• 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 e teórico-práticas), a construir ao longo do semestre, e com eventuais links para locais com informação relevante.

• Turnos práticos
  

  Relação dos alunos e turnos práticos a que estão inscritos.

• Notas
  

  Relação dos alunos e respectivas classificações, tendo em conta os TPCs e as notas obtidas nos exames das 1ª e 2ª chamadas.

Docente responsável pela disciplina e pela leccionação teórica:

• João Miguel Fernandes (Prof. Auxiliar)
  email: miguel@di.uminho.pt
  Horário de atendimento: Ter 09:00-12:00; Ter 14:00-17:00

Docentes responsáveis pela leccionação teórico-prática:

• João Miguel Fernandes
• António Joaquim Esteves (Prof. Auxiliar)
  email: esteves@di.uminho.pt
  Horário de atendimento: Qua 10:00-13:00; Qui 10:00-13:00

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 Combinatórios
  • 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 Combinatórios
  • 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.
• Memórias, PLDs e FPGAs
  • ROMs,
  • RAMs,
  • CPLDs,
  • FPGAs.

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.

• Lição 0: Apresentação
  Folhetos com 6 acetatos/folha
  Acetatos (1/folha)
• Lição 1: Introduction
  Folhetos com 6 acetatos/folha
  Acetatos (1/folha)
• Lição 2: Number Systems [este módulo, em princípio, não vai ser dado]
  Folhetos com 6 acetatos/folha
  Acetatos (1/folha)
• Lição 3: Boolean Algebra
  Folhetos com 6 acetatos/folha
  Acetatos (1/folha)
• Lição 4: Combinational Systems Principles
  Folhetos com 6 acetatos/folha
  Acetatos (1/folha)
• Lição 5: VHDL
  Folhetos com 6 acetatos/folha
  Acetatos (1/folha)
• Lição 6: Combinational Design Practices
  Folhetos com 6 acetatos/folha
  Acetatos (1/folha)
• Lição 7: Sequential Systems Principles
  Folhetos com 6 acetatos/folha
  Acetatos (1/folha)
• Lição 8: Sequential Design Practices
  Folhetos com 6 acetatos/folha
  Acetatos (1/folha)
• Lição 9: Memory, CPLDs and FPGAs
  Folhetos com 6 acetatos/folha
  Acetatos (1/folha)

• 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

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, 0.5, 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.

• O exame é individual;
• Cada aluno pode 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.

• Exame de 03/Jun/2002
• Exame de 21/Jun/2002

O 2º TPC foi anunciado na aula teórica de 19/Mar/2002.
Já não são aceites resoluções deste TPC, desde as 13h00 do dia 11/Abr/2002.

O 3º TPC foi anunciado na aula teórica de 18/Abr/2002.
Já não são aceites resoluções deste TPC, desde as 13h00 do dia 07/Mai/2002.

O 4º TPC foi anunciado na aula teórica de 07/Mai/2002.
Já não são aceites resoluções deste TPC, desde as 13h00 do dia 21/Mai/2002.

O 5º TPC foi anunciado na aula teórica de 21/Mai/2002.
A sua entrega, sem penalização, deveria ter ocorrido até às 16h30 do dia 28/Mai/2002.
A sua entrega, COM penalização, deverá ocorrer até às 13h00 do dia 04/Jun/2002.
A resposta a este TPC, por questões de uniformização, deverá ser respondida no próprio enunciado.
Agradece-se a impressão das 2 páginas do enunciado numa única folha.

Lista com a relação dos alunos, trabalhos entregues e respectivas classificações.
(inclui notas de todos os TPCs).