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Objetivo Geral:

Fornecer ao aluno os conceitos básicos sobre o funcionamento e o projeto dos circuitos digitais utilizados na implementação de sistemas computacionais em hardware, para construir a base teórica necessária ao bom aproveitamento das disciplinas da linha de hardware, de sistemas operacionais e de redes de computadores.

1. Introdução aos Sistemas Digitais. Variáveis analógicas e variáveis discretas. Conceito e exemplos de sistemas digitais. Visões do projeto e níveis de abstração.
2. Álgebra Booleana e Circuitos Lógicos. Funções lógicas, representações canônicas, propriedades e teoremas da álgebra Booleana, minimização, portas lógicas e circuitos lógicos. Circuitos de dois níveis e circuitos multinível.
3. Implementação de circuitos lógicos. Noções sobre a tecnologia MOS. Transistores NMOS e PMOS: funcionamento simplificado. Estrutura e funcionamento dinâmico simplificado de portas lógicas NMOS, PMOS e CMOS estáticas. Análise da evolução da tecnologia MOS: aspectos da fabricação e consumo de energia. Mapeamento tecnológico de funções Booleanas. Atraso de
resposta das portas lógicas, formas de onda e diagramas de tempo.
4. Circuitos (Máquinas) combinacionais. Circuitos de Interconexão: seletores (multiplexadores) e decodificadores. Circuitos aritméticos: o meio somador (half-adder) e o somador completo (full-adder). O somador binário ripple-carry. O somador-subtrator (para números binários em complemento de 2). Multiplicação por somas e deslocamentos. O multiplicador direto. Operadores avançados: somadores e multiplicadores rápidos. Outros operadores. Desempenho dos circuitos aritméticos.
5. Circuitos (Máquinas Seqüenciais). Estrutura, funcionamento dinâmico e aplicações de latches SR, SR síncrono e D. Estrutura, funcionamento dinâmico e aplicações de flip-flops D mestre-escravo, D (disparado pela borda), JK e T. Flip-flops com set e reset assíncronos. Estrutura, funcionamento dinâmico e aplicações de registradores de armazenamento, contadores (incrementadores
e decrementadores) e registradores deslocadores (shifters). Análise e projeto de máquinas de estados finitos (FSM): modelos de Mealy e Moore.
6. Blocos de Memória. Estrutura e funcionamento de bancos de registradores (register files), memórias RAM e memórias ROM. Noções de hierarquia de memória.
7. Implementação de Sistemas Digitais. Hierarquia de projeto. Noções da linguagem de descrição de hardware VHDL. Fluxo de projeto para implementação completa de um ASIC. Dispositivos programáveis FPGA.

Bibliografia Básica:

• TOCCI, Ronald J. Sistemas Digitais: princípios e aplicações. 10 Ed. São Paulo Pearson, 2007
• BROWN, Stephen, VRANESIC, Zvonko. Fundamentals of Digital Logic With VHDL Design. Boston: Mc graw Hill, 2005
• SANDIGE, Richard S. Digital Design Essentials. Upper Saddle River: Prentice Hall, 2001.

Bibliografia Complementar:

• DEWEY, Allen M. Analysis and Design of Digital Systems with VHDL. Boston: ITPPWS, 1997.
• WAGNER, Flávio et al. Fundamentos de Circuitos Digitais. Porto Alegre: Bookman, 2006.
• PEDRONI, Volnei A. Circuit Design with VHDL. Cambridge: MIT, 2004.
• MANO, M. Morris. Digital Design. 3th ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 2002.
• HARR, Randolph E. STANCULESCU, Alec G. Applications of VHDL to Circuit Design. Boston: Kluwer, 1991.