Universidade do Minho -
Dep. Informática
Sistemas Digitais I - Lic. Engª Sistemas e Informática - 2ºano - 2002/03
2001/02
- Equipa docente
Listagem dos docentes da disciplina e modos de os contactar.
- Objectivos
Definição sumária dos objectivos da disciplina.
- Programa
Programa proposto para o semestre, quer em termos de sessões teóricas, quer teórico-práticas.
- Bibliografia
Lista da documentação necessária para um acompanhamento eficaz da disciplina. Inclui ficheiros com
acetatos das aulas teóricas e módulos das sessões laboratoriais.
- Avaliação
Metodologia de avaliação adoptada, e sua implementação ao longo do semestre.
- TPCs
Lista dos trabalhos para casa propostas e sua data de entrega.
- Sumários
Listagem dos sumários das aulas teóricas, a construir ao longo do semestre, e
com eventuais links para locais com informação relevante.
Equipa docente
Docente responsável pela disciplina e pela leccionação teórica:
- João Miguel Fernandes (Prof. Auxiliar)
email: jmf ARROBA di PONTO uminho PONTO pt
Horário de atendimento: 3ª feira, das 14h00 às 17h00 e 6ª feira das 17h00 às 20h00.
Docentes responsáveis pela leccionação teórico-prática:
- João Miguel Fernandes
- António Joaquim Esteves (Prof. Auxiliar)
email: esteves ARROBA di PONTO uminho PONTO pt
Horário de atendimento: 3ª feira, das 14h00 às 17h00 e 5ª feira das 14h00 às 15h00.
Objectivos
A disciplina que antecedeu esta - Arquitectura de Computadores I - teve como
principal objectivo fornecer os principais instrumentos de análise ao funcionamento
de um computador, com ênfase no interface entre o processador - o principal componente
de um computador - e os programas desenvolvidos em HLL.
As disciplinas de Sistemas Digitais foram introduzidas no curso de LESI com o principal
objectivo de mostrar como são construídos os computadores e respectivos periféricos no
nível de abstração imediatamente abaixo do da sua arquitectura. Por outras palavras, têm
como objectivo disponibilizar as ferramentas necessárias à análise e projecto físico de
computadores (e respectivos interfaces), enquanto sistemas baseados em circuitos electrónicos
digitais, com ênfase no nível de abstracção do sistema digital. Este nível não se debruça
na componente electrónica dos sistemas - da área da microelectrónica - mas tão somente nos
blocos funcionais baseados nesses circuitos que manifestam uma dada funcionalidade e
comportamento.
Esta primeira disciplina de Sistemas Digitais I visa essencialmente dotar os estudantes
das ferramentas indispensáveis à análise e síntese de sistemas digitais - a
especificação, a implementação e o teste de sistemas - usando sempre que possível como casos
de estudo exemplos retirados da organização dos computadores e respectivos periféricos.
Programa proposto (tópicos)
- Álgebra Booleana
- sinais binários,
- circuitos combinatórios vs. sequenciais,
- portas lógicas (AND, OR, NOT, NAND, NOR),
- axiomas,
- teoremas,
- princípio da dualidade,
- representações de circuitos digitais (tabelas de verdades, somas canónicas,
produtos canónicos, somatório de mintermos, produtório de maxtermos).
- Sistemas de Numeração
- sistemas numéricos posicionais,
- números binários, octais e hexadecimais,
- conversões entre bases,
- adição de números binários,
- representação de números negativos,
- adição e subtração em complemento para 2,
- códigos de Gray.
- Princípios de Sistemas Combinacionais
- análise de circuitos,
- síntese de circuitos,
- manipulação de circuitos,
- minimização de circuitos,
- mapas de Karnaugh.
- hazards.
- Linguagem VHDL
- origem da linguagem,
- fluxo de projecto com HDLs,
- entidades e arquitecturas,
- tipos de dados,
- funções e procedimentos,
- bibliotecas e pacotes,
- representação estrutural,
- representação data-flow (fluxo de dados),
- Questões Práticas de Sistemas Combinacionais
- PLDs
- descodificadores,
- descodificadores de 7 segmentos,
- codificadores,
- mutiplexadores,
- circuitos XOR e detectores de paridade,
- comparadores,
- somadores, subtractores e ALUs,
- multiplicadores.
- Princípios de Sistemas Sequenciais
- conceito de estado,
- elementos bi-estáveis,
- latches e flip-flops,
- latch S-R e D,
- flip-flops D, S-R, J-K e T,
- concepção de máquinas de estados finitos.
- Questões Práticas de Sistemas Sequenciais
- contadores,
- shift-registers.
- Tópicos Avançados
- ROMs,
- RAMs,
- CPLDs,
- FPGAs.
Bibliografia
A disciplina Sistemas Digitais I vai seguir essencialmente o livro:
"Digital Design Principles and Practices", John F. Wakerly, Prentice-Hall International, 2000. A empresa editora do livro tem disponível uma
página Web com mais informação sobre o livro. O autor do livro disponibiliza igualmente uma página Web sobre o livro.
Existem 13 cópias deste livro nas bibliotecas da U.M. (12 em Gualtar e 1 em Azurém) [informação obtida no dia 20/Fev/2002].
Bibliografia complementar recomendada para leitura adicional:
- M. Morris Mano, "Digital Design", Prentice-Hall International, 1997.
- Randy H. Katz, "Contemporary Logic Design", The Benjamin/Cummings Publishing Company, 1993.
- Daniel D. Gajski, "Principles of Digital Design", Prentice-Hall, 1997.
As aulas teóricas serão leccionadas à base de acetatos (formato PowerPoint), a maioria dos
quais foi produzida com base no livro recomendado.
Os respectivos ficheiros, em formato PDF, foram actualizados em 23/Maio/2003 e são aqui disponibilizados,
por forma a permitir aos alunos um melhor acompanhamento das aulas.
As aulas teórico-práticas serão leccionadas com base no guia prático,
que se encontra dividido em 7 módulos:
- Módulo 1: Implementação de sistemas digitais com componentes TTL
- Módulo 2: Representação de sistemas digitais
- Módulo 3: Representações canónicas em SOP e POS
- Módulo 4: Mapas de Karnaugh
- Módulo 5: Introdução à linguagem VHDL
- Módulo 6: Descrição e simulação em VHDL: ALU do MIPS
- Módulo 7: Sistemas sequenciais
Avaliação
A disciplina de Sistemas Digitais I está organizada em aulas teóricas (2*1h/sem) e em sessões
práticas laboratoriais (1*3h/sem). A frequência às aulas teóricas e às sessões laboratoriais não é
obrigatória, mas é FORTEMENTE recomendada.
As aulas teóricas são utilizadas para se transmitirem os conceitos necessários à compreensão da
matéria. O material leccionado nestas aulas é encadeado, pelo que se torna indispensável o seu
regular acompanhamento. As sessões práticas e laboratoriais têm por objectivo aplicar no laboratório
conceitos adquiridos nas aulas teóricas.
A forma de avaliação da disciplina é a seguinte:
- Serão apresentados, nas aulas teóricas, 5 TPCs que deverão ser resolvidos individualmente.
Os enunciados dos TPCs serão igualmente colocados nestas páginas, logo após o seu anúncio na aula teórica.
- Os TPCs serão classificados com 0 ou 1, podendo qualquer TPC ser objecto de discussão presencial.
- A entrega da resolução de cada TPC, deverá ocorrer, uma semana depois, igualmente na aula teórica.
- Findo este prazo, serão aceites TPCs até uma semana depois do prazo estabelecido, embora, nessas
circunstâncias, a nota seja 0.
- Em qualquer dos casos, os TPCs deverão ser entregues apenas ao professor das aulas teóricas.
- Não serão aceites entregas de trabalhos de terceiros.
- A entrega de menos de 4 TPCs implica a não admissão a exame.
- O exame (20 valores) é constituído tipicamente por questões de índoles teórica (10 v.) e prática (10 v.).
- Classificações no exame (e não finais) entre 8.0 e 9.5 valores possibilitam a realização de uma
prova oral, onde o aluno tem a oportunidade de demonstrar que a classificação obtida na prova escrita
não corresponde ao seu nível real de conhecimentos.
- A nota final é calculada pela fórmula: Nota final = 0.4 * somatório TPCs + 0.9 * exame.
- Notas finais superiores a 16 valores poderão ter que ser defendidas numa prova oral.
Regras para os exames:
- O exame é individual;
- Cada aluno pode levar e consultar uma folha A4 manuscrita (não são aceites fotocópias, nem impressões), com o
conteúdo que entender útil;
- Os alunos devem colocar em cima da mesa o respectivo cartão de estudante;
- Tentativas de fraude (incluindo conversas com os vizinhos, utilização de cábulas, utilização de
telemóveis, etc.) resultam na anulação imediata da prova;
- É proibida a utilização de qualquer equipamento electrónico (calculadora, telemóvel, PC, PDA, etc.)
durante a prova.
Exames
As notas das chamadas de Junho e Julho,
estão disponíveis nesta página desde 24-Julho-2003.
As notas dos 10 alunos que se apresentaram a exame em Setembro são as seguintes:
Num Nome Aluno TPC Ex.Set NOTA FINAL
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33134 Anabela Lopes Barbosa 4 5,2 Reprovado
36758 Hugo Alexandre Pereira Triunfante Martins 5 8,3 10 (dez)
16409 Jorge Manuel de Castro Maio Gomes da Costa 5 3,2 Reprovado
19705 José António Pereira Cibrão 4 2,7 Reprovado
22678 Luís Filipe Lopes Alves 3 5,8 Reprovado
24848 Márcio Alexandre Freitas Diogo 4 1,1 Reprovado
27640 Mónica de La Salete Assunção Santos 4 10,7 12 (doze)
26217 Nelson Miguel de Sousa Matias 5 2,7 Reprovado
30254 Roque Manuel de Carvalho Teixeira 3 2,0 Reprovado
33494 Sérgio Manuel Silva Dias Moreira 2 11,5 12 (doze)
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TPCs
O 1º TPC foi anunciado na aula teórica de 13/Mar/2003.
As resoluções deste TPC já não são aceites.
O 2º TPC foi anunciado na aula teórica de 08/Abr/2003.
As resoluções deste TPC já não são aceites.
O 3º TPC foi anunciado na aula teórica de 29/Abr/2003.
As resoluções deste TPC já não são aceites.
O 4º TPC foi anunciado na aula teórica de 08/Mai/2003.
As resoluções deste TPC já não são aceites.
O 5º TPC foi anunciado na aula teórica de 03/Jun/2003.
As resoluções deste TPC já não são aceites.
Notas dos TPCs. Confira se a sua informação está correcta.
Se detectar algum erro, contacte pessoalmente o professor das aulas teóricas.
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Última alteração: 5 Setembro 2003
