DC-UFRPE/Bacharelado em Ciência da Computação/Circuitos Digitais

Programa da Disciplina

Nome:	CIRCUITOS DIGITAIS
Código:	14063
Departamento:	Departamento de Computação (DC)
Área:	Computação
Carga-horária total:	60 horas
Créditos:	4
Pré-requisitos:	Não existem Pré-Requisitos para esse Componente Curricular.

Ementa

• Bases numéricas: princípio de funcionamento e padrões de representação.
• Representações de números inteiros e fracionários nos sistemas digitais: representação em complemento a dois, em ponto-fixo e em ponto-flutuante.
• Eletrônica básica: circuitos elétricos e circuitos eletrônicos básicos.
• Implementação de portas lógicas com transistores e diodos.
• Famílias lógicas.
• Circuitos lógicos combinacionais: análise e síntese.
• Circuitos lógicos sequenciais: análise e síntese.
• Flip-flops, registradores, e memórias.
• Osciladores e relógios.
• Dispositivos lógicos programáveis.
• Introdução aos sistemas digitais.
• Implementação e análise de circuitos contadores, geradores de código e autômatos finitos.
• Linguagens de Descrição de Hardware (HDL), Padrões de codificação de projeto em linguagens de descrição de hardware.
• Modelagem e implementação de circuitos lógicos sequenciais e combinacionais por meio do uso de linguagens de descrição de hardware.
• Introdução à arquitetura de computadores.

Objetivos

Apresentar aos alunos conceitos fundamentais dos circuitos digitais tais como:

• Bases numéricas
• Álgebra booleana
• Portas lógicas básicas
• Metodologia de Projeto e análise de circuitos lógicos combinacionais
• Simplificação de circuitos lógicos combinacionais utilizando métodos algébricos e mapas de Karnaugh
• Projeto de circuitos lógicos sequenciais
• Tecnologias de fabricação dos circuitos digitais
• Linguagens de descrição de hardware (HDL)
• Introdução ao projeto de circuitos digitais complexos por meio do uso de linguagens de descrição de hardware (HDL).
• Introdução aos princípios básicos de funcionamento e estratégias de projeto dos processadores.

Conteúdo

1. Sistemas de Numeração
   1. Bases binária, octal e hexadecimal
   2. Representação e operação de números em complemento a dois
   3. Representação de números reais nas notações de ponto fixo e de ponto flutuante
2. Revisão de Eletricidade Básica e Introdução aos circuitos eletrônicos
   1. Lei de Ohm
   2. Princípio de funcionamento dos Semicondutores
3. Circuitos Lógicos Combinacionais
   1. Álgebra Booleana
   2. Funções e portas lógicas básicas
   3. Tabela Verdade
   4. Expressões Booleanas
   5. Teoremas Booleanos
   6. Teorema de deMorgan
   7. Universalidade das portas NAND e NOR
   8. Simbologia Alternativa para portas lógicas
   9. Projeto e simplificação de circuitos lógicos combinacionais
   10. Aplicação de tabela verdade no projeto de circuitos lógicos combinacionais
   11. Equações booleanas e suas aplicações nas implementações de circuitos lógicos combinacionais
   12. Simplificação de circuitos lógicos combinacionais

1. Circuitos Lógicos Sequenciais
   1. Latchs
   2. Características dos Pulsos digitais e sinais de clock
   3. Flip-flops SR, JK, D e T
   4. Entradas síncronas e assíncronas dos flip-flops
   5. Problemas de temporização e sincronismo com flip-flops
   6. Aplicações com flip-flops
   7. Circuitos Osciladores
   8. Dispositivos Schmitt-trigger
   9. Projeto e análise de circuitos sequenciais
   10. Projeto e análise de circuitos sequenciais
   11. Famílias Lógicas e Circuitos Integrados
       1. Família lógica TTL (Transistor Bipolar)
       2. Família lógica CMOS (Transistor de Efeito de Campo)
       3. Tecnologias de acoplamento
       4. Portas de transmissão CMOS
       5. Interfaceamento de Cis
       6. Circuitos Lógicos MSI
   12. Matrizes de Portas Lógicas Reconfiguráveis em Campo (FPGA)
   13. Linguagem de descrição de hardware (HDL)
       1. Introdução
       2. Arquitetura Interna de um FPGA
   14. Introdução aos Microprocessadores
       1. Arquitetura interna de um microprocessadores
       2. Estratégia de projeto e implementação dos elementos internos de um microprocessador
   15. Projeto prático – Implementação de um microprocessador básico utilizando a linguagem Verilog

Bibliografia Básica

1. TOCCI, Ronald J.; WIDMER, Neal S. Sistemas digitais: princípios e aplicações. 11ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2007.
2. VAHID, Frank. Sistemas Digitais Projetos, Otimização e HDL. 1 ed. Porto Alegre: Bookman Companhia Editora, 2008

Bibliografia Complementar

1. Thomas, D. E.; Moorby, Philip R.: Verilog Hardware Description Language , 5ed. New York, Kluwer Academic Publishers, 2002
2. IDOETA, Ivan V; CAPUANO, Francisco G. Elementos de eletrônica digital. 40. ed. São Paulo: Érica, 2008.
3. FLOYD, Thomas L. Sistemas Digitais Fundamentos e Aplicações. 9ed..Porto Alegre: Bookman Companhia Editora, 2007
4. CARRO, Luigi. Projeto e prototipação de sistemas digitais. Porto Alegre: Editora da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2001.