Programação
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Primeira aula da disciplina, com apresentação do laboratório e das normas gerais.
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As disciplinas de laboratório de sistemas digitais visam dar ao estudante noções básicas de laboratório como acompanhamento do curso teórico (entender os princípios da tecnologia digital aplicada) e abordar, de maneira introdutória, os diferentes aspectos práticos relacionados com a utilização de circuitos lógicos digitais (eletrônica digital). Essa apostila introdutória tem por objetivo apresentar ao aluno os equipamentos, características experimentais dos circuitos utilizados na eletrônica digital e que não foram vistos na teoria.
Este material foi preparado pela Profa. Luiza Maria Romeiro Codá, do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da EESC/USP.
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Aprender a utilizar os equipamentos de instrumentação do laboratório.
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Circuitos Combinacionais - Circuitos Lógicos, Aritméticos e Multiplexadores
Objetivos:Utilizar conceitos de Lógica Digital para implementação de uma Unidade Lógica-Aritmética.
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Descrever, de forma sucinta, o funcionamento de um somador: teoria, soma em complemento de 2, equações booleanas, estrutura lógica, implementação modular, etc., e de um multiplexador: teoria, equações booleanas, estrutura lógica, implementação modular, etc.
Considerando o uto de componentes TTL (Família 7400), presentar o esquemático, custo total do circuito lógico e lista de materiais para implementar uma ULA de 4 bits que tenha como saída, além do resultado descrito na Tabela 1, um flag de zero.
Tabela 1- Conjunto de operações da ULA
ALU_Control2:0
Função
000
A and B
001
A or B
010
A + B
011
Não usado
100
A and not B
101
A or not B
110
A – B
111
SLT
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Implementação, teste e simulação.
Nesta parte da prática vocês terão que montar a ULA de 4 bits proposta. Para isso, vocês terão à disposição os seguintes componentes:
- 7408
- 7425
- 7432
- 7483
- 7486
- GAL22V10
O componente GAL22V10 é um dispositivo reconfigurável do tipo PAL e seu uso será explicado em aula.
Para compreender melhor a escolha de um dos componentes acima, desenvolva a expressão booleana para o circuito da figura abaixo:
Planejem a montagem em protoboard da ULA com os componentes acima, para agilizar a montagem na aula.
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Arquivos de configuração e simulação da GAL22V10 para o WINCUPL. A pinagem está no arquivo MUX4X1.DOC
- 7408
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Apresenta o histórico da evolução de dispositivos programáveis e a descrição dos dispositivos:
PLA (Programmable Logic Array ),
PAL (Programmable Array Logic ),
CPLD's (Complex Programmable Logic Devices )
FPGA (Field Programmable Gate Array )
Tutorial básico para a ferramenta QUARTUS II.
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Implementar a ULA com 8 bits utilizando o Quartus II.
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Circuitos Sequenciais - Registradores e Contadores
Objetivos:
Implementar circuitos contadores com carga paralela e registradores paralelos.Descrever, de forma sucinta, a diferença de funcionamento de um contador assíncrono e de um contador assíncrono, considerando: teoria, equações booleanas, estrutura lógica, implementação modular, etc.
Mostrar, por meio de K-Maps e Álgebra de Boole como implementar um contador síncrono binário de 4 bits utilizando apenas FF tipo D.
Apresentar, também, o esquemático: dos registradores implementados (MDR - Memory Data Register, A, B e ALUOut), do PC e do Banco de Registradores. Considere que o barramento de dados é de 8 bits.
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Neste relatório deverão ser apresentados os resultados da segunda parte. No relatório deverá constar:
- Conceitos teóricos de registradores, incluindo paralelo e seriais
- Implementação de Circuitos Registradores Paralelos com Clock Enable e Parallel Load
- Conceitos Teóricos de Contadores Síncronos e Assíncronos
- Esquemático dos Registradores, individualmente
- Esquemático final do Contador PC implementado
- Conceitos teóricos de registradores, incluindo paralelo e seriais
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Circuitos sequenciais: Máquinas de estados
Objetivos:
Implementar uma máquina de estados para realizar o controle síncrono dos módulos implementados anteriormente. -
PROJETO FINAL: PROCESSADOR
Objetivos:
Integrar todos os componentes desenvolvidos para a implementação de um processador no kit MercurioIV.Procedimentos:
Descompacte o arquivo "Módulo Principal" (MIPS_Quartus32_Slot.zip) na mesma pasta do seu projeto. Todos os arquivos deverão estar na mesma pasta. Abra o projeto "MIPS_Quartus" e inclua seus componentes nos devidos locais, fazendo a correta ligação.