta 
+12,125: 00110000 (+12,0) 
+4,0125: 00010000 (+4,0) 
+16,1375: 01000000 (+16,0) 
42 
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Exercício 4: Resposta 
• A parte inteira de -8,1212 e de +0,65 pode ser 
representada no mínimo respectivamente com 5 
bits e 1 bit (incluindo o sinal). 
• O resultado da soma dos dois operandos ainda 
estaria dentro do limite de representação dos 5 bits 
para a parte inteira que reservamos para o 
exercício. 
• Entretanto os 3 bits que reservamos para a parte 
fracionária não serão suficientes para suprir a 
demanda de precisão desejada. 
43 
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Exercício 4 - Resposta 
• –8,1212: 11000000 (-8,0) 
• +0,65: 00000101 (+0,625) 
• –7,4712 : 11000101 (-7,375) 
 
• Note que realizamos uma soma normal em complemento a 2. 
• Observe que o resultado não é preciso, devido à extrapolação 
do limite de representação dos bits que reservamos para a 
parte fracionária. 
44 
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45 
Projeto de Sistemas Digitais: Programação de 
Microprocessadores Vs. Projeto de Circuitos Digitais 
• Microprocessadores é a 
primeira opção para 
implementar um sistema 
digital 
– Fáceis de programar 
– Baratos (menos que $1) 
– Fáceis de comprar. 
I 3 
I 4 
I 5 
I 6 
I 7 
I 2 
I 1 
I 0 
P3 
P4 
P5 
P6 
P7 
P2 
P1 
P0 void main() 
{ 
 while (1) { 
 P0 = I0 && !I1; 
 // F = a and !b, 
 } 
} 
0 
F 
b 
a 
1 
0 
1 
0 
1 
6:00 7:05 7:06 9:00 9:01 time 
Sistema detector de movimentos 
em ambientes escuros 
Microprocessor 
programado 
CircuitoDigital 
Customizado 
1.3 
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46 
Projeto de Sistemas Digitais: Quando 
Microprocessadores Não Satisfazem 
• Para que projetar circuitos digitais 
se consigo projetar com 
microprocessadores de forma 
mais rápida e barata? 
– Microprocessadores podem não 
atender requisitos de tempo. 
– Ou serem muito grandes, ou 
consumir muita energia, etc. 
( a ) 
Micro- 
processor 
(Ler, 
Comprimir, 
e Armazenar) Memória 
Sensor de 
Imagens 
( b ) 
( c ) 
Tempo de execução (em segundos) de tarefas 
básicas de um câmera digital implementada em um 
microprocessador versus um circuito digital 
customizado: 
Q: Quanto tempo de 
execução demanda cada 
uma das soluções? 
a 
5+8+1 
=14 seg 
.1+.5+.8 
=1.4 seg 
.1+.5+1 
=1.6 seg 
Melhor 
Compromisso 
Circuito 
Leitura 
Circuito 
Compressão 
Memória 
Circuito 
Armazenamento 
Sensor de 
Imagens 
Circuito 
Compressão 
Microprocessador
(Armazena) Memória 
Sensor de 
Imagens Circuito 
Leitura 
Tarefa Microprocessador Circuito Digital 
Customizado 
Ler 5 seg 0.1 seg 
Comprimir 8 seg 0.5 seg 
Armazenar 1 seg 0.8 seg