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Arquitetura e Organização de
Computadores I
Aula 05
Unidades Funcionais Básicas
Prof. Adriano Zanuz
2
Circuitos Combinacionais
• Circuitos que não possuem memória
• Suas saídas são função única e exclusivamente das
entradas
• Exemplos: Multiplexador, Decodificador, Somador,
Subtrator, ULA
3
Multiplexador
• Funciona como um seletor. De acordo com o valor de
seleção SEL (0 ou 1), a saída recebe um dos valores de
entrada.
MUX
0 1
SEL
E0 E1
SAÍDA
SAÍDA = E0
0 1
SEL = 0
E0 E1
0 1
SEL = 1
E0 E1
SAÍDA = E1
funcionamento
4
Multiplexador
• Estrutura interna de um multiplexador
MUX
0 1
SEL
E0 E1
SAÍDA
estrutura
interna
5
Decodificador
• Apresenta n bits na entrada e 2n
bits na saída
• Somente uma saída é ativada para cada uma das
combinações de entrada
E0 E1 S0 S1 S2 S3
0 0 1 0 0 0
0 1 0 1 0 0
1 0 0 0 1 0
1 1 0 0 0 1
6
Decodificador
• Estrutura interna de um decodificador 2:4
estrutura
interna
7
Somador
• O somador de 1 bit
funciona como uma
célula de soma a partir da
qual é possível se fazer
somadores de vários bits
Vem
Um
A B S Vai Um
0 0 0 0 0
0 0 1 1 0
0 1 0 1 0
0 1 1 0 1
1 0 0 1 0
1 0 1 0 1
1 1 0 0 1
1 1 1 1 1
• Tabela-Verdade
+
A B
Vem UmVai Um
S
8
Somador
• Estrutura interna de um somador de 1 bit
estrutura
interna
+
A B
Vem UmVai Um
S
9
Subtrator
• Pode-se fazer uma célula de subtração com com 1
somador de 1 bit e um inversor
+
A B
Vem UmVai Um
S
S = A – B
S = A + (-B)
S = A + B + 1
O Vem Um do bit menos
significativo da subtração
recebe 1
10
Unidade Lógico-Aritmética
• A ULA efetua operações aritméticas (soma, subtração,
etc.) e operações lógicas (NOT, OR, AND, etc.). A
operação a ser realizada é escolhida através de linhas
de seleção.
ULA
X Y
Linhas de seleção
da operação desejada
SAÍDA
11
Unidade Lógico-Aritmética
• Ex. ULA de 1 bit com operações de SOMA,
SUBTRAÇÃO, NOT, AND e OR.
+
A B
VEVA
S
00 01 10 11
MUX
0 1
MUX
X Y
NEGA Y
VEM UM
S1
S0
SAÍDA
VAI UM
12
Exercícios
1. Implemente usando portas lógicas um decodificador
3:8.
2. Implemente um multiplexador 4:1 usando apenas
multiplexadores 2:1.
3. Apresente uma implementação alternativa para o
somador de 1 bit mostrado.
4. Usando 4 ULAs de 1 bit construa uma ULA capaz de
efetuar operações de OR, AND, NOT, soma e subtração
sobre dois operandos de 4 bits.
5. Faça uma tabela mostrando como devem ser setados
os valores das linhas de controle da ULA do exercício
anterior (Nega Y, Vem Um, S1, S0) para seleção das
operações lógicas e aritméticas desejadas.

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Arquitetura de Computadores

  • 1. Arquitetura e Organização de Computadores I Aula 05 Unidades Funcionais Básicas Prof. Adriano Zanuz
  • 2. 2 Circuitos Combinacionais • Circuitos que não possuem memória • Suas saídas são função única e exclusivamente das entradas • Exemplos: Multiplexador, Decodificador, Somador, Subtrator, ULA
  • 3. 3 Multiplexador • Funciona como um seletor. De acordo com o valor de seleção SEL (0 ou 1), a saída recebe um dos valores de entrada. MUX 0 1 SEL E0 E1 SAÍDA SAÍDA = E0 0 1 SEL = 0 E0 E1 0 1 SEL = 1 E0 E1 SAÍDA = E1 funcionamento
  • 4. 4 Multiplexador • Estrutura interna de um multiplexador MUX 0 1 SEL E0 E1 SAÍDA estrutura interna
  • 5. 5 Decodificador • Apresenta n bits na entrada e 2n bits na saída • Somente uma saída é ativada para cada uma das combinações de entrada E0 E1 S0 S1 S2 S3 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1
  • 6. 6 Decodificador • Estrutura interna de um decodificador 2:4 estrutura interna
  • 7. 7 Somador • O somador de 1 bit funciona como uma célula de soma a partir da qual é possível se fazer somadores de vários bits Vem Um A B S Vai Um 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 • Tabela-Verdade + A B Vem UmVai Um S
  • 8. 8 Somador • Estrutura interna de um somador de 1 bit estrutura interna + A B Vem UmVai Um S
  • 9. 9 Subtrator • Pode-se fazer uma célula de subtração com com 1 somador de 1 bit e um inversor + A B Vem UmVai Um S S = A – B S = A + (-B) S = A + B + 1 O Vem Um do bit menos significativo da subtração recebe 1
  • 10. 10 Unidade Lógico-Aritmética • A ULA efetua operações aritméticas (soma, subtração, etc.) e operações lógicas (NOT, OR, AND, etc.). A operação a ser realizada é escolhida através de linhas de seleção. ULA X Y Linhas de seleção da operação desejada SAÍDA
  • 11. 11 Unidade Lógico-Aritmética • Ex. ULA de 1 bit com operações de SOMA, SUBTRAÇÃO, NOT, AND e OR. + A B VEVA S 00 01 10 11 MUX 0 1 MUX X Y NEGA Y VEM UM S1 S0 SAÍDA VAI UM
  • 12. 12 Exercícios 1. Implemente usando portas lógicas um decodificador 3:8. 2. Implemente um multiplexador 4:1 usando apenas multiplexadores 2:1. 3. Apresente uma implementação alternativa para o somador de 1 bit mostrado. 4. Usando 4 ULAs de 1 bit construa uma ULA capaz de efetuar operações de OR, AND, NOT, soma e subtração sobre dois operandos de 4 bits. 5. Faça uma tabela mostrando como devem ser setados os valores das linhas de controle da ULA do exercício anterior (Nega Y, Vem Um, S1, S0) para seleção das operações lógicas e aritméticas desejadas.