3. Circuitos Lógicos

Question 1

O que é um glitch?

Answer 1

É o que acontece quando apenas uma mudança da entrada produz mais do que um mudança na saída.

Ou seja, variações rápidas e imprevistas.

Question 2

O que caracteriza um multiplexador?

Quantas entradas tem? Quantas saídas tem?

O que são entradas de seleção?Quantas são as entradas de seleção?

Answer 2

Um multiplexer é um circuito com N entradas de dados e 1 saída, e com log2N entradas de seleção
que especificam qual das entradas liga à saída. • Um Mux 2:1 tem 2 entradas de dados, uma entrada de
seleção e uma saída.

Tem N entradas e uma saída.

As entradas de seleção são entradas que especifícam qual das entradas liga à sáida.

Question 3

Ecreva a tabela de um Mux 2:1. Com:

D0-0
D1-1

E saída Y

Answer 3

No caderno.

Question 4

Quais são as características de um multiplexer com uma porta tristate?

Answer 4

Uma porta tristate, pode ser descrita de modo simplista como
uma porta de admite um terceiro estado isto é ela pode ter à
saída o estado lógico ‘0’, ‘1’ ou ‘alta impedância’.

É um multiplexer que além de admitir como saída 0 e 1, passa a admitir um novo estado: “Alta Impedância”.

Question 5

Quais são as características de um descodificador?

Answer 5

Um descodificador é um circuito com N entradas e 2^N
saídas.

Em cada instante está ativa a saída correspondente
ao número que está representado na entrada.

Só está ativa uma saída em cada instante;

O descodificador é um circuito necessário por
exemplo para aceder a memórias, uma vez que permite selecionar a célula a partir do seu endereço.

Question 6

Como é a tabela de verdade para um descodificador geral?

Answer 6

Cada saída corresponde a uma entrada, ou seja, para cada entrada só existe uma saída possível.

Question 7

Como implementariamos ,por exemplo, o operador XNOR com recurso a um descodificador?

Answer 7

Por exemplo o operador XNOR, dado por, Y = (AB + ~(AB)), é facilmente implementado por um descodificador.

Isto porque o descodificador tem as saídas bem definidas, logo podemos escolher quais das mesmas queremos usar para implementar o operador XNOR.

Neste caso usamos só uma porta OR para juntar estas duas saídas do descodificador.

Question 8

Como funciona um somador de 1 bit?

Answer 8

Sabemos que numa adição binária, em cada coluna, se separarmos a soma assim, vamos ter duas entradas, ou seja, os valores dos números, em binário, e depois duas saídas, uma de carry e uma de resultado.

Ou seja, se os números se escreverem assim:

A1, A2, A3,…
B1, B2, B3,…

Então as entradas são: An e Bn
As saídas são: Cn e Yn

Yn - Resultado da soma
Cn - Carry out

Question 9

Como funciona um somador de N bits?

Answer 9

Numa implementação onde se usem N somadores de 1 bit:

O primeiro somador recebe o primeiro bit de cada número binário e faz a soma, da qual resulta um resultado e um carry out.

Esse resultado e esse carry out são então passados para o somador seguinte e assim sucessivamente.

Question 10

Qual a desvantagem de implementar um somador de N bits com somadores de q bit?

Answer 10

Os tempos de atraso propagam-se porque cada somador está à espera do resutado do anterior.

Question 11

O que são circuítos sequênciais?

Answer 11

Circuitos sequenciais são aqueles em que a saída depende do
valor atual e do valor passado das entradas.

Ou seja, têm memória.

Question 12

Como funciona um circuito bi-estável?

Answer 12

Funcionam, e armazenam informação dessa mesma maneira, como uma loop perpétua que nega e renega o valor que se pretende guardar.

Num feedback positivo, uma vez que reforça o valor que estiver guardado.

Question 13

Para que serve a Latch RS?

Qual é a sua única falha?

Answer 13

Com os parâmetros de Reset e Set podem usar um circuito bi-estável para guardar ou manter valores em memória por assim dizer.

A sua única falha é o facto de que no estado de R=1 e S=1 Q = ~Q o que é impossível.

Question 14

Como funciona a Latch D?

Answer 14

Tem duas entradas, a entrada D, ou a entrada de dados, e a entrada CLK, que diz quando é que esses dados são escritos.

Esta latch funciona da seguinte maneira, dado um valor Q, o qual queremos guardar, quando CLK tem o valor 1 o valor de Q(valor na memória, por assim dizer) assume o valor do input D.

Quando CLK tem o valor de 0 vai guardar o valor anterior, evitando assim o estado inválido.

Ou seja, só podemos alterar o estado com o CLK (Clock com o valor 1).

Question 15

Como funciona a Flip-Flop D, comparando com a Latch D?

Answer 15

A Flip-Flop D apenas deixa alterar o estado Q, quando existem mudanças ascendentes do CLK, ou seja, quando este passa de 0 para 1.

Ao passo que a Latch D permite trocas do estado de Q quando o CLK está no estado 1.

Question 16

Como armazenaríamos N bits de informação?

Answer 16

Poderíamos agrupar uma série de Flip-Flops D, os quais partilham o mesmo CLK.

Question 17

Quais são as características da memória DRAM?

Answer 17

O bit é armazenado num condensador, ou seja, este ou tem uma carga ou não tem, ou seja, ou tem o valor 1 ou não tem o valor 1.

O condensador tem o problema de não conseguir guardar para sempre a carga, ou seja, depois de um determinado tempo, volta sempre a zero.

O que torna esta memória dinâminca é o facto de que a carga tem de ser reposta antes que perca o seu valor. Ou seja o valor tem de ser re-escrito.

Sempre o valor é lido é extraído fisicamente do condensador, o que implica que terá de ser reposto.

Question 18

Quais são as características da memória SRAM?

Answer 18

O bit é guardado em inversores acoplados, aqueles que estão presentes nos circuitos bi-estáveis.

O valor é guardado sempre que a alimentação esteja presente.

É estática porque não precisa de ser re-escrita periodicamente.

A desvantagem é o número elevado de transistores necessários para o seu funcionamento.

Question 19

Como funcionam os arrays de memórias bi-dimensionais?

Qual a Depth (número de palavras)?

Quantos bits tem cada palavra?

Qual o tamanho total da memória?

Answer 19

É composto por células de 1 bit, conta com N bits de endereço e M bits de dados.

Podemos guardar 2^N palavras.

Cada palavra tem M bits.

O tamanho total é de 2^N*M

Question 20

Num array de memória qual é o espaço de endereçamento?

Answer 20

É o mesmo que o número de palavras. Ou seja, 2^N.

Question 21

Num array de memória o que é a endereçabilidade?

Answer 21

É o número de bits em cada um dos endereços, ou seka, é dado pelo tamanho de cada um dos endereços, logo é dado por M.

Question 22

Quais são as características de um endereço?

Answer 22

O endereço é um número único, que serve para identificar a posição em memória, são escritos sequencialmente, começando no 0.

Question 23

O que é o espaço de endereçamento?

Answer 23

É a gama total de endereços que o CPU consegue referênciar. Depende do número endereços de barramento que o processador tem.

Question 24

O que é o espaço de endereçamento?

Answer 24

É a gama total de endereços que o CPU consegue referênciar. Depende do número endereços de barramento que o processador tem.

Question 25

Um CPU com um barramento de endereços de 16 bits, qual será a gama de endereços que poderá acessar?

Answer 25

De 0x0000 até 0xFFFF, ou seja, de [0, 2^(16)-1]

Question 26

Um CPU com um barramento de endereços de 16 bits, qual será a gama de endereços que poderá acessar?

Answer 26

De 0x0000 até 0xFFFF.

Ou seja, de [0, 2^(16)-1]

Question 27

Como funcionam as operações de escrita e leitura?

Answer 27

Passa a haver um novo sinal, o Write Enable, cujo objetivo é dizer ao array o que deve fazer, se deve escrever ou se deve ler.

Se o WE = 1, então vamos escrever, ou seja, o que estiver nas linhas Data passa a ficar no endereço específicado.

Se WE = 0, então vamos ler, o que estiver no endereço é transmitido para as linhas data.

Question 28

Para que serve o Chip Enable?

Answer 28

Serve para ligar a memória por assim dizer, ou melhor ligar a memória ao exterior.

Question 29

O que acontece, entrando com mais detalhe, na leitura de memória?

Answer 29

1. O CE é ativado.
2. O endereço é colocado no barramento de endereços.
3. Envia o sinal de leitura.
4. A memória dá load dos dados para o barramento de dados.

Question 30

O que acontece, entrando com mais detalhe, na escrita de memória?

Answer 30

1. O CE é ativado.
2. O endereço é colocado no barramento de endereços.
3. O valor a ser escrito é colocado no barramento de dados.
4. Só depois é que é ativo o sinal de Write na memória.

Question 31

Como é o funcionamento de uma só célula de memória?

Answer 31

Dentro da célula existe a wordline e a bitline.

Se a wordline estiver ativa, então, numa operação de escrita, e com um bit 1 para ser guardado, então a bitline irá guardar o valor 1.

Se a wordline não estiver ativa, então independentemente do valor que pretendemos guardar, a bitline terá o valor de alta impedância, ou Z, que quer apensa dizer que não foi escolhida pela wordline para ser lida.

Question 32

Como se dá a leitura de dados? Numa célula com 2 bits de endereço e 3 bits de dados?

Answer 32

Recebemos um endreço, o qual é descondificado no decoder 2:4.

Daí é ativa a wordline que corresponde ao endereço pedido, ou seja, todas as outras ficam em estado de açta impedância.

Os stored bits são enviados para a Data através da bitline.

Question 33

Como funciona uma máquina de estados?

Answer 33

É um circuito no qual são admitidos vários estados possíveis.

O estado atual é guardado num registo, com recurso a flip-flops

O estado só muda com a transição do relógio.

Question 34

Quais são as regras de composição de circuitos sequênciais?

Answer 34

1. Cada elemento do circuito ou é um registo (armazena dados) ou é um circuito combinatório.
2. Pelo menos um elemento do circuito é um registo.
3. Todos os registos partilham do mesmo relógio.
4. Todos os caminhos cíclicos têm de conter pelo menos um registo.

Question 35

Como são caracterizadas as máquinas de estado síncronas ou de Moore?

Answer 35

A saída só depende do estado atual, ou seja os estados passados não podem influênciar a saída da máquina.

Logo só existe uma mudança na saída quando se dá uma mudança de estado.

Tudo muda ao mesmo tempo.

Question 36

Como são caracterizadas as máquinas de estado assíncronas ou de Mealy?

Answer 36

A saída depende do estado atual e das entradas.