diff --git a/.nojekyll b/.nojekyll new file mode 100644 index 00000000..e69de29b diff --git a/404.html b/404.html new file mode 100644 index 00000000..74a48f29 --- /dev/null +++ b/404.html @@ -0,0 +1,950 @@ + + + + + + + + + Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
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+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana-1/index.html b/Exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana-1/index.html new file mode 100644 index 00000000..34ed0bd2 --- /dev/null +++ b/Exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana-1/index.html @@ -0,0 +1,1789 @@ + + + + + + + + + Exercicio Algebra Booleana 1 - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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  • Estudo
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Álgebra Booleana - 1

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Versão para impressão.

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📝 Resolução

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+
+

Exercise 1

+
+

Indique o nome dos elementos lógicos a seguir:

+

+
+ + + +
+
+
+

Answer

+

and, nand, or, nor, xor, not

+
+
+
+

Tabela verdade

+
+

Exercise 2

+
+

A tabela verdade a seguir representa qual porta lógica?

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABOUT
000
011
101
110
+
+ + + +
+
+
+

Answer

+

xor

+
+
+
+

Exercise 3

+
+

A tabela verdade a seguir representa qual porta lógica?

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABOUT
001
011
101
110
+
+ + + +
+
+
+

Answer

+

nand

+
+
+
+
+

Pergunta 4

+
+

Aplicando a lei da Distributividade na expressão \(A(B+\bar{C}+D)\) se tem:

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

\(A B + A\bar{C} + A . D\)

+
+
+
+
+

Pergunta 5

+
+

Aplicando o teorema de DeMorgan na expressão \(\overline{ABC}\), obtém:

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

\(\bar{A}+\bar{B}+\bar{C}\)

+
+
+
+
+

Pergunta 6

+
+

Qual simplificação está incorreta:

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

\(\overline{(\bar{x}+\bar{y})} = \bar{\bar{x}}*\bar{y} = x * \bar{y}\) e \(x . y + x ( y + z ) = x . y + x . y + z = x . y + z\)

+
+
+
+
+

Pergunta 7

+
+

Qual forma canônica está correta?

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABQ
001
010
100
111
+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

\(Q = \bar{A} . \bar{B} + A . B\)

+
+
+
+
+

Exercise 8

+
+

Dado a seguinte tabela verdade (entradas A, B e C, e a saída Q):

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABCQ
0001
0010
0100
0111
1001
1010
1100
1111
+
    +
  1. Crie uma fórmula em álgebra booleana que represente a tabela via SoP e PoS.
    +

    SoP: Soma dos Produtos / PoS: Produto das Somas

    +
    +
    2. +
  2. Simplifique SoP (interprete o resultado!)
    3. +
  3. Desenhe um circuito usando os símbolos da álgebra booleana.
    4. +
+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 9

+
+

Quantas saídas com 1 existem na tabela verdade que resulta na seguinte fórmula de soma de produtos:

+

\(A \bar{B} \bar{C} + \bar{A} B C + \bar{A} B \bar{C} + A \bar{B} \bar{C} + A B C\)

+
+ + + +
+
+
+

Answer

+

4

+
+
+
+
+

Exercise 10

+
+

Qual é a expressão em álgebra booleana do seguinte circuito:

+

+
+ + + +
+
+
+

Answer

+

\(G = (A+B) C D E\)

+
+
+
+
+

Exercise 11

+
+

Gere a Tabela Verdade das equações a seguir:

+
    +
  1. \(A . B + \overline{B + A}\)
    2. +
  2. \(A \oplus B\)
    3. +
  3. \((A \, and \, B) \, or \, C\)
    4. +
+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 12

+
+

Converta a seguinte expressão em Soma de Produtos para Produto de Somas:

+

\(A . B . C + A \bar{B} \bar{C} + A . \bar{B} C + A . B . \bar{C} + \bar{A} . \bar{B} . C\)

+
    +
  1. Faça a tabela verdade
    2. +
  2. Encontre o PoS
    3. +
+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 13

+
+

Determine os valores de A, B, C e D que fazem a fórmula a seguir ser igual a zero (Z = 0).

+

\(Z = \bar{A} + B + \bar{C} + D\)

+
+ + + +
+
+
+

Answer

+

"1010"

+
+
+
+
+

Pergunta 14

+
+

Qual das seguintes propriedades da álgebra booleana é falsa:

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

\(A + (\bar{A} . B) = A\)

+
+
+
+
+

Exercise 15

+
+

Simplifique a seguinte expressão:

+

\(\bar{A} \bar{B} \bar{C} + \bar{A} B C + \bar{A} B \bar{C} + A \bar{B} \bar{C} + A B \bar{C}\)

+
+ + + +
+
+
+

Answer

+

\(\bar{C} + \bar{A} B C\)

+
+
+
+
+

Exercise 16

+
+

Encontre as equações para os mapas de Karnaugh a seguir:

+

+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 17

+
+

Crie o mapa de Karnaugh e encontre a equação da tabela verdade a seguir.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABCOUT
0001
0011
0100
0111
1000
1011
1100
1110
+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 18

+
+

Crie o mapa de Karnaugh da tabela verdade de quatro entradas.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABCDOUT
00000
00011
00100
00110
01000
01011
01100
01110
10000
10011
10101
10111
11000
11011
11100
11111
+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 19

+
+

Crie o mapa de Karnaugh para a expressão a seguir e simplifique:

+

\(ABC\bar{D} + \bar{A}\bar{B}CD + A \bar{B}\bar{C}D + \bar{A} + \bar{B} + \bar{C} + \bar{D}\)

+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 20

+
+

A seguinte expressão foi resultado da forma canônica do produto de somas de uma tabela verdade para a produção de um circuito lógico. O objetivo é simplificar a álgebra booleana dessa lógica para o menor número possível de portas, porém visivelmente quem fez essa fórmula não percebeu que se tivesse feito a soma de produtos já partiria com um número menor de termos. Converta essa fórmula para a soma de produtos e minimize-a.

+

\((A+B+C)(A+B+\bar{C})(A+\bar{B}+C)(\bar{A}+B+C)(\bar{A}+\bar{B}+C)\)

+
+

dica: Equação -> tabela verdade -> soma dos produtos

+
+
+ + +
+
+
+
+

Acabou? Os exercícios não param por aqui, tem a parte 2!

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana-2/index.html b/Exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana-2/index.html new file mode 100644 index 00000000..35392c76 --- /dev/null +++ b/Exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana-2/index.html @@ -0,0 +1,1099 @@ + + + + + + + + + Exercicio Algebra Booleana 2 - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
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+ + + + + + + +
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+
    + + + +
  • Estudo
    • + + +
  • +
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+

Álgebra Booleana - 2

+

Versão para impressão.

+
+

📝 Resolução

+
+
+

Exercise 1

+
+

Dado o circuito a seguir:

+

+
    +
  1. Simplifique-o
    2. +
  2. Desenhe o circuito simplificado
    3. +
+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 2

+
+

Encontre a equação dos mapas de K. a seguir:

+

TOCCI - pg. 178

+
+

(TOCCCI - pg. 178)

+

X representa: Tanto faz, pode assumir 1 ou 0. Você deve decidir o que for melhor para a simplificação.

+
+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 3

+
+

Detector de moedas

+

Um detector de moedas em uma máquina de venda aceita quarters, dimes e nickels e ativa o sinal correspondente (Q,D,N) apenas com a moeda correta. É fisicamente impossível múltiplas moedas estarem presentes ao mesmo tempo. Um circuito digital utiliza os sinais Q,D e N como entradas e produz um número binário representando o valor da moeda, como mostrado no circuito a seguir.

+

TOCCI - pg. 178

+
    +
  • Desenvolva um circuito (diagrama lógico) que resolva o problema (dica: use um MUX)
    • +
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
MoedaValor
Quarter25
Dime10
Nickel5
+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 4

+
+

Impressora

+

A fig. a seguir mostra quatro chaves que fazem parte do circuito de controle em uma máquina copiadora. As chaves estão posicionadas ao longo da trajetória do papel dentro da máquina. Cada chave está no estado normal aberta e, quando o papel passa sobre a chave, ela é fechada. É impossível o fechamento simultâneo das chaves SW1 e SW4.

+
    +
  1. Projete um circuito lógico que gere em saída em nível ALTO sempre que duas ou mais chaves estiverem fechadas ao mesmo tempo. Utilize o mapa de Karnaught.
    2. +
+

TOCCI - pg. 179

+
+

(TOCCI - pg. 179)

+
+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 5

+
+

SevenSeg

+

Encontre as equações que regem os segmentos 0 e 6 de um display de 7 segmento.

+
+

+
+
+

Warning

+

A lógica de acender um display é invertida (por ser do tipo anodo comum), para acender um segmento é necessário colocar 0 na linha e para apagar 1.

+
+
+ + +
+
+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Exercicios/Exercicio-CPU-1/index.html b/Exercicios/Exercicio-CPU-1/index.html new file mode 100644 index 00000000..8f786102 --- /dev/null +++ b/Exercicios/Exercicio-CPU-1/index.html @@ -0,0 +1,1022 @@ + + + + + + + + + Exercicio CPU 1 - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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    + + + +
  • Estudo
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+

Exercicio CPU - 1

+
+

Info

+

Os problemas aqui descritos são os mesmo do final do Lab-15.

+
+

CPU

+

Proponha uma modificação na CPU do nosso Z01.1 que:

+
    +
  1. Adiciona mais um registrador (%S) (onde é melhor?)
    2. +
  2. Você teria que modificar a linguagem de máquina do nosso HW. Proponha uma solução.
    3. +
  3. Possibilita %D endereçar a memória
      +
    • movw %A, (%D)
      • +
    +
    4. +
  4. Possibilite fazer carregamento efetivo em %D
      +
    • leaw $5, %D
      • +
    +
    5. +
+

Para cada modificação faça o desenho da nova CPU.

+

Extras

+

nop

+

Como o controlUnit controla a CPU para realizar a operação de NOP?

+

movw %D, %A e jg %D ao mesmo tempo

+

Nossa CPU suportaria executar simultaneamente a instrução movw %D, %A e ao mesmo tempo a instrução jg %D?

+

loadPC

+

Quais sinais o influenciam?

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Exercicios/Exercicio-CPU-2/index.html b/Exercicios/Exercicio-CPU-2/index.html new file mode 100644 index 00000000..c85d737c --- /dev/null +++ b/Exercicios/Exercicio-CPU-2/index.html @@ -0,0 +1,1082 @@ + + + + + + + + + Exercicio CPU 2 - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
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  • Estudo
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+

Exercício CPU - 2

+

falha 1

+
+

Note

+

Para resolver o exercício a seguir vocês devem verificar a instrução que está sendo executada na CPU e o que ela deveria estar fazendo no hardawre.

+
+

Vocês estavam desenvolvendo o projeto F quando o teste de integração ./testeAssemblyMyCpu.py falhou no nasm descrito a seguir. Um colega do grupo enviou o waveform a seguir para você encontrar o problema (você deve falar o que está falhando).

+

+
+

Tip 1

+
    +
  1. clique na imagem para ampliar
    2. +
  2. esse waveform é dos sinais da CPU.vhd
    3. +
+
+

Essa simulação executa o programa a seguir:

+
leaw $0, %A
+movw (%A), %D
+leaw $1, %A
+movw (%A), %A
+addw %A, %D, (%A)
+
+

Que possui a RAM iniciada com os seguintes valores:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
AddressDado
00000000000000010
10000000001000010
30000000000000000
+
+

Resposta

+

O loadA não está em '1' durante a execução da quarta linha do código (movw).

+
+ + +

Engenharia reversa

+

Você foi chamado para fazer engenharia reversa em um programa executando no HW do Z01, na captura de dados a equipe responsável não conseguiu capturar o sinal da Instrução, e não sabem quais comandos estão sendo executados no computador.

+

Encontre os três comandos em nasm que estão sendo executados no hardware nesse momento:

+

+
+

Tip 2

+
    +
  1. clique na imagem para ampliar
    2. +
  2. esse waveform é dos sinais da CPU.vhd
    3. +
+
+ + +
+

Resposta

+
leaw $3, %A
+movw %A, %D
+addw %A, %D, %D
+
+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Exercicios/Exercicio-Dados-1/index.html b/Exercicios/Exercicio-Dados-1/index.html new file mode 100644 index 00000000..e85159df --- /dev/null +++ b/Exercicios/Exercicio-Dados-1/index.html @@ -0,0 +1,970 @@ + + + + + + + + + Exercicio Dados 1 - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Dados Digitais - 1

+

Versão para impressão.

+
+

📝 Resolução

+
+
+

Conteúdo: Números binários; Hexadecimal; Octal; Conversão entre as diferentes bases; BCD; ASCII;

+
+

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1rN_zQqYaVI8PjAhKqEBCmY-_06I0X9dD0RddcI-miJs/edit?usp=sharing

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Exercicios/Exercicio-Dados-2/index.html b/Exercicios/Exercicio-Dados-2/index.html new file mode 100644 index 00000000..dff6161f --- /dev/null +++ b/Exercicios/Exercicio-Dados-2/index.html @@ -0,0 +1,1040 @@ + + + + + + + + + Exercicio Dados 2 - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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+ + +
+ + + + + + + +
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    + + + +
  • Estudo
    • + + +
  • +
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+

Dados Digitais - 2

+

Versão para impressão.

+

Memória 1

+

+

Memória 2

+

Você está debugando uma comunicação serial entre dois equipamentos e foi capaz de capturar a seguinte sequência de dados:

+

+

Qual foi a mensagem enviada? Você sabe que a mensagem enviada está codificada em ASCII.

+

7 Segmentos

+

O display de sete segmentos é um componente muito utilizado em sistemas eletrônicos, com ele conseguimos exibir valor dígitos numéricos:

+

+
+

Fonte: https://www.sunfounder.com/media/wysiwyg/swatches/super-kit-v2-for-Arduino/10_7_seg_display/

+
+

Por exemplo, para exibir o valor 7 é necessário acionar os segmentos: a, b, c:

+

+
+

Utilize o site: http://www.uize.com/examples/seven-segment-display.html para brincar um pouco.

+
+

Os segmentos normalmente formam um vetor do tipo g, f, e, d, c, b, a. O Valor 7 seria codificado em: 0b0000111 -> 0x07 .

+

Você está fazendo um projeto que possui um display de 7 segmentos, mas infelizmente ele está queimado (pois é, essas coisas acontecem), você foi incumbido de descobrir quais valores estavam sendo enviados para ele. Para isso você plugou um analisador de sinais nas trilhas que iam para o display, e foi capaz de obter a seguinte forma de onda:

+

+

Você deve descobrir quais são os três valores (faixas) que estariam sendo exibidos no display!

+

Octal

+

Você quer modificar as permissões de um arquivo no seu Linux para:

+
    +
  • Usuário: Leitura/Escrita e execução
    • +
  • Grupo: Escrita e Leitura
    • +
  • Outros: Leitura
    • +
+

Preencha o comando a seguir, com os valores corretos (em octal) para isso:

+
$ chmod ________  FILE.py
+
+
+

Tip 1

+

Consulte a teoria.

+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Home/Avaliacoes-Informacoes/index.html b/Home/Avaliacoes-Informacoes/index.html new file mode 100644 index 00000000..c92963c6 --- /dev/null +++ b/Home/Avaliacoes-Informacoes/index.html @@ -0,0 +1,1127 @@ + + + + + + + + + Avaliacoes Informacoes - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Informações Gerais
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Avaliações

+

Informações sobre as avaliações (e simulados) da disciplina:

+

AF

+

Avaliação prática individual a ser realizada no SSD Linux.

+

A avaliação será distribuída via github classroom (link estará no blakcboard) e o envio deve ser feito via ele.

+

Liberado consulta ao material da disciplina.

+
    +
  • Projetos:
      +
    • E: CPU (HW)
      • +
    • F: Assembly (SW)
      • +
    • G: Assembler (SW)
      • +
    • H: VM (SW)
      • +
    +
    • +
+

Prova - Av3 - 24a - Resolução

+

Prova - Av4 - 24a - Resolução

+

Prova - Av4 - 21b

+ + +

AI

+

Avaliação prática individual a ser realizada no SSD Linux.

+

A avaliação será distribuída via github classroom (link estará no blakcboard) e o envio deve ser feito via ele.

+

Liberado consulta ao material da disciplina.

+
    +
  • +

    Projetos:

    +
      +
    • B: Lógica Combinacional
      • +
    • C: ULA
      • +
    • D: Lógica sequencial
      • +
    +
    • +
  • +

    Conteúdos:

    +
      +
    • Componentes Digitais
      • +
    • Aritmética Binária - HW: Half-Adder/ Full-Adder/ Somadores
      • +
    • ULA
      • +
    • Lógica Sequencial
      • +
    • VHDL: Combinacional
      • +
    • VHDL: Sequencial
      • +
    • RTL
      • +
    • Formas de onda
      • +
    • Arquivos de teste
      • +
    +
    • +
+

Prova - AvI - 24a

+

Prova - AvI - 21b

+

AV1 - sexta 23/08 - Gabarito

+
    +
  • Conteúdos:
      +
    • Organização de Computadores (visão geral)
      • +
    • Álgebra booleana
      • +
    • Portas lógicas
      • +
    • Tabela Verdade
        +
      • Soma dos produtos / Produto das somas
        • +
      +
      • +
    • Simplificação via equação algébrica
      • +
    • Simplificação via mapa de Karnaught
      • +
    • Equação via circuito
      • +
    • Circuito via equação
      • +
    • Transistores
      • +
    • Portas lógicas: not, and, or
      • +
    • Dados digitais
      • +
    • Binário, Hexadecimal
      • +
    • ASCII, BCD
      • +
    • Conversão entre bases
      • +
    • Complemento de 2
      • +
    • Aritmética binária
      • +
    +
    • +
+

Avaliação teórica será realizado no blackboard, com proctorio e sem consulta.

+ + + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Home/Resumo-Aulas/index.html b/Home/Resumo-Aulas/index.html new file mode 100644 index 00000000..b8e77843 --- /dev/null +++ b/Home/Resumo-Aulas/index.html @@ -0,0 +1,1623 @@ + + + + + + + + + Resumo Aulas - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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    + + + +
  • Informações Gerais
    • + + +
  • +
+ + +
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+

Resumo Aulas

+

Resumo e planejamento das aulas.

+

+ + +

Aula 18/10

+ + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
ASM - Mapa de memória
+
    +
  1. +

    Revisão/ Dúvidas/ Expositiva (1h00):

    +
    2. +
  2. +

    Laboratório (1h00)

    + +
    3. +
+

Aula 16/10

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
Teoria
Linguagem de máquina
ASM - Assembly
Resumo - Assembly
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (1h00):

    +
    2. +
  2. +

    Laboratório (1h00)

    + +
    3. +
+

Aula 11/10

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
Teoria
CPU
Linguagem de máquina
Instruction Set
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (1h00)

    +
    2. +
  2. +

    Desenvolvimento APS-E

    +
    3. +
+

Aula 09/10

+ + + + + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Linguagem de máquina
Instruction Set
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (1h00)

    +
    2. +
  2. +

    Laboratório (1h00)

    + +
    3. +
+

Aula 27/09 - AI

+

Aula 25/09

+

Finalização da APS-D.

+
    +
  1. Expositiva/ Dúvidas (0h30)
    2. +
  2. APS-D (1h30)
    3. +
+

Aula 20/09

+

Projeto D-Lógica Sequencial.

+ + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Componentes síncronos
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (1h00):

    +
    2. +
  2. +

    Aula estúdio (1h00)

    + +
    3. +
+

Aula 18/09

+

Começo do projeto D-Lógica Sequencial.

+ + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Lógica Sequencial
+
    +
  1. +

    Expositiva/Dúvidas (0h30)

    +
    2. +
  2. +

    Laboratórios (0h30)

    + +
    3. +
  3. +

    Aula estúdio (1h00)

    +
    4. +
+

Aula 17/09

+

Finalização da APS-C.

+
    +
  1. Expositiva/ Dúvidas (0h30)
    2. +
  2. APS-C (1h30)
    3. +
+

Aula 13/09

+

Projeto C-ULA. Detalhes da ULA da CPU do Z01.1.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Aritmética Binária
Aritmética Binária - HW
ULA
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (0h30):

    +
    2. +
  2. +

    Handout (0h30):

    + +
    3. +
  3. +

    Laboratórios (1h00)

    + +
    4. +
+

Aula 11/09

+

Começo do projeto C-ULA.

+ + + + + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Aritmética Binária
Aritmética Binária - HW
+
    +
  1. Expositiva/ Dúvidas (0h30)
    2. +
  2. Aula estúdio (1h00)
    3. +
  3. Laboratório (0h30) +
    4. +
+

Aula 30/08

+

Finalização da APS-B.

+
    +
  1. Expositiva/ Dúvidas (0h30)
    2. +
  2. APS-B (1h30)
    3. +
+

Aula 28/08

+

Projeto B - Lógica Combinacional

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
https://insper.github.io/Z01.1/commum-content/teoria/Teoria-Componentes/
https://insper.github.io/Z01.1/VHDL/VHDL-basico/
https://insper.github.io/Z01.1/VHDL/VHDL-Combinacional/
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (0h30)

    +
    2. +
  2. +

    Laboratórios (1h30)

    + +
    3. +
+

Aula 27/08

+

Preparação para projeto B - Lógica Combinacional, começo do uso de VHDL.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
https://insper.github.io/Z01.1/commum-content/teoria/Teoria-Componentes/
https://insper.github.io/Z01.1/VHDL/VHDL-basico/
https://insper.github.io/Z01.1/VHDL/VHDL-Combinacional/
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (0h30)

    + +
    2. +
  2. +

    Laboratórios (1h30)

    + +
    3. +
+

Aula 23/08

+

Primeira Avaliação Individual - Av1

+

Aula 21/08

+

Trabalhar com transistores e circuitos integrados.

+ + + + + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Teoria RTL
Teoria CMOS
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (0h40):

    + +
    2. +
  2. +

    Laboratório (0h40):

    + +
    3. +
  3. +

    APS-A (0h40):

    +
      +
    • Montagem dos circuitos
      • +
    +
    4. +
+

Aula 16/08

+

Estudar lógica booleana e praticar

+ + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Teoria Álgebra Booleana
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (40 min)

    + +
    2. +
  2. +

    Handout/ Exercício (1h00):

    + +
    3. +
  3. +

    APS-A - Início (0h20):

    +
      +
    • Minimização das funções lógicas
      • +
    +
    4. +
+

Aula 14/08

+

Aritmética Binária/Lógica booleana

+ + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Aritmética Binária
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (0h40)

    + +
    2. +
  2. +

    Handout/ Exercício (1h00):

    + +
    3. +
  3. +

    APS-A - Início (0h20):

    +
      +
    • Obtenção das funções lógicas
      • +
    +
    4. +
+

Aula 09/08

+

Dúvidas sobre dados digitais.

+ + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Dados digitais
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (0h40):

    + +
    2. +
  2. +

    Handout/ Exercício (1h20):

    + +
    3. +
+

Aula 07/08

+

Aula de apresentação da matéria; visão geral do que vai ser feito.

+
    +
  1. +

    Slides (1h00):

    + +
    2. +
  2. +

    Handout/ Estudo/ Exercício (1h00):

    +
      +
    • Mural
      • +
    +
    3. +
+ + + + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Home/Sobre-Criterios-de-Avaliacao/index.html b/Home/Sobre-Criterios-de-Avaliacao/index.html new file mode 100644 index 00000000..6d8695b2 --- /dev/null +++ b/Home/Sobre-Criterios-de-Avaliacao/index.html @@ -0,0 +1,1155 @@ + + + + + + + + + Sobre Criterios de Avaliacao - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Informações Gerais
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Critérios de Avaliação

+

Os critérios de avaliação a seguir serão aplicados a disciplina:

+

Critérios

+

Os alunos devem:

+
    +
  1. Ter acumulado no mínimo 50 pontos de HW (Álgebra booleana, lógica combinacional, unidade lógica aritmética, lógica sequencial, CPU) nas provas
    2. +
  2. Ter acumulado no mínimo 50 pontos de SW (Dados digitais, assembly, assembler, máquina virtual, VM translator) nas provas
    3. +
  3. Ter no mínimo conceito C na média de todos os Projetos
    4. +
  4. Ter no máximo duas notas inferiores a C na avaliação individual e uma nota inferior a C na avaliação coletiva dos Projetos
    5. +
+

Provas

+

Ao longo do semestre o aluno deve acumular 50 pontos de Software e 50 pontos de Hardware esses pontos estarão distribuídos nas três provas (A1, AI, AF) que serão aplicadas ao longo do semestre.

+

A nota final de prova (atingido atingido o critério) será a média da soma das notas de HW e SW aplicado o conceito (final da página).

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ProvasPontuação HWPontuação SWPontuação TotalConteúdo
A1301040Álgebra booleana, dados digitais
AI501060Lógica combinacional, ULA, Lógica sequencial
AF2080100CPU, Assembly, Assembler, VM
Total100100200
+

Haverá(ão) também atividade(s) extra(s) optativa(s) (a ser(em) entregue(s) até a AF) que fornece o total de 20 pontos extras a serem divididos entre HW e SW.

+

Projetos (APS)

+

O projeto é composto por duas notas: Grupo e Individual sendo que cada uma segue uma rubrica diferente e avalia objetivos diferentes do curso.

+

A rubrica de nota Grupo está apresentada na página de cada projeto.

+

A rubrica da nota Individual está na página Sobre-Rubricas.

+

A nota final de cada APS será calculada da seguinte forma:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
NotaIndividualNota final da APS
ANota Grupo
BNota Grupo - 1 conceito
CNota Grupo - 2 conceitos
DD
II
+

Exemplos:

+
    +
  1. Se alguém obter: Grupo = A+ e Individual = A, nota da APS será A+
    2. +
  2. Se alguém obter: Grupo = A+ e Individual = B, nota da APS será A
    3. +
  3. Se alguém obter: Grupo = A+ e Individual = C, nota da APS será B+
    4. +
  4. Se alguém obter: Grupo = A+ e Individual = D, nota da APS será D
    5. +
  5. Se alguém obter: Grupo = C+ e Individual = B, nota da APS será C
    6. +
+

A nota final de Projeto (quando atingindo o critério) será a média de todas as notas das APSs.

+

Nota final da Disciplina

+

A nota final será composta pela média das notas de Projeto e da Prova:

+
    +
  • Nota Final = mean([Prova, Projeto])
    • +
+

Conceito

+

A seguinte tabela será aplicada para o cálculo dos conceitos.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
NotaConceito
10A+
9A
8B+
7B
6C+
5C
4-3D
3-0I
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Home/Sobre-Rubricas/index.html b/Home/Sobre-Rubricas/index.html new file mode 100644 index 00000000..9527fdb9 --- /dev/null +++ b/Home/Sobre-Rubricas/index.html @@ -0,0 +1,1043 @@ + + + + + + + + + Sobre Rubricas - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Informações Gerais
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Rubricas individuais

+

Você será avaliado conforme o seu papel no desenvolvimento +do projeto. Podendo ser:

+
    +
  • Facilitador
    • +
  • Desenvolvedor
    • +
+

O Facilitador será atribuído no inicio de cada projeto.

+

Tanto o facilitador como o desenvolvedor serão avaliados por meio de Forms que devem ser preenchidos na entrega de cada projeto. Os conceitos individuais poderão ser (A, B, C, D ou I).

+

Facilitador

+

O facilitador será avaliado pelos 'Desenvolvedores' com base em seus objetivos:

+
    +
  • Fez a manutenção do Kanban board (GitHub project). Ex: cria cards, atribui tarefas, dá feedback de issues.
    • +
  • Gerenciou os pull-requests.
    • +
  • Acompanhou o desenvolvimento do grupo, dando o suporte sempre que necessário
    • +
  • Ajudou outros colegas com o objetivo da entrega final e não somente das suas tarefas
    • +
+ + +
+

Warning

+

Se algum facilitador não preencher o formulário no prazo estipulado sua nota será I

+
+

Desenvolvedor

+

A nota dos desenvolvedores será definida pelas avaliações do facilitador e dos demais desenvolvedores com base nos objetivos:

+
    +
  • Participou das aulas referentes ao projetos (handouts, labs)
    • +
  • Desenvolveu as rotinas atribuídas pelo Facilitador para passarem nos testes!
    • +
  • Submeteu alterações por pull requests.
    • +
  • Acompanhou o desenvolvimento do grupo, dando o suporte sempre que necessário
    • +
  • Entregas orientadas para o objetivo do projeto
    • +
+ + +
+

Warning

+

Se algum desenvolvedor não preencher o formulário no prazo estipulado sua nota será D/I

+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab1-A-Transistores-CI/index.html b/Labs/Lab1-A-Transistores-CI/index.html new file mode 100644 index 00000000..44d4c853 --- /dev/null +++ b/Labs/Lab1-A-Transistores-CI/index.html @@ -0,0 +1,1054 @@ + + + + + + + + + Lab1 A Transistores CI - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 1: Transistores / CI

+

Esse laboratório tem como objetivo trabalhar com os conceitos básicos de portas lógicas realizadas a base de transistores e também trabalhar com componentes integrados (CI).

+

Existem basicamente três níveis de simulação de componentes eletrônicos: a primeira, puramente lógica utiliza de portas lógicas "ideais" (https://simulator.io/board). Um simulador mais preciso irá utilizar transistores para a implementação dessas portas lógicas porém não leva em consideração todos os fatores físicos-eletrônicos dos componentes (http://falstad.com/circuit/). Já um simulador que leva em consideração as propriedades dos componentes é chamado de SPICE e irá gerar uma simulação mais precisa em termos físicos do circuito original (http://circuitlab.com).

+
+
+
+
+
+

Usaremos o carrinho da figura:

+

+

Parte 1

+

Escolha um dos quatro bumpers do carrinho.

+

Monte um circuito em que um LED acenda caso o bumper seja apertado.

+

Para isso, o primeiro passo seria converter o aperto do botão em sinal elétrico. Podemos usar um resistor como pull-up ou pull-down, conforme mostrado na figura.

+

+

O passo seguinte seria implementar a lógica. Neste caso, utilize um resistor de pull-up e um inversor (CI CD 4007) para acionar o circuito.

+

O que ocorre se for usado um resistor de pull-down no mesmo circuito?

+

Parte 2

+

Escolha dois dos quatro bumpers do carrinho.

+

Monte um circuito em que um LED acenda SE E SOMENTE SE os dois forem apertados simultaneamente.

+

Selecione o resistor de pull-up ou pull-down e monte a lógica adequada.

+

Parte 3

+

Agora iremos usar os quatro bumpers do carrinho.

+

Monte um circuito com dois LEDs. O primeiro deve acender SE E SOMENTE SE todos os bumpers forem apertados simultaneamente. O segundo deve acender SE E SOMENTE SE nenhum bumper for apertado.

+

Selecione o resistor de pull-up ou pull-down e monte a lógica adequada.

+
+
+
+
+
+

Praticando no papel

+
+

Questão extraída do EXAME NACIONAL DE DESEMPENHO DOS ESTUDANTES 2014

+
+

Um processo monitora três parâmetros para controle de qualidade: A, B, C. Cada parâmetro possui um +valor na decisão final da qualidade. A existência do parâmetro A pesa 30% na decisão final, enquanto os +parâmetros B e C pesam 30% e 40%, respectivamente. O grau de aprovação do processo é dado pela soma +dos percentuais desses três parâmetros. O produto gerado pelo processo é considerado aprovado, caso o +grau de qualidade seja superior ou igual a 60%, e reprovado, se o grau de qualidade for inferior ou igual a +30%.

+

Caso o grau de qualidade esteja entre 30% e 60%, a decisão de aprovação ou reprovação é indiferente. +Por exemplo, se um produto apresentar os parâmetros A e B, terá grau de qualidade de 30%+30% = 60%, +levando à sua aprovação.

+

Com base na situação descrita, projete um circuito lógico com o menor número possível de portas lógicas, +para determinar a aprovação ou não do produto de acordo com a presença de seus parâmetros. As entradas +do circuito serão os sinais A, B,C, e a saída será um sinal Z. Para atingir esse objetivo, faça o que se pede nos itens a seguir.

+
    +
  1. Monte uma tabela verdade do sistema com a formação A, B, C. (valor: 4,0 pontos)
    2. +
  2. Desenhe o circuito final otimizado utilizando portas lógicas. (valor: 6,0 pontos)
    3. +
  3. (extra, não tinha no enade) Implemente a lógica encontrada com CIs da família 74xx
    4. +
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab1-A-Transistores/index.html b/Labs/Lab1-A-Transistores/index.html new file mode 100644 index 00000000..da31e466 --- /dev/null +++ b/Labs/Lab1-A-Transistores/index.html @@ -0,0 +1,1322 @@ + + + + + + + + + Lab1 A Transistores - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 1: Transistores / CI

+
+

Sugestão de como trabalhar

+
    +
  1. Realizar individualmente as simulações online
    2. +
  2. Realizar em grupo a montagem no protoboard
    3. +
+
+

Esse laboratório tem como objetivo trabalhar com os conceitos básicos de portas lógicas realizadas a base de transistores e também trabalhar com componentes integrados (CI).

+

Existem basicamente três níveis de simulação de componentes eletrônicos: a primeira, puramente lógica utiliza de portas lógicas "ideais" (https://simulator.io/board). Um simulador mais preciso irá utilizar transistores para a implementação dessas portas lógicas porém não leva em consideração todos os fatores físicos-eletrônicos dos componentes (http://falstad.com/circuit/). Já um simulador que leva em consideração as propriedades dos componentes é chamado de SPICE e irá gerar uma simulação mais precisa em termos físicos do circuito original (http://circuitlab.com).

+
+
+
+
+
+

Parte 1 - Circuito misterioso

+

Vamos usar o simulador do site falstad para implementar um circuito feito com transistores que implementa uma equação booleana.

+
    +
  1. Abra o site: http://www.falstad.com/circuit/
    2. +
  2. ➡️ Arquivo ➡️ Importar Arquivo Texto ➡️ Copiar e colar o texto a seguir
    3. +
+
$ 1 0.000005 10.20027730826997 52 5 50 5e-11
+R 368 64 320 64 0 0 40 6 0 0 0.5
+g 368 432 368 496 0 0
+t 320 208 368 208 0 1 -5.999999987759469 -1.926578083306543 100 default
+w 368 160 368 192 0
+t 320 256 368 256 0 1 -1.9265780914939181 -1.2199999820401186e-8 100 default
+w 368 224 368 240 0
+w 368 272 368 288 0
+w 368 368 368 384 0
+r 320 208 240 208 0 2000
+r 240 256 320 256 0 2000
+L 240 208 208 208 0 0 false 5 0
+L 240 256 208 256 0 0 false 5 0
+r 368 288 368 368 0 2000
+r 368 288 448 288 0 2000
+t 448 288 496 288 0 1 -5.999999971546844 1.625315590685889e-8 100 default
+t 448 368 496 368 0 1 -5.9999999878 -6.362935157139823e-17 100 default
+w 448 368 320 368 0
+r 320 368 224 368 0 2000
+w 496 272 496 160 0
+w 496 160 368 160 0
+w 368 160 368 64 0
+w 496 352 544 352 0
+w 544 352 544 160 0
+w 544 160 496 160 0
+w 496 304 576 304 0
+w 496 384 576 384 0
+w 576 384 576 304 0
+r 576 400 576 464 0 1000
+w 368 432 368 384 0
+g 576 464 576 512 0 0
+M 576 384 640 384 0 2.5
+L 224 368 208 368 0 0 false 5 0
+w 576 400 576 384 0
+
+

Vocês devem obter o seguinte diagrama:

+

+
+

Exercise 1

+
+

Com o circuito carregado no site, encontre:

+
    +
  1. Encontre a tabela verdade do circuito.
      +
    • Faça todas as combinações possíveis de entradas (H/L) e verifique o valor da saída (H/L)
      • +
    +
    2. +
  2. A partir da tabela verdade encontre a equação lógica.
    3. +
  3. Desenhar o diagrama da equação (simplificado).
    4. +
+
+ + +
+
+
+

Outro circuito misterioso

+

Implementar o outro circuito feito com transistores que implementa uma equação booleana no simulador do site falstad.

+
    +
  1. Abra o site: http://www.falstad.com/circuit/
    2. +
  2. ➡️ Arquivo ➡️ Importar Arquivo Texto ➡️ Copiar e colar o texto a seguir
    3. +
+
$ 1 0.000005 10.20027730826997 52 5 50 5e-11
+R 368 64 320 64 0 0 40 5 0 0 0.5
+L 240 208 208 208 0 0 false 3.6 0
+L 240 256 208 256 0 0 false 3.6 0
+w 368 192 368 64 0
+g 368 528 368 576 0 0
+M 576 336 640 336 0 2.5
+L 240 304 208 304 0 0 false 5 0
+f 240 208 368 208 33 1.5 0.02
+w 464 192 464 64 0
+w 368 64 464 64 0
+f 336 480 368 480 32 1.5 0.02
+w 464 224 464 272 0
+w 416 272 464 272 0
+w 368 224 368 240 0
+w 368 240 416 240 0
+w 416 240 416 272 0
+w 368 384 368 336 0
+w 368 336 416 336 0
+w 416 304 416 336 0
+w 416 336 464 336 0
+w 464 336 464 384 0
+w 464 336 576 336 0
+w 368 416 368 464 0
+w 368 496 368 528 0
+w 464 416 464 528 0
+w 464 528 368 528 0
+w 240 304 240 352 0
+w 240 352 400 352 0
+w 400 352 400 400 0
+f 400 400 464 400 32 1.5 0.02
+w 336 480 272 480 0
+w 272 480 272 256 0
+w 272 256 240 256 0
+w 272 256 272 144 0
+w 272 144 416 144 0
+w 416 144 416 208 0
+f 416 208 464 208 33 1.5 0.02
+f 320 288 416 288 33 1.5 0.02
+f 336 400 368 400 32 1.5 0.02
+w 336 400 288 400 0
+w 288 400 288 224 0
+w 288 224 240 224 0
+w 240 224 240 208 0
+w 320 288 320 304 0
+w 320 304 240 304 0
+
+
+

Exercise 2

+
+

Assim como no circuito anterior, encontre:

+
    +
  1. Encontre a tabela verdade do circuito.
      +
    • Faça todas as combinações possíveis de entradas (H/L) e verifique o valor da saída (H/L)
      • +
    +
    2. +
  2. A partir da tabela verdade encontre a equação lógica.
    3. +
  3. Desenhar o diagrama da equação (simplificado).
    4. +
+
+ + +
+
+
+
+
+
+
+
+

Parte 2 - RTL e CMOS

+ + +

Material

+

Cada grupo receberá:

+
    +
  • 2 protoboards
    • +
  • 2 baterias 9V
    • +
  • Jumpers macho-macho
    • +
  • 10 transistores NPN
    • +
  • 20 resistores de 330
    • +
  • 2 CIs CD4007
    • +
  • 10 LEDs coloridos (Vermelho e amarelo)
    • +
+

+

Trabalhando

+

O grupo deve se organizar e executar da melhor forma possível (com todos participando) os módulos a seguir, utilizando:

+
    +
  • Entradas: Utilizar como entrada do sistema (A,B,C,...) jumpers que estarão hora conectados em GND (0) ou VCC (1).
    • +
  • Saídas: A saída final do sistema deve ser representada com um LED, sendo aceso indicando lógica 1 e apagado lógica 0.
    • +
  • Validação: Uma tabela verdade do circuito deve ser apresentada e em aula demonstrado que o circuito representa a tabela.
    • +
+
+

a - NOT

+ + +

Iremos implementar uma porta lógica do tipo NOT usando transistores BJT.

+

RTL Not

+ + +
+

Warning

+

Se você perceber que algum transistor está aquecendo, +desconecte a bateria e verifique novamente a montagem. +Isso é um sinal que alguma coisa está errada.

+
+
+

Tarefa

+

Levante a tabela verdade do circuito recém montado, é uma not?

+
+
+

Tip 1

+
    +
  • +

    Utilize o datasheet do transistor para entender a montagem

    +
    • +
  • +

    Mexa na chave para aplicar 0 ou 1 na entrada do circuito.

    +
    • +
+
+ + +
+
+
+
+
+

Implementação CMOS

+

Implemente agora uma porta lógica do tipo NOT usando transistores MOS utilizando o CD4007.

+
+
+
+
+
+ + + + +

Circuitos Integrados - CI

+

Circuitos integrados são componentes eletrônicos que possuem internamente dezenas a milhares de transistores que implementam circuitos eletrônicos, facilitando e possibilitando o desenvolvimento de projetos de hardware mais complexos.

+

Existem várias 'famílias' de CI que implementam portas lógicas, iremos trabalhar com uma versão chamada de série CD 4000. Exemplos de componentes dessa famílias:

+
    +
  • 4001: Quatro portas NOR de duas entradas
    • +
  • 4011: Quatro portas NAND de duas entradas
    • +
  • 4071: Quatro portas OR de duas entradas
    • +
+
+

Para a lista completa acesse: https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_4000-series_integrated_circuits

+
+

NOT

+

Implemente agora uma porta lógica do tipo NOT usando o CD4001.

+
+
+
+
+
+ +

Praticando no papel

+
+

Questão extraída do EXAME NACIONAL DE DESEMPENHO DOS ESTUDANTES 2014

+
+

Um processo monitora três parâmetros para controle de qualidade: A, B, C. Cada parâmetro possui um +valor na decisão final da qualidade. A existência do parâmetro A pesa 30% na decisão final, enquanto os +parâmetros B e C pesam 30% e 40%, respectivamente. O grau de aprovação do processo é dado pela soma +dos percentuais desses três parâmetros. O produto gerado pelo processo é considerado aprovado, caso o +grau de qualidade seja superior ou igual a 60%, e reprovado, se o grau de qualidade for inferior ou igual a +30%.

+

Caso o grau de qualidade esteja entre 30% e 60%, a decisão de aprovação ou reprovação é indiferente. +Por exemplo, se um produto apresentar os parâmetros A e B, terá grau de qualidade de 30%+30% = 60%, +levando à sua aprovação.

+

Com base na situação descrita, projete um circuito lógico com o menor número possível de portas lógicas, +para determinar a aprovação ou não do produto de acordo com a presença de seus parâmetros. As entradas +do circuito serão os sinais A, B,C, e a saída será um sinal Z. Para atingir esse objetivo, faça o que se pede nos itens a seguir.

+
    +
  1. Monte uma tabela verdade do sistema com a formação A, B, C. (valor: 4,0 pontos)
    2. +
  2. Desenhe o circuito final otimizado utilizando portas lógicas. (valor: 6,0 pontos)
    3. +
  3. (extra, não tinha no enade) Implemente a lógica encontrada com CIs da família 74xx
    4. +
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab10-CPU/index.html b/Labs/Lab10-CPU/index.html new file mode 100644 index 00000000..21f4beb1 --- /dev/null +++ b/Labs/Lab10-CPU/index.html @@ -0,0 +1,1280 @@ + + + + + + + + + Lab10 CPU - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 10: Control Unit

+
+

Antes de começar

+ +

Toda vez que um novo projeto começar será necessário realizar algumas configurações no repositório do grupo, vocês devem seguir para o documento: Util/Começando novo Projeto e depois voltar para esse lab.

+
    +
  • Não seguir sem realizar a etapa anterior.
    • +
+
+

A unidade de controle é o periférico da CPU responsável por decodificar uma instrução (linguagem de máquina) e realizar as modificações necessárias no HW (mux, load, ULA, registradores, PC) a fim de executar tal operação.

+

+

O control unit controla todos os componentes internos da nossa CPU, é ele que por exemplo seleciona como vai estar os sinais do seletor dos mux (muxALUI/I/muxAM/D, qual operação a ULA irá executar (zr.nx.zy.ny.f.no), onde o dado será salvo (loadD, loadA, writeM, loadPC) e se é para executar uma operação de salto (loadPC).

+

A figura a baixo ilustra tudo que o control unit controla.

+

+
+

Note

+

Note que os sinais do comparador da ULA: zr e ng também vão para a unidade de controle. É a partir do valor deles que o hardware decide se vai ou não ocorrer uma operação de salto.

+
+

ControlUnit

+

Vamos implementar partes da unidade de controle.

+

loadD (exemplo)

+
+

Exemplo!

+
+
+

Tip 1

+

Utilize o documento Z01/Instruction Set para resolver esse lab.

+
+

O sinal loadD indica quando o registrador D deve armazenar um novo sinal. Para isso, devemos verificar se a instrução em questão que está sendo decodificada pelo 'controlUnit' é do tipo comando (C), essa verificação é feita pelo bit mais significativo da instrução (bit17).

+

Uma vez que detectado uma instrução do tipo C, devemos verificar se o comando que ela representa carrega a operação de salvar em %D, verificamos isso pelo bit d1, que indica se irá ou não ocorrer um carregamento em %D.

+

+

Com esses dados conseguimos criar a tabela verdade a seguir e extrair a equação que rege esse sinal.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
bit 17bit 4loadD
0X0
100
111
+

Podendo ser traduzido para o código em VHDL (via soma dos produtos):

+
  loadD <= instruction(17) and instruction(4);
+
+
+

Nesse lab iremos fazer parte do ControlUnit, ele não deve passar em todos os testes.

+
+
+

Implementando e testando

+
    +
  1. Abra o arquivo /e_CPU/src/controlUnit.vhd
    2. +
  2. Insira a implementação anterior do loadD na arquitetura
    3. +
+
+

loadM

+

Vamos agora implementar o sinal loadM, esse sinal é o que controla se irá ocorrer uma operação de escrita na memória RAM.

+

+
+

Implementando e testando

+
    +
  1. Entenda os bits envolvidos
    2. +
  2. Escreva uma tabela verdade
    3. +
  3. Encontre a equação e implemente no controlUnit.vhd
    4. +
+
+

loadA

+

Agora implemente o loadA, esse sinal que controla o load do registrador A.

+
+

Implementando e testando

+
    +
  1. Entenda os bits envolvidos
    2. +
  2. Escreva uma tabela verdade
    3. +
  3. Encontre a equação e implemente no controlunit.vhd
    4. +
+
+ + +

muxALUI_A

+

Esse sinal (muxALUI_A) controla o mux que seleciona qual o sinal que entra no registrador %A, a entrada 0 do mux é o sinal que sai da ULA e o sinal 1 do mux são os bits [15..0] da instrução.

+

+
+

Tip 2

+

Com esse sinal implementando, nossa CPU já suporta a instrução leaw $x, %A

+
+
+

Implementando e testando

+
    +
  1. Entenda os bits envolvidos
    2. +
  2. Escreva uma tabela verdade
    3. +
  3. Encontre a equação e implemente no controlunit.vhd
    4. +
+
+ + +

zx

+

Agora faça o sinal zx que controla o zerador do sinal x da ULA.

+
+

Implementando e testando

+
    +
  1. Entenda os bits envolvidos
    2. +
  2. Escreva uma tabela verdade
    3. +
  3. Encontre a equação e implemente no controlunit.vhd
    4. +
+
+ + +

Memory IO

+

O componente memory IO é a 'memória' do nosso computador. Interno nesse módulo possuímos além da memória RAM, outros componentes tais como: tela, chave, leds. Lembrando que para a CPU, não existe separação entre o que é memória e o que é periférico.

+

Os periféricos internos do memoryIO são:

+
    +
  • Tela (screen.vhd)
      +
    • responsável por controlar o LCD
      • +
    +
    • +
  • RAM (ram16k.vhd)
      +
    • memória RAM de 16k endereços
      • +
    +
    • +
  • SW
      +
    • chaves da FPGA
      • +
    +
    • +
  • LED
      +
    • LEDs da FPGA
      • +
    +
    • +
+

screen e ram16k possuem a interface detalhada a seguir:

+

+
+

Note

+

Os sinais do tipo LCD_ da screen são conectados diretamente ao LCD, via portmap.

+
+

O componente memoryIO possui a seguinte entidade:

+

+

Estudando!

+
+

Warning

+

Discuta, pense e escreva a solução antes de ver a resposta.

+
+
    +
  1. +

    Pense e discuta com seus colegas o memoryIO.

    +
    2. +
  2. +

    Dos sinais de entrada do memoryIO qual define qual periférico (RAM/LCD/SW/LED) será acessado pela CPU? Explique.

    +
    3. +
+

+
+
+Resposta +

O sinal em questão é o address, pois os periféricos são mapeados em endereços diferentes, e é esse sinal que define qual periférico a CPU está querendo acessar. Exemplo: se o sinal address = 1024, a CPU está realizando uma operação na memória RAM, mas se o sinal address = 21184 isso indica que a CPU está querendo acessar o LED.

+ +
+
    +
  1. Qual sinal informa o memoryIO que a CPU está realizando uma escrita?
    2. +
+

+
+
+Resposta +

É o writeM, se 1 indica que a CPU quer realizar uma escrita, caso contrário é uma leitura.

+
+
    +
  1. Quais são suas entradas e saídas do LCD que o memoryIO controla? (tudo tirando o que começa com LCD_)
    2. +
+

+
+
+Resposta +
  DISPLAY: Screen  port map (
+         RST          => RST,
+         CLK_FAST     => CLK_FAST,
+         CLK_SLOW     => CLK_SLOW,
+
+         INPUT        => INPUT,
+         LOAD         => LOAD_DISPLAY,
+         ADDRESS      => ADDRESS(13 downto 0),
+         LCD_INIT_OK  => LCD_INIT_OK,
+
+         LCD_CS_N     => LCD_CS_N ,
+         LCD_D        => LCD_D,
+         LCD_RD_N     => LCD_RD_N,
+         LCD_RESET_N  => LCD_RESET_N,
+         LCD_RS       => LCD_RS,
+         LCD_WR_N     => LCD_WR_N
+);
+
+
    +
  • input: são os px a serem escritos
    • +
  • load: se é para atualizar os px
    • +
  • adddress: quais px serão escritos
    • +
+

Note que esses sinais são os mesmos sinais de uma memória RAM, porém sem a parte de leitura. O LCD como foi implementando, não suporta que realizemos a leitura de seus pxs.

+
+
    +
  1. Como funciona o LED?
    2. +
+

+
+
+Resposta +

O LED é um endereço da memória, como ele 'armazena' o dado, deve ser implementando com um registrador.

+
+
    +
  1. Faça um esboço (diagrama) de como o memoryIO implementará a saída LED
    2. +
+
         |                                                          |
+   LOAD  --->                                                       |
+   ADDRESS ->                                                       |
+   INPUT --->                                                       |
+         |                                                          ---> LED
+         |                                                          |
+         |                                                          |
+         |                                                          |
+         |                                                          |
+
+

Pinos do memoryIO:

+
    +
  • LOAD: indica escrita
    • +
  • ADDRESS(16 downto 0): endereço da escrita
    • +
  • INPUT(16 downto 0): dado a ser escrito
    • +
  • LED(9 downto 0): Valor dos LEDs da FPGA
    • +
+

CPU

+

Proponha uma modificação na CPU do nosso Z01.1 que:

+
    +
  1. Adiciona mais um registrador (%S) (onde é melhor?)
    2. +
  2. Você teria que modificar a linguagem de máquina do nosso HW. Proponha uma solução.
    3. +
  3. Possibilita %D endereçar a memória
      +
    • movw %A, (%D)
      • +
    +
    4. +
  4. Possibilite fazer carregamento efetivo em %D
      +
    • leaw $5, %D
      • +
    +
    5. +
+

Para cada modificação faça o desenho da nova CPU.

+

Extras

+

nop

+

Como o controlUnit controla a CPU para realizar a operação de NOP?

+

movw %D, %A e jg %D ao mesmo tempo

+

Nossa CPU suportaria executar simultaneamente a instrução movw %D, %A e ao mesmo tempo a instrução jg %D?

+

loadPC

+

Quais sinais o influenciam?

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab11-Assembly/index.html b/Labs/Lab11-Assembly/index.html new file mode 100644 index 00000000..f0a681e5 --- /dev/null +++ b/Labs/Lab11-Assembly/index.html @@ -0,0 +1,1207 @@ + + + + + + + + + Lab11 Assembly - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 11: Assembly

+

Ao final desse lab você deve ser capaz de:

+
    +
  1. Usar o simulador gráfico
    2. +
  2. Fazer pequenas modificações em um código assembly
    3. +
  3. Executar script de teste do projeto F - Assembly
    4. +
+
+

O uso simulador não é orbigatório. Para programar em Assembly, basta editar os aquivos *.nasm. Mas, o simulador ajuda a verificar o funcionamento do código e a encontrar eventuais erros.

+
+
+

Antes de começar

+

Toda vez que um novo projeto começar será necessário realizar algumas configurações no repositório do grupo, vocês devem seguir para o documento: Util/Começando novo Projeto e depois voltar para esse lab.

+
    +
  • Não seguir sem realizar a etapa anterior.
    • +
+
+ + +

Simulador

+

Nosso código assembly pode ser executado em hardware de verdade (FPGA) porém nesse primeiro momento iremos trabalhar em um ambiente simulado que nos dará maior facilidade de programação e depuração.

+

Um pouco de contexto: O livro texto (The Elements Of Computer System) disponibiliza um simulador da CPU original todo escrito em java, esse código é fechado e não permite nenhuma customização. Em 2017 o Prof. Luciano Pereira iniciou a criação de um simulador Z0 (versão anterior) também em Java, onde teríamos controle total do software.

+

Percebemos alguns pontos negativos de utilizar um simulador em Java sendo o principal: Qualquer alteração no Hardware iria demandar uma alteração no simulador, sendo necessário mantermos dois projetos independentes e sincronizados.

+

Nesta versão do curso iremos utilizar um simulador que utiliza o nosso próprio código VHDL como descrição da CPU.

+
+

As APIS de interface do simulador foram desenvolvidas pelo Prof. Rafael Corsi (vhdl/ tcl/ python) e a interface gráfica pelo Prof. Eduardo Marossi (python/ qt5).

+
+

O simulador possui a estrutura ilustrada a seguir:

+

Simulador

+

O simulador possui como entradas (para cada simulação): a arquitetura do computador (hardware); o conteúdo da memória RAM o conteúdo da memória ROM e um tempo de execução.

+

Após o término da simulação é exportado diversos sinais internos da CPU, o estado final da memória RAM e ROM. Esses sinais são então lidos pela interface gráfica e exibida de uma forma amigável, ou usados nos testes.

+

Arquivos

+ + +

Temos dois simuladores na disciplina. A interface gráfica de ambos é praticamente idêntica. O que muda é o software que executa a simulação.

+

O primeiro simulador (desejável usar esse) utiliza python para executar a simulação.

+ + +

Para inicializar o simulador basta entrar no ambiente virtual nasm e executar o script, utilizando os comandos a seguir:

+
$ source ~/nasm/bin/activate
+$ bits gui nasm
+
+

O segundo simulador roda a simulação no software Modelsim e é executado pelo script:

+
$ ./Z01simulador.py
+
+ + +

Interface do Simulador

+

O simulador possui a interface a seguir, onde a coluna da esquerda é referente a memória ROM (programa), a coluna da direita referente a memória RAM (dados).

+

Simulador GUI

+

Toda vez que houver uma alteração em algum dos parâmetros do simulador (RAM/ROM/Instruções,...) o programa será novamente executado no simulador para obtermos um resultado atualizado. Isso pode dar a sensação de "lerdeza" mas lembre da complexidade do sistema: estamos executando um programa em um hardware inteiramente simulado no computador de vocês.

+

tool

+

Programando

+

Abra o simulador e insira o seguinte código nasm (na parte referente a ROM), uma instrução por linha:

+
 leaw $1,%A         ; carrega a constant 1 em %A
+ movw (%A),%D       ; move o valor da RAM[%A] para %D 
+ leaw $0,%A         ; carrega a constant 0 em %A
+ addw (%A), %D, %D  ; faz RAM[%A] + %D e salva em %D
+ leaw $2, %A        ; carrega a constant 2 em %A
+ movw %D, (%A)      ; copia o valor de %D para RAM[%A]
+
+

Esse código soma o valor que está salvo na memória RAM endereço 0 com o valor da memória RAM endereço 1 e salva no endereço RAM[2]:

+
RAM[2] = RAM[0] + RAM[1]
+
+
+

mov 1

+

A operação de movw não 'move' o dado de um lugar para outro, ela copia. O valor no destino não é apagado, por exemplo:

+
leaw $10, %A
+movw %A, %D
+
+

Ao final dessas operações os registradores %A e %D possui o valor 10.

+
+
+

labels 2

+

R0, R1, .., R15, ... são nomes pré definidos de endereços de memória. O R0 indica o endereço de memória 0, R1 o endereço de memória 1 e assim por diante até o R15. O mesmo código pode ser escrito como:

+
  leaw $R1,%A            
+  movw (%A),%D
+  leaw $R0,%A
+  addw (%A), %D, %D
+  leaw $R2, %A
+  movw %D, (%A)
+
+
+

Para testarmos esse código será necessário colocarmos valores iniciais na memória RAM para validarmos o nosso código, para isso altere a memória RAM como demonstrado a seguir:

+
    +
  • Endereço 0 = 5
    • +
  • Endereço 1 = 8
    • +
+

Alterando a memória RAM

+
+

Executando

+
    +
  1. Com a memória alterada você pode agora executar a simulação
    2. +
  2. Verifique se o valor da memória 2 é a soma dos endereços 0 e 1.
    3. +
  3. Brinque com esses valores...
    4. +
+

+
+

Treinando

+

Vamos praticar um pouco agora programar em assembly, no começo parece bem difícil, mas com a prática as coisas vão ficando mais fáceis.

+

Use o resumo das instruções: AssemblyZ01 para saber as instruções disponíveis.

+
+

Altere o código para armazenar o resultado no endereço RAM[5]

+
+
+Solução +
leaw $1,%A
+movw (%A),%D
+leaw $0,%A
+addw (%A), %D, %D
+leaw $5, %A        ; <- alterado essa linha para 5!
+movw %D, (%A)
+
+
+
+

Altere o código para armazenar o negativo da operação entre RAM[0] + RAM[1] no endereço RAM[5] (dica: tem uma operação de NEG).

+
+
+solução +
leaw $1,%A
+movw (%A),%D
+leaw $0,%A
+addw (%A), %D, %D
+negw %D              ; aqui eu faço %D = - %D
+leaw $5, %A        
+movw %D, (%A)
+
+
+

Script automático de testes

+

Além da interface gráfica do simulador, possuímos um script de teste automatizado (similar ao do VHDL). +Para isso, abra o terminal na pasta f_Assembly e execute:

+
$ ./compileALL.py
+$ pytest -s
+
+

Ele compila os códigos que estão na pasta f_Assembly/src/ para a pasta f_Assembly/bin/hack e executa os testes localizados em f_Assembly/tests/.

+

Somente os arquivos configurados no config_testes_nasm.txt serão testados.

+

config_testes_nasm.txt

+

O arquivo de configuração dos testes é um pouco diferente, possui além do nome do módulo que será testado um segundo parâmetro que indica quantos testes serão executados para esse módulo e quantos microsegundos ele ficará na simulação (microsegundos suposto de um sistema real).

+

Exemplo do config_testes_nasm.txt +

# nome | quantidade de testes | us de execucao
+#add 1 1000
+

+ + +

Implementando o add.nasm

+

Os arquivos a serem implementando estão na pasta f_Assembly/src/ lá você vai encontrar todos os códigos fontes que deverão ser feitos nesse projeto.

+
+

Tarefa

+

Edite o arquivo add.nasm realizando a implementação que ele pede no comentário do arquivo (já foi feito nesse lab)

+
+
+

vscode

+

Abra o arquivo add.nasm no VsCode.

+
+

Agora com o módulo implementando podemos testar seu funcionamento. Para isso execute

+
$ ./compileALL.py
+$ pytest -s
+
+

Esse script irá compilar o nasm e gerar os arquivos .hack e .mif (salvos no /bin/hack/) que serão carregados no simulador junto com uma configuração inicial da memória RAM (como no gui do simulador), ao término da simulação um arquivo com o estado final da RAM é salvo na pasta /tests/add/add0_end.mif.

+

Executamos um script que compara o estado final da RAM com o um esperado (add0_tst.mif), em caso de algum erro, o script irá reportar falha.

+

Se tudo ocorrer bem você deverá ter a seguinte saída :

+
 - Testando .... 
+ -------------------------
+ Starting  add0 ....
+ pass    add0
+ ==== Summary ===================================
++ pass    add teste: 0
+
+

Implementando outros módulos

+

Vamos implementar outros módulos: sub.nasm e mov.nasm. Para cada módulo descomente o teste no config_tests_nasm.txt e leia o que deve ser feito nos comentários de cada arquivo.

+
+

Tarefa

+
    +
  1. Implementar o sub.nasm e testar
    2. +
  2. Implementar o mov.nasm e testar
    3. +
+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab12-Assembly/index.html b/Labs/Lab12-Assembly/index.html new file mode 100644 index 00000000..d4875ffe --- /dev/null +++ b/Labs/Lab12-Assembly/index.html @@ -0,0 +1,1195 @@ + + + + + + + + + Lab12 Assembly - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 12: Periféricos

+

Ao final desse lab você deve ser capaz de:

+
    +
  1. Escrever nos LEDs do nosso Z01
    2. +
  2. Ler das chaves (SW) do nosso Z01
    3. +
  3. Escrever no LCD do nosso Z01
    4. +
+
+

Tip 1

+

Para fazer esse lab, você deve ter lido a teoria sobre mapa de memória

+
+
+

Note

+

Dúvidas sobre assembly? Z01->Resumo Assembly

+
+

Esse lab deve ser feito no Z01Simulador, para abrir o programa basta executar o script Z01simulador.py dentro da pasta do projeto f_Assembly

+

Todos os arquivos possuem teste, após programar no Simulador execute o teste

+

LEDs

+

Problemas relacionados ao LED do nosso Z01

+
+

Lembrando...

+
+
+
+

Qual endereço de memória para acessar os leds do Z01?

+
+
+
    +
  • 21184
    • +
+
+
+
+
+
+

led1.nasm

+
    +
  • f_Assembly/src/labs/led1.nasm
    • +
+

Faça o LED0 acender

+
+
+
+

+
+
+
leaw $1, %A
+movw %A, %D
+leaw $21184, %A
+movw %D, (%A)
+
+
+
+
+
+
+

led2.nasm

+
    +
  • f_Assembly/src/labs/led2.nasm
    • +
+

Faça os LEDs: 9,7,5,3,1 acenderem

+
+
+
+

+
+
+
    +
  1. Você precisa escrever a palavra 0b1010101010 nos LEDs, converta para decimal e carrega na CPU com leaw
    2. +
  2. Use uma calculadora/google para isso
      +
    • no google: bin 1010101010 to dec
      • +
    +
    3. +
+
+
+
+
+

SW

+

Problemas relacionado a chave do nosso Z01

+
+

Lembrando...

+
+
+
+

Qual endereço de memória para acessar as chaves SW do Z01?

+
+
+
    +
  • 21185
    • +
+
+
+
+
+
+

sw1.nasm

+
    +
  • f_Assembly/src/labs/sw1.nasm
    • +
+

Faça os LEDs serem o valor das chaves: LED = SW

+
+
+
+

Antes de iniciar a simulação, você deve configurar as chaves:

+

+
+
+

+
+
+
leaw $21185, %A
+movw (%A), %D
+leaw $21184, %A
+movw %D, (%A)
+
+
+
+
+
+
+

sw2.nasm

+
    +
  • f_Assembly/src/labs/sw2.nasm
    • +
+

Faça os LEDs serem o contrário do valor das chaves: LED = !SW

+
+
+
+

Antes de iniciar a simulação, você deve configurar as chaves:

+

+
+
+

+
+
+

Utilize a instrução notw %D para inverter o valor salvo no registrador %D

+
+
+
+
+

LCD

+

Trabalhando com o LCD.

+
+

LCD

+
    +
  • Linhas 6-7 do arquivo f_Assembly/src/labs/lcd2.nasm →
    • +
+

Acione os 16 primeiros pxs do LCD.

+
+
+
+

+
+
+
leaw $16384, %A
+movw $-1, (%A)
+
+
+

movw $-1, (%A): Gera o vetor 1111111111111 e grava no endereço que %A aponta (primeiros pxs do LCD)

+
+
+
+
+
+
+

lcd2.nasm

+
    +
  • f_Assembly/src/labs/lcd2.nasm
    • +
+

Acione todos os pxs da primeira posição de memória do LCD, do meio do LCD e da última posição de memória do LCD.

+
+
+
+

+
+
+

O endereço central do LCD vocês podem calcular por:

+
LCD = 320x240
+
+1. enderecos_porLinha    = 320/16 
+                         = 20
+
+2. offset_linhaCentral   = 20*240/2
+                         = 2400
+
+3. endereco_linhaCentral = 16384 + 2400
+                         = 18784
+
+4. px_central            = 18784 + 10 
+                         = 18794
+
+
+
+
+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab13-Assembly/index.html b/Labs/Lab13-Assembly/index.html new file mode 100644 index 00000000..2e2a6e58 --- /dev/null +++ b/Labs/Lab13-Assembly/index.html @@ -0,0 +1,1193 @@ + + + + + + + + + Lab13 Assembly - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 13: saltos (jump)

+

Ao final desse lab você deve ser capaz de:

+
    +
  • Escrever programas complexos em assembly que envolvem acesso a memória e saltos (condicionais e incondicionais)
    • +
+
+

Tip 1

+

Para fazer esse lab, você deve ter lido a teoria sobre:

+ +
+
+

Note

+

Dúvidas sobre assembly? Z01->Resumo Assembly

+
+

Esse lab deve ser feito no Z01Simulador, para abrir o programa basta executar o script Z01simulador.py dentro da pasta do projeto f_Assembly

+

Incondicional

+
+

lcd1.nasm

+
    +
  • f_Assembly/src/labs/lcd1.nasm
    • +
+

Preencha todos os px do LCD de preto!

+
+
+
+

No Z01Simulador, abra as configurações e coloque o tempo de simulação em 40000

+

+
+
+

+
+
+

Irei usar o RAM[0] para salvar o contador, que será incrementado a partir do endeço base do LCD 16384 até a onde o programa executar.

+
+

Neste exemplo, o valor final do loop não está sendo controlado!!

+
+
leaw $16384, %A
+movw %A, %D
+leaw $0, %A
+movw %D, (%A)
+
+LOOP:
+  leaw $0, %A
+  movw (%A), %D
+  addw $1, %D, (%A)
+  movw %D, %A
+  movw $-1, (%A)
+  leaw $LOOP, %A
+  jmp
+  nop
+
+
+
+
+
+

Condicional

+

Saltos condicionais são utilizados para verificarmos condições no programa, vamos trabalhar um pouco com isso.

+
+

jmp1.nasm

+
    +
  • f_Assembly/src/labs/jmp1.nasm
    • +
+

Implemente o pseudo código a seguir em nasm:

+
if RAM[1] == 0: 
+    RAM[0] = 1
+else
+    RAM[0] = 2
+
+
+
+
+

Teste o programa com diferentes valores na RAM[1]:

+
    +
  • Teste 1: RAM[1] = 3
    • +
  • Teste 2: RAM[1] = 0
    • +
+
+
+
    +
  • Teste 1: RAM[0] = 2
    • +
  • Teste 2: RAM[0] = 1
    • +
+
+
+

Podemos reescrever o código para ficar:

+
RAM[0] = 2
+if RAM[1] == 0: 
+    RAM[0] = 1
+
+
+
+
leaw $2, %A
+movw %A, %D
+leaw $0, %A
+movw %D, (%A) ; RAM[0] = 2
+leaw $1, %A
+movw (%A), %D ; busca valor verificar (RAM[1])
+leaw $END, %A ; prepara salto
+jne           ; RAM[1] == 0?
+nop
+leaw $1, %A
+movw $1, (%A) ; RAM[=] = 1
+END:          
+
+
+
+
+
+
+

jmp3.nasm

+
    +
  • f_Assembly/src/labs/jmp3.nasm
    • +
+

Implemente o pseudo código a seguir em nasm:

+
if RAM[1] == 3: 
+    RAM[0] = 1
+else
+    RAM[0] = 2
+
+
+
+
+

Teste o programa com diferentes valores na RAM:

+
    +
  • Teste 1: RAM[1] = 3
    • +
  • Teste 2: RAM[1] = 0
    • +
+
+
+
    +
  • Teste 1: RAM[0] = 1
    • +
  • Teste 2: RAM[0] = 2
    • +
+
+
+

Não temos uma instrução de jmp que verifica se o valor de %D é igual a 3, porém podemos subtrair 3 do calor salvo em RAM[1] e verificar se o resultado é igual a 0:

+
RAM[0] = 2
+if RAM[1] - 3 == 0: 
+    RAM[0] = 1
+
+
leaw $1, %A
+movw (%A), %D
+leaw $3, %A
+subw %D, %A, %D ; %D = RAM[1] - 3
+
+
+
+
+
+
+

jmp4.nasm

+
    +
  • Criar o arquivo f_Assembly/src/labs/jmp4.nasm
    • +
+

Implemente o pseudo código a seguir em nasm:

+
if RAM[1] + RAM[2] >= 3: 
+    RAM[0] = 1
+else
+    RAM[0] = 2
+
+
+
+
+

Teste o programa com diferentes valores na RAM:

+
    +
  • Teste 1: RAM[1] = 1 / RAM[2] = 4
    • +
  • Teste 2: RAM[1] = 1 / RAM[2] = 1
    • +
+
+
+
    +
  • Teste 1: RAM[0] = 1
    • +
  • Teste 2: RAM[0] = 2
    • +
+
+
+
+
+
+

jmp5.nasm

+
    +
  • Criar o arquivo f_Assembly/src/labs/jmp5.nasm
    • +
+

Acione a metade superior dos pxs do LCD de preto.

+
+
+
+

No Z01Simulador, abra as configurações e coloque o tempo de simulação em 40000

+
+
+

+
+
+
+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab14-Assembly/index.html b/Labs/Lab14-Assembly/index.html new file mode 100644 index 00000000..8974f965 --- /dev/null +++ b/Labs/Lab14-Assembly/index.html @@ -0,0 +1,1035 @@ + + + + + + + + + Lab14 Assembly - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 14: praticando nasm

+

Ao final desse lab você deve ser capaz de:

+
    +
  1. Fazer programas complexos em assembly
    2. +
+

Os seguintes programas são contemplados nesse lab:

+
    +
  • mov
    • +
  • max
    • +
  • abs
    • +
  • mult (muito importante estudar!)
    • +
+

Os problemas desse lab possuem teste unitário, para isso você deve editar o arquivo de configurações de teste: config_testes_nasm.txt e executar os testes.

+
+

mov.nasm

+
    +
  • f_Assembly/src/mov.nasm
    • +
+

Movimentação de dados da memoria RAM

+
    +
  • RAM[0] = RAM[1]
    • +
  • RAM[1] = RAM[0]
    • +
  • RAM[3] = 1
    • +
+
+
+

max.nasm

+
    +
  • f_Assembly/src/max.nasm
    • +
+

RAM2 = max(RAM[0], RAM[1])

+

ou seja, o maior valor que estiver, ou em R0 ou R1 sera copiado para R2 +Estamos considerando número inteiros.

+
+
+

abs.nasm

+
    +
  • f_Assembly/src/abs.nasm
    • +
+

Copia o valor de RAM[1] para RAM[0] deixando o valor sempre positivo.

+
+
+

mult.nasm

+
    +
  • f_Assembly/src/mult.nasm
    • +
+

Multiplica o valor de RAM[1] com RAM[0] salvando em RAM[3]

+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab15-Assembly-FPGA/index.html b/Labs/Lab15-Assembly-FPGA/index.html new file mode 100644 index 00000000..2e83a243 --- /dev/null +++ b/Labs/Lab15-Assembly-FPGA/index.html @@ -0,0 +1,1050 @@ + + + + + + + + + Lab15 Assembly FPGA - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 15: Programando FPGA

+

Ao final desse lab você deve ser capaz de:

+
    +
  1. Conectar o LCD na FPGA
    2. +
  2. Programar a FPGA com o Z01.1
    3. +
  3. Programar um programa em nasm no Z01.1
    4. +
+

Conectando o LCD

+

FPGA

+

Programando a FPGA

+

A FPGA é um hardware que pode sr configurável para implementar 'qualquer' sistema digital, incluindo um computador. Iremos primeiramente prograr a FPGA com o Hardware do Z01 para então podermos programar o nosso código em assembly. Para isso, execute o script python:

+
$ ./programFPGA.py
+
+

Esse script irá carregar na FPGA o hardware do Z01.1

+
+

Note

+

Nossa FPGA é dita do tipo volátil, ela perde a configuração sempre que for desligada!

+
    +
  • Essa etapa deve ser realizada sempre que ela desligar.
    • +
+
+

Programando o Z01.1

+

Agora com o Z01.1 configurado na FPGA podemos executar nosso programa no hardware, basta chamar o script programSoftware.py com o parâmetro -n e o caminho para o código nasm. Como no exemplo a seguir:

+
./programSoftware.py -n src/examples/R-LCD.nasm
+
+

O mesmo deve executar um código no Z01 que escreve a letra R no LCD.

+

Programe os exemplos a seguir:

+
    +
  • pxLCD.nasm: Escreve apenas 16 pixels no LCD (um ponto)
    • +
  • testeLED.nasm: Um programa que exibe um contador binário nos LEDs da FPGA
    • +
  • testeSW.nasm: Um programa que lê as chaves da FPGA e aciona os LEDs com base no seus resultados.
    • +
+

Praticando

+
    +
  1. Grave na FPGA o programa testeSW.nasm
    2. +
+

Mexa nas chaves SW e veja o que acontece com os LEDS.

+
    +
  1. Altere o programa para ser o inverso do que foi programado.
    2. +
+

Quando as chaves estiverem para baixo, o respectivo LED acende e quando a chave estiver para cima o LED apaga.

+
+

Tip 1

+
    +
  • Valide na FPGA!
    • +
+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab16.1-Assembler/index.html b/Labs/Lab16.1-Assembler/index.html new file mode 100644 index 00000000..8548683b --- /dev/null +++ b/Labs/Lab16.1-Assembler/index.html @@ -0,0 +1,1013 @@ + + + + + + + + + Lab16.1 Assembler - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + + +
  • Lab 16: Assembler
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Introdução

+

Esse laboratório introduz uma série de conceitos e ferramentas e deve ser realizado individualmente ou em dupla (como indicado no começo de cada parte).

+

Ao final do laboratório você deverá:

+
    +
  1. Entender o que é um arquivo .hack e .mif
    2. +
  2. Ter um projeto importado no Intellij
    3. +
  3. Ter o método code.jump implementando
    4. +
  4. Saber como executar os testes unitários
    5. +
  5. Ter o método parser.commandType implementando
    6. +
  6. Saber como extrair informações dos testes unitários
    7. +
  7. Ter o fillSymbolTable.initialize implementando
    8. +
+

Antes de começar

+

Toda vez que um novo projeto começar será necessário realizar algumas configurações no repositório do grupo, vocês devem seguir para o documento: Util/Começando novo Projeto e depois voltar para esse lab.

+
+

Warning

+

Não seguir sem realizar a etapa anterior.

+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab16.2-Assembler/index.html b/Labs/Lab16.2-Assembler/index.html new file mode 100644 index 00000000..3b73070a --- /dev/null +++ b/Labs/Lab16.2-Assembler/index.html @@ -0,0 +1,1063 @@ + + + + + + + + + Lab16.2 Assembler - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + + +
  • Lab 16: Assembler
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

parte 1

+

Agora iremos desenvolver um programa em java que será capaz de ler nossos programas .nasm e converter eles para .hack (binário). Nosso arquivo .hack é um arquivo de texto que possui apenas 1s e 0s. Cada linha desse arquivo .hack é uma instrução a ser armazenada na memória ROM e executado pela CPU.

+

Exemplo de um arquivo .hack:

+
000000000000000101
+100101100000010000
+000000000000000001
+100000000000100000
+000000000000001011
+
+
+

Você pode abrir seus arquivos .hack, basta ir em F-Assembly/bin/hack/ que vai encontrar seus binários (executáveis).

+
+

O arquivo .hack é um formato que não conseguimos fazer o download para a FPGA, então é necessário convertemos esse formato em um que o Quartus entenda. Esse formato do Quartus é chamado de .mif e é gerado automaticamente pelos scripts de teste, esse arquivo .mif é similar ao .hack salvo um cabeçalho e a indicação do endereço na qual a linha deve ser salva:

+
WIDTH=18;
+DEPTH=5;
+
+ADDRESS_RADIX=UNS;
+DATA_RADIX=BIN;
+
+CONTENT BEGIN
+  0 : 000000000000000101;
+  1 : 100101100000010000;
+  2 : 000000000000000001;
+  3 : 100000000000100000;
+  4 : 000000000000001011;
+END;
+
+
+

Info

+

O Assembler de vocês deve gerar um arquivo .hack. A conversão para o .mif é feita pelos scripts em python já fornecidos (./testeAssembly.py)

+
+
       assembler        script python
+.nasm ---------> .hack --------> .mif 
+                                   v
+                                   |---------> FPGA
+                                   |---------> SIMULADOR
+
+

Assembler

+

O assembler será um programa escrito em java e que foi estruturado em quatro classes:

+
    +
  • Assemble
      +
    • Arquivo: Assemble.java
      • +
    • Descrição: Classe responsável por criar o código de máquina, ela que efetivamente faz a varredura do arquivo .nasm de entrada e escreve o arquivo .hack de saída, gerando o código de máquina.
      • +
    • Dependências: Code.java, Parser.java, SymbolTable.java
      • +
    +
    • +
  • Code
      +
    • Arquivo : Code.java
      • +
    • Descrição : Traduz mnemônicos da linguagem assembly para códigos binários da arquitetura Z0.
      • +
    • Dependências : none
      • +
    +
    • +
  • Parser
      +
    • Arquivo : Parser.java
      • +
    • Descrição : Encapsula o código de leitura. Carrega as instruções na linguagem assembly, analisa, e oferece acesso as partes da instrução (campos e símbolos). Além disso, remove todos os espaços em branco e comentários.
      • +
    • Dependências : none
      • +
    +
    • +
  • SymbolTable
      +
    • Arquivo : SymbolTable.java
      • +
    • Descrição : Mantém uma tabela com a correspondência entre os rótulos simbólicos e endereços numéricos de memória.
      • +
    • Dependências : none
      • +
    +
    • +
+

Note que o 'orquestrador' da montagem (esse é o termo em português utilizado) é a classe 'Assemble', nela que estará toda a lógica de montagem acessoada pelas demais classes.

+

Próximos passos

+

Agora vamos configurar a ide para podermos trabalhar no código java, siga para a próxima parte.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab16.3-Assembler/index.html b/Labs/Lab16.3-Assembler/index.html new file mode 100644 index 00000000..a9f59b9e --- /dev/null +++ b/Labs/Lab16.3-Assembler/index.html @@ -0,0 +1,1028 @@ + + + + + + + + + Lab16.3 Assembler - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + + +
  • Lab 16: Assembler
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

parte 2

+
+

Warning

+

Todos devem realizar de forma individual!

+
+

Para realizar o desenvolvimento do Assembler podemos usar o VSCode ou a IDE do Intellij.

+

Para trabalhar no VSCode abra a pasta Assembler no mesmo. Se necessário, instale a extensão Test Runner for Java.

+

Para quem escolher a IDE do Intellij, siga os passos abaixo:

+

Import Project:

+

+

Importe o arquivo .xml que está dentro da pasta g_Assebler/Assembler:

+

+

+

final

+

Você deve obter um projeto importado no intellij:

+

+

Verificando sdk

+

Verifique se o intellij associou um SDK ao projeto:

+

+

Próximos passos

+

Agora vamos começar a trabalhar no código java. Siga para a próxima parte.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab16.4-Assembler/index.html b/Labs/Lab16.4-Assembler/index.html new file mode 100644 index 00000000..56f41d0c --- /dev/null +++ b/Labs/Lab16.4-Assembler/index.html @@ -0,0 +1,1063 @@ + + + + + + + + + Lab16.4 Assembler - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
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  • Labs
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  • Lab 16: Assembler
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

parte 3

+
+

Deve ser realizado individual (porém discutindo no grupo)

+
+

Iremos agora implementar um dos métodos da classe Code, a parte responsável por gerar os três bits referentes ao jump:

+

+

No VSCode ou no Intellij abra o código code.java e procure pelo método jump:

+
/**
+ * Retorna o código binário do mnemônico para realizar uma operação de jump (salto).
+ * @param  mnemnonic vetor de mnemônicos "instrução" a ser analisada.
+ * @return Opcode (String de 3 bits) com código em linguagem de máquina para a instrução.
+ */
+public static String jump(String[] mnemnonic) {
+
+
+ return  "";
+}
+
+

Note que o input dessa função é um array de strings, chamado mnemnonic e seu retorno é uma string. No mnemnonic será passado a instrução a ser executada da seguinte forma:

+
    +
  • {"jmp"}
    • +
  • {"jge", "S"}
    • +
  • {"jg", "%D"}
    • +
  • ...
    • +
+

E deve retornar o binário correspondente aos bits j2, j1 e j0 do comando de jump :

+
    +
  • 111, 011, 010, ....
    • +
+
+

Note que aesa classe não precisa se preocupar com a origem do jump (%S, %D, ...) apenas com o seu tipo jmp, jge, ...

+
+

Implementando

+

Vamos implementar algo bem simples que está incompleto, mas vai servir para entendermos o fluxo. Modifique o código com o exemplo a seguir :

+
    public static String jump(String[] mnemnonic) {
+        switch (mnemnonic[0]){
+            case "jmp"  : return "111";
+
+            default    : return "000";
+        }
+    }
+
+

Com a classe implementada, podemos executar o teste unitário dela. No Intellij:

+

+

Com o botão direito no test/java/assembler/CodeTest

+

+

Note que o teste falhou, já que a nossa implementação está incompleta.

+

+

terminando

+
    +
  1. Retorne a classe jump e termine sua implementação.
    2. +
  2. Execute novamente o teste até passar.
    3. +
+
+

Antes de continuar

+

Termine de implementar essa classe

+
+

+

Continuando

+

Siga para a próxima parte.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab16.5-Assembler/index.html b/Labs/Lab16.5-Assembler/index.html new file mode 100644 index 00000000..c292c303 --- /dev/null +++ b/Labs/Lab16.5-Assembler/index.html @@ -0,0 +1,1057 @@ + + + + + + + + + Lab16.5 Assembler - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + + +
  • Lab 16: Assembler
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

parte 4

+

Desenvolvimento baseado em testes é uma técnica que temos utilizado até agora para os nosso projetos, nesse método fragmentando o desenvolvimento em pequenos módulos que são testados de forma individual, por testes unitários. O desenvolvimento é focado em fazer com que os módulos passem nos testes.

+

Como os testes não são perfeitos e não conseguem cobrir toda a funcionalidade do módulo, é necessário realizarmos o teste de integração, onde juntamos todas as peças e testamos o sistema como um todo.

+

Utilizaremos o mesmo recurso agora em java, onde cada módulo (método) possui um teste e quando todos os módulos estivem implementados e funcionando realizamos um teste de integração que valida tudo.

+

Os testes unitários foram feitos com o JUnit e estão na pasta do projeto: g_Assembler/Assembler/test/java/assembler. Os testes cobrem todas os métodos do projeto.

+

Exemplo parser

+

Os testes são uma guia do que cada método deve fazer, e eles servirão como complemento da documentação do módulo. Iremos seguir o fluxo:

+
    +
  1. Ler descrição do método
    2. +
  2. Abrir teste unitário e entender o que é passado e o que é esperado
    3. +
  3. Desenvolver método
    4. +
  4. Testar
    5. +
  5. Falhou? Volte para 1.
    6. +
+

Vamos pegar como exemplo o método commandType do parser:

+
/**
+ * Retorna o tipo da instrução passada no argumento:
+ *  A_COMMAND para leaw, por exemplo leaw $1,%A
+ *  L_COMMAND para labels, por exemplo Xyz: , onde Xyz é um símbolo.
+ *  C_COMMAND para todos os outros comandos
+ * @param  command instrução a ser analisada.
+ * @return o tipo da instrução.
+ */
+ public CommandType commandType(String command) {
+   return null;
+ }
+
+

E seu teste unitário:

+
/**
+  * Teste para a instrução commandType
+  */
+@Test
+public void testParser_commandType() {
+  try {
+      assertTrue("leaw $0,%A",parser.commandType("leaw $0,%A")==Parser.CommandType.A_COMMAND);
+      assertTrue("abc:",parser.commandType("abc:")==Parser.CommandType.L_COMMAND);
+      assertTrue("movw %A,%D",parser.commandType("movw %A,%D")==Parser.CommandType.C_COMMAND);
+      ....
+      ....
+   }
+}
+
+

Vamos analisar o primeiro teste:

+
assertTrue("leaw $0,%A",parser.commandType("leaw $0,%A")==Parser.CommandType.A_COMMAND);`
+
+
    +
  • Nesse teste é passado a string "leaw $0,%A" para o método parser.commandType e esperasse na saída A_COMMAND.
    • +
+

Com essa informação complementar conseguimos iniciar o desenvolvimento dessa classe.

+
+

Antes de continuar

+
    +
  1. Implemente a classe parser.commandType
    2. +
  2. Execute o teste unitário do parser até que o comandType passe nos testes.
    3. +
+
+

Continuando

+

Siga para a próxima parte.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab16.6-Assembler/index.html b/Labs/Lab16.6-Assembler/index.html new file mode 100644 index 00000000..9ea6b2ae --- /dev/null +++ b/Labs/Lab16.6-Assembler/index.html @@ -0,0 +1,1024 @@ + + + + + + + + + Lab16.6 Assembler - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
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+
    + + + +
  • Labs
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  • Lab 16: Assembler
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

parte 5

+

Implemente o método initialize da classe SymbolTable utilizando os conceitos visto nos outros labs.

+

O initialize utiliza outros métodos dessa classe, edite eles:

+
    public void addEntry(String symbol, int address) {
+        symbolTable.put(symbol, address);
+    }
+
+
  public Boolean contains(String symbol) {
+        return symbolTable.containsKey(symbol);
+    }
+
+
 public Integer getAddress(String symbol) {
+        return symbolTable.get(symbol);
+    }
+
+

Agora com os demais métodos implementando faça o initialize.

+
+

Tip 1

+

Use os testes para ajudar entender o que o método faz.

+
+

Tabela de símbolos? De uma lida na teoria/Tabela de Símbolos

+

Teste Final

+

Apenas após terminar todos os arquivos.

+

Por fim, iremos traduzir todos os arquivos nasm da APS-F usando o Assembler que vocês criaram. Para isso, execute no terminal os comandos:

+
$ ./genJAR.py
+$ ./compileALL.py
+$ pytest -s
+
+

O primeiro gera o .jar a partir do código de vocês, enquanto o segundo traduz todos os arquivos nasm. O terceiro roda os arquivos Assembly no CPU.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab17-VM/index.html b/Labs/Lab17-VM/index.html new file mode 100644 index 00000000..4858389f --- /dev/null +++ b/Labs/Lab17-VM/index.html @@ -0,0 +1,1080 @@ + + + + + + + + + Lab17 VM - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 17: VM

+
+

Tip 1

+

Realizar o laboratório individualmente. Mas trabalhar no grupo e trocar ideias.

+
+

Nesse lab iremos criar programas em VM para o nosso Z01.1, essa entrega é individual e não vale nota, mas será cobrado na última avaliação.

+

Esse laboratório mistura exercícios com leitura de teoria, é essencial que você realize as leituras recomendadas para cada secção e então voltar para fazer os exercícios.

+
+

Antes de começar

+

Esse laboratório não faz parte de um projeto, mas será necessário atualizar o repositório de vocês com o Z01. Escolham um do grupo para fazer isso, ele não será um scrum master!

+
    +
  • Não seguir sem realizar a etapa anterior.
    • +
+
+

Treinando RPN

+

Abra o simulador online da calculadora hp48 e realize os seguintes cálculos:

+
    +
  1. 12 + 34 + 56 – 78 + 90 – 12
    2. +
  2. (12 × 34) + (56 × 78) – (90 × 12)
    3. +
  3. 3 × (4 + (5 × (6 + 7))) (Dica: comece pelo parêntese mais interno)
    4. +
  4. \(1/\sqrt{121}\)
    5. +
+
+

Exercícios extraídos de: https://hansklav.home.xs4all.nl/rpn/

+
+

VM Z01 - básico

+
+

TEORIA

+

Leia a Teoria/VM antes de seguir.

+
+

Vamos agora trabalhar com a nossa vm, vocês terão que implementar os programas a seguir e testar com o script (executar ./compileALL.py localizado na pasta do projeto e então SIM=ghdl pytest --tb=no -s.).

+
+

Info

+

A descrição do que deve ser feito está no próprio código

+
+
    +
  • h_VM/src/vm/1a-Add
    • +
  • h_VM/src/vm/1b-Calculadora
    • +
+

Você notou que nesses códigos pedimos para salvar o resultado em temp 0, fazemos +isso pela operação de pop temp 0. Vamos estudar um pouco a respeito disso:

+
+

TEORIA

+

Leia a Teoria/VM - Segmentos antes de seguir.

+
+

goto (jump)

+

Nossa linguagem vm suporta realizar condições e loops, vamos ver como isso é feito e praticar um pouco!

+
+

TEORIA

+

Leia a Teoria/VM - jump antes de seguir.

+
+

Implementem os códigos a seguir

+
    +
  • h_VM/src/vm/1c-loop
    • +
  • h_VM/src/vm/1c-div
    • +
+
+

Tip 2

+

De uma olhada nos códigos de exemplo, tem coisa de condição lá!

+
+

funções

+

Vamos agora fazer o uso de funções em VM, o que irá nos permitir fazer as seguintes operações: \(10/2 + 15*3*\sqrt{121}/2^5\), lembre que no nosso hardware não possuímos os operadores de multiplicação, divisão, raiz quadrada e muito menos exponencial. Mas com o uso de funções podemos implementar isso em código e usar para implementar a equação anterior.

+
div(10,2) + div(mult(mult(15,3), sqrt(121.2))), exp(2,5))
+
+
    +
  • note que os operadores viraram chamadas de funções.
    • +
+
+

TEORIA

+

Leia a Teoria/VM - Funções antes de seguir.

+
+

Vamos agora trabalhar com funções na nossa VM, implementem os códigos a seguir:

+
    +
  • h_VM/src/vm/2b-Calculadora
    • +
  • h_VM/src/vm/2c-Calculadora
    • +
  • h_VM/src/vm/2d-Calculadora
    • +
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab18.1-VMtranslator/index.html b/Labs/Lab18.1-VMtranslator/index.html new file mode 100644 index 00000000..5a273c0d --- /dev/null +++ b/Labs/Lab18.1-VMtranslator/index.html @@ -0,0 +1,1098 @@ + + + + + + + + + Lab18.1 VMtranslator - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 18: Vm Translator

+

O VMTranslator é um programa escrito em Java que faz a tradução de códigos escrito na linguagem VM definida no curso e traduz para linguagem Assembly do computador Z01.

+

Testando

+

Para testar, basta executar o comando:

+
$ ./testeVMtraslator.py
+
+

O teste executa:

+
             genJAR.py
+                 |   
+                 |   
+                 V
+
+            VMTranslator          Assembler            Z01-Simulator  ------------------
+ arquivo.vm -------------> .nasm -----------> .hack  > ------------>  - Verifica saída -
+                                                                      ------------------
+                 ^
+                 |   
+                 |- Desenvolvido no projeto I 
+
+

Para isso foi criado alguns programas (H-VM/src/vmExamples/) em VM muito específicos que testam somente um comando, ou uma parte da tradução do VMTranslator. Por exemplo o teste SimpleAdd possui somente a seguinte linha:

+
add
+
+

Esse teste foi criado para testar o Code.writeArithmetic no caso de um comando add. Para isso, antes da execução desse código, o simulador faz a inicialização da RAM, simulando valores na pilha e já configurando o SP para uma situação real. A memória antes da execução da instrução add é a seguinte:

+
    0 : 0000000100000010;
+  256 : 0000000000000010;
+  257 : 0000000000000100;
+  258 : 0000000000000000;
+
+
+

Note

+

I-VM/tests/tst/SimpleAdd/SimpleAdd0_in.mif

+
+

Espera-se o resultado final após a execução do comando add :

+
    0 : 0000000100000001
+  256 : 0000000000000110
+
+
+

A seguir uma lista de como cada parte do VMTranslator é testado:

+
    +
  • code.writePushPop
      +
    • pop
        +
      • SimplePopTemp : pop temp ...
        • +
      • SimplePopLocal : pop local ...
        • +
      • SimplePopThat : pop that ...
        • +
      • SimplePopThis : pop this ...
        • +
      +
      • +
    • push
        +
      • SimplePushConst : push constant ....
        • +
      • SimplePushTemp : push tempo ....
        • +
      • SimplePushLocal : push local ....
        • +
      • SimplePushArg : push argument ...
        • +
      • SimplePushThis : push this ...
        • +
      • SimplePushThat : push that ...
        • +
      +
      • +
    +
    • +
  • code.writeArithmetic
      +
    • SimpleAdd : add
      • +
    • SimpleNeg : neg
      • +
    • SimpleSub : sub
      • +
    • SimpleEq : eq
      • +
    • SimpleGt : gt
      • +
    • SimpleLt : lt
      • +
    • SimpleAnd : and
      • +
    • SimpleOr : or
      • +
    +
    • +
+
+

Implementando

+

Vamos agora fazer a implementação do comando push constant 3 no VMtranslator.

+
    +
  1. Crie o projeto no IntelliJ da mesma maneira que do projeto do Assembler
      +
    • o arquivo maven está na pasta I-VMTranslator/VMtranslator
      • +
    +
    2. +
+

Nesse projeto vocês terão que mexer apenas no code.java, os demais módulos já estão prontos (similar ao projeto do Assembler, temos nesse o parser, VMTranslator, ...).

+

Editando o code.java

+

No code.java encontre a implementação do método push , linha 121

+
public void writePushPop(Parser.CommandType command, String segment, Integer index) {
+...
+...
+...
+ else if (command == Parser.CommandType.C_PUSH) {
+            commands.add(String.format("; %d - PUSH %s %d", lineCode++ ,segment, index));
+
+            if (segment.equals("constant")) {
+
+            }
+
+

Essa método é chamado sempre que um comando push/pop for interpretado, exemplo:

+

push constant 3

+

Os parâmetros recebidos são:

+
    +
  • command: C_PUSH
    • +
  • segment: constant
    • +
  • Index: 3
    • +
+

Precisamos agora traduzir a execução desse comando em vm para nasm para que ele possa ser executado no nosso hardawre, isso é pode ser feito seguindos os passos a seguir:

+
    +
  1. Carregar o valor da constante em um registrador disponível
    2. +
  2. Busca no StackPointer(SP) o endereço da posição vazia da stack
    3. +
  3. Mover o valor do Index (no caso 3) para essa posição vazia
    4. +
  4. Incrementa SP em um
    5. +
+
+

Implementando

+

Faça a tradução do comando push constant nnn de VM para nasm, +para cada linha nasm você deve chamar a função commands.add, como no exemplo +a seguir:

+
commands.add("movw %A, %D");
+
+

A tradução deve ser escrita dentro do if (segment.equals("constant")) {....}

+
+
+Solução +
// carrega a constant em %A e move para %D
+commands.add("leaw $"+ index + ", %A");
+commands.add("movw %A, %D");
+
+// carrega o calor do SP e move a constant
+// para o topo da pilha
+commands.add("leaw $0,%A");
+commands.add("movw (%A),%A");
+commands.add("movw %D,(%A)");
+
+// altera stack pointer: SP = SP + 1
+commands.add("leaw $0,%A");
+commands.add("movw (%A),%D");
+commands.add("incw %D");
+commands.add("movw %D, (%A)");
+
+
+

Para testar o projeto VMtranslator, não há testes unitários disponíveis, no entanto, podemos já realizar o teste de integração direto (simulação), usando o testeVMtranslator.py. No caso do push constant, temos o teste SimplePushConst, bastando apenas habilitar este teste na config (tests/config.txt). Se observar o arquivo, irá perceber que existem diversos outros testes básicos, como SimplePushLocal, SimplePopLocal e outros que podem ser habilitados conforme estes recursos forem implementados no seu VMtranslator.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab18.2-VMtranslator/index.html b/Labs/Lab18.2-VMtranslator/index.html new file mode 100644 index 00000000..1a3e4027 --- /dev/null +++ b/Labs/Lab18.2-VMtranslator/index.html @@ -0,0 +1,1009 @@ + + + + + + + + + Lab18.2 VMtranslator - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 18: Vm Translator - Praticando

+

O VMTranslator é um programa escrito em Java que faz a tradução de códigos escrito na linguagem VM definida no curso e traduz para linguagem Assembly do computador Z01.

+

Praticando pilha

+

Acesse a planilha no google sheets, faça uma cópia para a sua conta e comece a estudar e modificar ela, a primeira parte é para vocês trabalharem com o conceito de pilha e frame, para isso, faça apenas a primeira aba (pilha).

+

Quando acabar volte para esse lab (é para fazer a primeira aba apenas)

+

Praticando tradução VM -> nasm

+
+

Antes de começar

+

Esse laboratório não faz parte de um projeto, mas será necessário atualizar o repositório de vocês com o Z01 para buscarem a nova pasta (upstream). Escolham um do grupo para fazer isso, ele não será um scrum master!

+
    +
  • Não seguir sem realizar a etapa anterior.
    • +
+
+

Abra novamente a planilha, agora vá para a aba Translator e siga os passos ali indicados.

+
+Como o teste funciona? +

O teste executa:

+
            genJAR.py
+                |   
+                |   
+                V
+
+            VMTranslator          Assembler            Z01-Simulator  ------------------
+arquivo.vm -------------> .nasm -----------> .hack  > ------------>  - Verifica saída -
+                                                                      ------------------
+                ^
+                |   
+                |- Desenvolvido no projeto I 
+
+

Para isso foi criado alguns programas (H-VM/src/vmExamples/) em VM muito específicos que testam somente um comando, ou uma parte da tradução do VMTranslator. Por exemplo o teste SimpleAdd possui somente a seguinte linha:

+
add
+
+

Esse teste foi criado para testar o Code.writeArithmetic no caso de um comando add. Para isso, antes da execução desse código, o simulador faz a inicialização da RAM, simulando valores na pilha e já configurando o SP para uma situação real. A memória antes da execução da instrução add é a seguinte:

+
    0 : 0000000100000010;
+  256 : 0000000000000010;
+  257 : 0000000000000100;
+  258 : 0000000000000000;
+
+
+

Note

+

I-VM/tests/tst/SimpleAdd/SimpleAdd0_in.mif

+
+

Espera-se o resultado final após a execução do comando add :

+
    0 : 0000000100000001
+  256 : 0000000000000110
+
+

Nesse projeto vocês terão que mexer apenas no code.java, os demais módulos já estão prontos (similar ao projeto do Assembler, temos nesse o parser, VMTranslator, ...).

+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab2.1-Ambiente/index.html b/Labs/Lab2.1-Ambiente/index.html new file mode 100644 index 00000000..1f89efc4 --- /dev/null +++ b/Labs/Lab2.1-Ambiente/index.html @@ -0,0 +1,1125 @@ + + + + + + + + + Lab2.1 Ambiente - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + + +
  • Lab 2: Github
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 2.1: Configurando Github

+

Devemos começar a preparar o terreno para os projetos em grupo que estarão por vir, nessa etapa vocês devem montar um grupo de ⅚ colegas e dar um nome a ele (os grupos são nomeados por letras, a primeira letra do nome do seu grupo é o nome da coluna na planilha dos grupos).

+

O grupo irá trabalhar de forma colaborativa via a utilização do git/ github. É imprescindível que todos trabalhem dessa forma, pois será a maneira que iremos avaliar individualmente vocês.

+

GitHub

+

O git será uma das ferramentas mais importantes para o projeto.

+

Utilizar o link fornecido no Blackboard para acessar a atividade no Github Classroom. Um repositório com o nome "aps-<projeto>-<nome do grupo>" será criado.

+ + +

Ferramentas github

+
+

git 1

+

GitHub Inc. is a web-based hosting service for version control using Git. It is mostly used for computer code. It offers all of the distributed version control and source code management functionality of Git as well as adding its own features. Wikipedia

+ +
+

Nessa disciplina iremos utilizar não só a ferramenta principal do github, que é o servidor de repositórios git, mas todas as outras ferramentas já integradas na plataforma para gestão e acompanhamento de projeto.

+ + +
+Ferramentas github +
    +
  • +

    Github Project: Ferramenta do github para gerenciamento de projetos (estilo Kambam), cada repositório pode ter N projetos, e o github automatiza o processo de todo/doing/done deixando de maneira visual as tarefas.

    +
    • +
  • +

    github issues: Plataforma do github para criação de tarefas/ reportar erros. As tarefas aqui criadas serão associadas a um projeto específico e a um grupo de pessoas específicas.

    +
    • +
  • +

    Branch: Ramo criado para implementar um feature/ correção de bug que será futuramente incorporado no master (merge)

    +
    • +
  • +

    Main: Ramo principal do projeto, gerenciado pelo Scrum Master

    +
    • +
  • +

    Pull-request: Maneira de um líder de projeto receber alterações a um projeto e ter controle do que será aceito ou não. Na maioria dos casos o pull-request é criado por um usuário e revisado por outro. Quem for fazer a eletiva de Desenvolvimento Aberto do Prof. Igor verá bem a fundo essa questão.

    +
    • +
+
+ + +

Arquivo GRUPO.json de configuração

+
+

Um por grupo

+

Somente um do grupo deve realizar isso.

+
+

O mediador desse projeto deve editar o arquivo json GRUPO.json que está localizado na raiz do projeto inserindo a letra do grupo (que foi atribuída em sala) e o nome recém criado do grupo (o nome do grupo deve ser uma Frase com a primeira palavra começando com a letra do Grupo).

+

Exemplo um grupo com a letra M, GRUPO.json:

+
{
+  "Nome-Grupo" : "Macarrao" 
+}
+
+

Após editar o arquivo deve-se: fazer um commit e um push para o repositório.

+
$ git commit -am "update Grupo"
+$ git push origin main
+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab2.2-Ambiente/index.html b/Labs/Lab2.2-Ambiente/index.html new file mode 100644 index 00000000..54b2736f --- /dev/null +++ b/Labs/Lab2.2-Ambiente/index.html @@ -0,0 +1,1143 @@ + + + + + + + + + Lab2.2 Ambiente - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + + +
  • Lab 2: Github
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 2.2: Github

+

Nesse laboratório iremos trabalhar com o uso do git de forma colaborativa.

+
+

Aconselhável fazer no Linux, mas pode fazer no Windows (precisa ter git instalado).

+
+

Clonando

+
+

Individual

+

Todos do grupo devem realizar de maneira individual!

+
+

Vcês deverão clonar o repositório para o computador de vocês com o comando:

+
$ git clone $URL_DO_FORK
+
+
+

$URL_DO_FORK

+

A URL do seu fork pode ser obtida pelo botão 'Clone or Download' do github

+

+

Note que a url exibida é do repositório base da disciplina, vocês +devem clonar o repositório que foi criado no Lab 1

+
+
+

Linux

+

O símbolo $ indica que é um comando para ser executado no +terminal do Linux (bash), mas ele não deve fazer parte do comando. +No caso anterior, o comando a ser colado deve ser: git clone URL_DO_FORK.

+
+
+

Linux

+

Para abrir o terminal: meta+t

+
+
+
+
+
+
+

Adicionando nomes ao INTEGRANTES.json

+
+

Individual

+

Deve ser realizado individual por todos do grupo.

+
+
+

Tip 1

+

Antes de começar, atualize seu repositório com o remoto

+
$ git pull origin main
+
+
+

Nesse etapa cada integrante do grupo irá editar um arquivo no seu computador e realizar um pull-request para o repositório do grupo. Para isso seguiremos as etapas a seguir:

+
    +
  1. Gerar mudanças no repositório local
    2. +
  2. Criando um branch com as mudanças
    3. +
  3. Enviar mudanças para o repositório remoto
    4. +
  4. Gerar pull-request
    5. +
+

INTEGRANTES.json

+

Cada integrante do grupo deve editar o documento com na raiz do projeto com nome INTEGRANTES.json +e adicionar a esse arquivo o seu nome, e-mail (Insper) e usuário github. Conforme o exemplo a seguir:

+
{
+  "aluno-1": {
+    "nome": "Rafael Corsi",
+    "email-insper": "rafael.corsi@insper.edu.br",
+    "user-github": "rafaelcorsi"
+  },
+
+
+

Warning

+

Uma única pessoa não deve editar o documento com todos os nomes.

+
    +
  • Cada um deve realizar individualmente em seu computador.
    • +
+
+
+
+
+
+
+

branch / commit

+

A fim de realizarmos um pull-request ao mediador do projeto é preciso salvarmos essas modificações em um novo branch. O comando a seguir faz isso:

+
$ # criando um novo branch
+$ git checkout -B $NOME
+
+
+

git 2

+

Substitua nos comandos o termo $NOME pelo seu nome.

+
+

Agora vamos fazer um commit com o seu nome nesse novo branch:

+
$ git add INTEGRANTES.json
+$ git commit -m "Adicionado meu $NOME ao arquivo"
+
+

Será necessário enviarmos esse branch ao servidor (github) antes de realizarmos o pull-request:

+
$ # enviando o branch para o repositório remoto
+$ git push origin $NOME
+
+
+

git 3

+

Esse comando diz para o git que é para enviar o branch $NOME +para o repositório remoto origin. Aquele que aparece no comando $ git remote -v.

+
+
+
+
+
+
+

Realizando pull-request

+

Uma vez enviando o branch para o servidor, podemos via a interface web do github realizar o pull-request. Abra a página do github do seu grupo.

+

Vamos agora gerar o pull-request na interface do github, de forma similar ao exemplo a seguir:

+

+
+

git 4

+

Se tiver instalado o software hub digite na linha de comando: $ hub browser.

+
+
+

Warning

+

Cuidado! Escolher o seu repositório no momento de realizar o pullrequest.

+
+ + +
+
+
+
+
+

Aceitando pull-request

+
+

Apenas o mediador

+

Vocês devem escolher um do grupo para assumir o papel do mediador!

+
+

O mediador do projeto deve revisar os pull-requests (e corrigir eventuais erros de merge) +e aceitar ou negar o pedido.

+

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab3-LogiComb-FPGA/index.html b/Labs/Lab3-LogiComb-FPGA/index.html new file mode 100644 index 00000000..9ec8f4d7 --- /dev/null +++ b/Labs/Lab3-LogiComb-FPGA/index.html @@ -0,0 +1,1346 @@ + + + + + + + + + Lab3 LogiComb FPGA - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 3: FPGA - VHDL

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
Material de estudos
https://insper.github.io/Z01.1/commum-content/teoria/Teoria-Componentes/
https://insper.github.io/Z01.1/VHDL/VHDL-basico/
https://insper.github.io/Z01.1/VHDL/VHDL-Combinacional/
+
+

Trabalhando

+
    +
  1. +

    Usar o Linux fornecido.

    +
    2. +
  2. +

    Esse laboratório é para ser realizado individualmente. Ficar conectado no canal +do grupo para discutir com os colegas.

    +
    3. +
+
+

Este laboratório é introdutório para o desenvolvimento do projeto (B-Lógica-Combinacional), onde iremos criar componentes de hardware que serão os alicerces do nosso computador. Primeiro precisamos praticar um pouco de VHDL e entender a ferramenta e o fluxo de compilação, teste e programação (Quartus).

+

Após essa etapa, iremos começar o desenvolvimento do projeto, programando os módulos que virão a ser utilizados no computador Z01 (próximo lab).

+

+ + + + +
+
+
+
+
+

Entendendo a estrutura de pastas dos projetos

+

A pasta do projeto b_logComb no repositório possui a seguinte estrutura (assim como todos os demais projetos):

+
/b_logComb
+  logComb_cocotb.py
+  test_logComb.py
+  /Quartus
+  /src
+    *.vhd
+
+
    +
  1. Quartus: Projeto Quartus que faz uso dos arquivos VHDL localizados em src/*.vhd
      +
    • Serve para programar a FPGA
      • +
    +
    2. +
  2. *.py: Scripts em python automatiza a execução dos testes
    3. +
  3. src/*.vhd: Arquivos VHDL que serão implementado pelo grupo
    4. +
+

Abrindo o Quartus

+

Abra o software do Quartus e clique em File ➡️ Open Project ➡️ escolha o projeto localizado na pasta b_logComb/Quartus. O arquivo que o Quartus irá reconhecer é o: DE0_CV_Default.qpf como no gif a seguir:

+
+

Tip 1

+

Se não encontrar o software na barra de tarefas abra o terminal e escreva quartus ➡️ enter.

+
+

Abrindo o Quartus

+

Abra o arquivo TopLevel.vhd como demonstrado no gif anterior, este arquivo é o que chamamos de top level (pode-se fazer uma analogia com o main de um código), ele será o primeiro a ser executado na compilação e utilizará os demais módulos do sistema.

+
+
+
+
+
+

Compilando o código

+
+

Note

+

O código original disponível não realiza nenhuma lógica, repare que sua arquitetura está vazia!

+
+

Para compilarmos esse código VHDL basta irmos em: Processing ➡️ Start Compilation. A ferramenta irá "realizar" o código, ou seja, interpretar e torna-lo um hardware.

+

Compilando

+
+
+
+
+
+

RTL View

+

Podemos gerar a visão RTL do código em vhdl, esse diagrama é a interpretação do código em VHDL pelo compilador e como ele seria supostamente implementando em hardware. Para isso:

+
    +
  • Tools ➡️ Netlist Viewers ➡️ RTL viewer
    • +
+

Ele irá gerar o diagrama a seguir:

+

Compilando

+

Onde podemos analisar que não existe nenhuma lógica que relaciona entrada com saída.

+
+

RTL

+

O RTL aqui tem outro significado de quando foi utilizado com transistores, aqui é Register-transfer level e nos transistores é Resistor–transistor logic.

+
+
+

Info

+

SW = Switchs = Chaves da placa

+
+
+

Tip 2

+

Iremos utilizar bastante o RTL, aprenda a gerar e a interpretar!

+
+
+
+
+
+
+

Modificando o projeto

+

Vamos modificar o arquivo TopLevel.vhd do projeto para que o bit 0 do vetor LEDR seja igual ao bit 0 da chave SW, a arquitetura deve ficar como a seguir:

+
---------------
+-- implementacao
+---------------
+begin
+
+  LEDR(0) <= SW(0);
+
+end rtl;
+
+
+

Tarefa

+
    +
  1. Edite o toplevel
    2. +
  2. Compile
    3. +
  3. Gere o RTL Viewer novamente
    4. +
+
+

O resultado deve ser o seguinte:

+

Compilando

+

Onde o valor do LEDR0 será o próprio valor de entrada chave SW0.

+

"Programando a FPGA"

+

+

Para programar a FPGA você deve:

+
    +
  • Conectar a placa via USB (não precisa da fonte)
    • +
  • Ligar a placa (botão vermelho)
    • +
  • Verificar se a chave SW10 está em 'run'
    • +
+

No quartus vá em Tools ➡️ Programmer. Ele deve abrir uma nova interface:

+

Programando

+

Mexa na chave SW0 e note que o LED irá acender conforme a chave é colocada na posição on.

+
+
+
+
+
+

Exercícios

+

Para cada desafio proposto a seguir, verifique se o RTL corresponde a lógica que deseja implementar.

+
    +
  1. Compile
    2. +
  2. Verifique o RTL
    3. +
  3. Programe a FPGA
    4. +
+ + +
+

Tarefa

+

Faça a saída LEDR(0) ser o inverso da entrada SW(0)

+
+
+
+
+
+
+
+

Tarefa

+

Faça a saída LEDR(0) ser a entrada SW(0) ou SW(1)

+
+
+
+
+
+
+
+

Tarefa

+

Faça:

+
    +
  • LEDR(0) ser a entrada SW(0) ou SW(1)
    • +
  • LEDR(1) ser a chave SW(1)
    • +
+
+
+
+
+
+
+
+

Tarefa

+

Faça TODOs os LEDs acenderem quando a seguinte combinação de entrada for:

+
SW9               SW0
+  1 0 0 1 1 0 1 0 1 0
+
+
+
+
+
+
+
+
+

Tarefa

+

Escreva um código VHDL para implementar o circuito a seguir:

+

Circuito

+

Sendo:

+
    +
  • X: chave 0 (SW(0))
    • +
  • y: chave 1 (SW(1))
    • +
  • z: chave 2 (SW(2))
    • +
+

Dica: encontre a equação, implemente em VHDL.

+
+
+
+
+
+
+
+

Sete segmentos

+

Note que na nossa FPGA possuímos seis displays de sete segmentos.

+

+

Para termos acesso a esses displays, basta modificar a entidade do projeto para:

+
entity TopLevel is
+    port(
+        SW      : in  std_logic_vector(9 downto 0);
+        HEX0    : out std_logic_vector(6 downto 0); -- 7seg0
+        LEDR    : out std_logic_vector(9 downto 0)
+    );
+end entity;
+
+

Agora com um display de 7 segmentos mapeado como saída (out) na nossa entity podemos acionar cada led do display como descrito no manual da placa (isso só é possível pois o projeto já foi configurado corretamente antes pelo seu professor).

+

+
+

Tip 3

+

Para acender um segmento é necessário colocar 0 e para apagar 1.

+
+
+

Tarefa

+
    +
  1. Modifique a entity para possuir a nova saída
    2. +
  2. Faça aparecer o número 5 no HEX0.
    3. +
+
+ + + + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab4-LogiComb/index.html b/Labs/Lab4-LogiComb/index.html new file mode 100644 index 00000000..6832506c --- /dev/null +++ b/Labs/Lab4-LogiComb/index.html @@ -0,0 +1,1122 @@ + + + + + + + + + Lab4 LogiComb - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 4: Lógica Combinacional

+
+

Individual

+

Esse laboratório é para ser realizado individualmente.

+
+

Esse laboratório introduz o modelo de desenvolvimento baseado em testes que será utilizado em todos os projetos.

+
+
+
+
+
+

or16.vhd

+

Iremos trabalhar implementando o módulo or16 que é uma parte do projeto B.

+

Abra o terminal na pasta b_logComb/ e execute:

+
$ pytest -k or16
+
+

O mesmo irá executar a compilação dos arquivos src/*.vhd e realizar testes unitários em cada um do módulo, como os módulos não estão implementados e como estamos forçando o teste do or16 devemos ter um erro nesse módulo.

+ + +
+
+
+
+
+

Esse erro acontece pois o módulo não possui nenhuma implementação:

+
-- or16.vhd
+library IEEE;
+use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
+
+entity Or16 is
+    port ( 
+            a:   in  STD_LOGIC_VECTOR(15 downto 0);
+            b:   in  STD_LOGIC_VECTOR(15 downto 0);
+            q:   out STD_LOGIC_VECTOR(15 downto 0));
+end entity;
+
+architecture arch of Or16 is
+begin
+
+
+end architecture;
+
+

Vamos agora editar esse arquivo para realizar sua implementação. Esse módulo deve realizar uma OR entre as entras a e b e colocar o resultado na saída q, para isso insira a seguinte linha no arquivo

+
q <= a or b;
+
+

Teste novamente (./testeLogicaCombinacional.py) agora deve passar:

+ + +
+
+
+
+
+

Uma vez implementando, testado e validado, podemos fazer o commit e enviar para +o repositório do grupo esse novo branch. Essa modificação deve ser salva em novo branch or16. Dentro do terminal (na pasta do projeto B):

+
$ git checkout -B or16-SEU-USER
+$ git commit -am "funcionando e testado"
+$ git push origin or16-SEU-USER
+
+
+

Note

+

trocar SEU-USER pelo seu usuário insper, para evitar conflito quando +forem enviar para o git.

+
+

Com o branch enviado ao github você deve gerar um pull-request para o mediador verificar e aprovar ou não a sua implementação.

+
+

Para o Mediador 1

+

Como vocês estão realizando isso individualmente, o mediador do projeto vai +receber vários PRs desse branch, você só deve aceitar um, já que todos fizeram +o mesmo.

+
+
+
+
+
+
+

and16.vhd

+

Agora você vai fazer o desenvolvimento do módulo and16.vhd. Esse componente recebe dois vetores +de 16 bits (a e b) e realizada uma AND bit a bit (q(0) = a(0) and b(0) ....). Para implementar você deve seguir os passos a seguir:

+
    +
  1. Abrir o arquivo de teste e descomentar o módulo and16.vhd
    2. +
  2. Fazer a implementação em vhdl
    3. +
  3. Testar
    4. +
  4. Criar uma branch
    5. +
  5. Fazer um commit
    6. +
  6. Enviar a implementação
    7. +
+
+

Tip 2

+

Esse vai ser o fluxo para quase todos os projetos que iremos realizar na disciplina.

+
+
+
+
+
+
+

mux2way.vhd

+
+

Teoria 3

+

Para implementar esse módulo, leia a teoria em: VHDL/Combinacional.

+
+

Faça a implementação do mux2way.vhd, usando os mesmos passos anteriores.

+
+
+
+
+
+
+

Note

+

Para testar todos os módulos, executar: +

$ pytest -s
+

+
+

Próximos passos

+

Agora é começar a trabalhar nos demais módulos do projeto, leia a descrição do Projeto B na página de projetos.

+
+

Scrum Master 4

+

Você é scrum? Então tem várias tarefas pela frente! Acesse a página Util -> Vixi! Sou scrum master e siga os passos lá!

+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab5-Adder/index.html b/Labs/Lab5-Adder/index.html new file mode 100644 index 00000000..4409e753 --- /dev/null +++ b/Labs/Lab5-Adder/index.html @@ -0,0 +1,1150 @@ + + + + + + + + + Lab5 Adder - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 5: Adders

+
+

Antes de começar

+

Toda vez que um novo projeto começar será necessário realizar algumas configurações no repositório do grupo, vocês devem seguir para o documento: Util/Começando novo Projeto e depois voltar para esse lab.

+
    +
  • Não seguir sem realizar a etapa anterior.
    • +
+
+ + +

Half-adder

+

O half-adder é um dispositivo somador binário que possui duas entradas binárias (a,b) e duas saídas binária (soma dos bits (Soma) e o carry (vaium)). A tabela verdade desse componente é detalhada a seguir:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
abSomaVaium
0000
0110
1010
1101
+

Com a tabela verdade podemos extrair as duas equações que descreve esse componente: Soma e Vaium.

+
    +
  • soma = a xor b
    • +
  • vaium = a and b
    • +
+
+

Note

+

Leia a teoria: Aritmética Binaria para mais informações.

+
+
+

Tip 1

+

\(\bar{a} b + a \bar{b} = a \oplus b\)

+
+
    +
  1. Agora com a equação definida é possível realizarmos uma descrição em VHDL do componente halfadder. Abra o arquivo c_ULA/src/halfadder.vhd e modifique sua arquitetura para implementar a equação do halfadder.
    2. +
  2. Valide a implementação executando o script de testes: pytest -k halfadder
    3. +
+

Implementando

+

Abra o projeto do Quartus e note que o toplevel faz uso do halfadder:

+
begin
+
+  u1 : HalfAdder port map(a => SW(0), b=> SW(1), soma => LEDR(0), vaium => LEDR(1));
+
+
                 ------
+SW(0) -->  a -->|      |--> Soma  --> LEDR(0)
+                |  HA  |
+SW(1) -->  b -->|      |--> Carry --> LEDR(1)
+                 ------
+                                  toplevel
+
+
+

Tarefa

+
    +
  • Implemente o VHDL
    • +
  • Compile o projeto
    • +
  • Gere e analise o RTL
    • +
  • Programe a FPGA
    • +
  • Mexa nas chaves, o resultado é o esperado?
    • +
+
+

Full-Adder

+

Você deve fazer a mesma coisa com o fulladder:

+
    +
  1. Extrair a equação do FullAdder
    2. +
  2. Transcrever para o arquivo: fulladder.vhd
    3. +
  3. Testar (pytest -k fulladder)
    4. +
+

Com o módulo passando nos testes, editar o toplevel para utilizar no lugar do HalfAdder o FullAdder recém implementando!

+
begin
+
+  u1 : FullAdder port map(a => SW(0), b=> SW(1), c=> SW(2), soma => LEDR(0), vaium => LEDR(1));
+
+end rtl;
+
+
+

Tarefa

+
    +
  • Implemente o VHDL
    • +
  • Compile o projeto
    • +
  • Gere e analise o RTL
    • +
  • Programe a FPGA
    • +
  • Mexa nas chaves, o resultado é o esperado?
    • +
+
+

Somador

+

Agora com o FullAdder (FAD) feito podemos construir um somador mais completo, que soma dois vetores de bits. Para isso iremos precisar de dois FullAdders conectados da seguinte maneira:

+
           x1 y1  ----------    x0 y0 '0'
+            |  |  |        |     |  |  |
+            v  v  v        |     v  v  v
+           ----------      |   ----------
+          | a  b  c  |     |  |  a  b  c |
+          |          |     |  |          |
+ Carry <--|vaium     |     <--|vaium     |
+          |     soma |        |     soma |
+           ----------          ----------
+             |                   |
+             v                   v
+            s1                  s0
+
+

Nessa ligação, estamos somando dois vetores de dois bits cada: x(1 downto 0) + y(1 downto 0) que resulta em uma soma de dois bits: s(1 downto 0) e um carry.

+
+

Question

+

Explique o que está acontecendo para o seu colega, você entendeu o porque dessa ligação?

+
+

Utilizando port map construa o circuito anterior, utilize como entrada X as chaves [SW(1) SW(0)] e como entrada Y as chaves [SW(3) SW(2)], para visualizar coloque a saída S nos leds [LEDR(1) LEDR(0)] e o carry no LEDR(3)

+
+

Tarefa

+
    +
  • Implemente o VHDL
    • +
  • Compile o projeto
    • +
  • Gere e analise o RTL
    • +
  • Programe a FPGA
    • +
  • Mexa nas chaves, o resultado é o esperado?
    • +
+
+
+

Tip 2

+

Você deve utilizar port map para isso, inicializando dois componentes FullAdder

+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab6-Waves/index.html b/Labs/Lab6-Waves/index.html new file mode 100644 index 00000000..95a0f691 --- /dev/null +++ b/Labs/Lab6-Waves/index.html @@ -0,0 +1,999 @@ + + + + + + + + + Lab6 Waves - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 6: Visualizando simulação

+

É muito difícil sabermos porque uma implementação em VHDL não funciona, atualmente o fluxo é: transcreve para VHDL o componente; testa; não funcionou volta para o VHDL; testa.... Será que não existe uma forma de conseguirmos visualizar o resultado do teste e com isso mudarmos a implementação em VDHL? Sim existe!

+

Para isso, abra o terminal na pasta c_ULA/ e execute:

+
$ WAVES=1 pytest -k fulladder
+
+

Cada simulação realizada usando o software GHDL salva um arquivo .ghwque contém as formas de onda que resultam dos testes.

+

Assim, após executar o teste, pode-se utilizar o software gtkwave para visualizar o resultado. Por exemplo:

+
$ gtkwave sim_build/fulladder.ghw
+
+

Esse comando irá abrir no software gtkwave o resultado do teste do fulladder. +Para visualizar as formas de onda, selecione o módulo na caixa à esquerda e, em seguida, arraste os sinais desejado para a caixa Signals.

+

GTKWave

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab7-ULA/index.html b/Labs/Lab7-ULA/index.html new file mode 100644 index 00000000..cf6cc418 --- /dev/null +++ b/Labs/Lab7-ULA/index.html @@ -0,0 +1,1086 @@ + + + + + + + + + Lab7 ULA - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 7: ULA

+ + +
+

Tip 1

+

Antes de seguir você deve ter lido a Teoria/ULA.

+
+

O objetivo desse laboratório é o de trabalharmos com o controle dos sinais da ULA para entendermos as operações da unidade de processamento do nosso computador. Para isso iremos:

+
    +
  1. Executando o simulador
    2. +
  2. Controlando ULA para realizar operações específicas (exercícios)
    3. +
+

Simulador

+

Iremos utilizar um simulador da ULA feito em python + Qt. Siga os passos a seguir:

+
cd ~
+git clone https://github.com/eduardomarossi/z01.1-ula
+cd z01.1-ula
+pip3 install -r requirements.txt --user
+python3 main.py
+
+

Você deve obter a seguinte interface:

+

+

Controlando ULA

+

Com o simulador podemos testar a ULA modificando seus sinais de controle. A seguir uma proposta de operações lógicas que devem ser realizadas na ULA, seus sinais de controle e resultados devem ser anotados nas tabelas.

+
+

Tip 2

+

O projeto FIXA as entradas da ULA com os valores:

+
    +
  • X = 0x73
    • +
  • Y = 0x5F
    • +
+
+
+

Tarefa: out = X

+
    +
  • Configure os controles da ULA para fazer com que a saída da ULA seja a entrada X
    • +
+

Para isso você deve mexer nas chaves da FPGA e verificar a saída nos leds.

+
+
+

Tarefa: out = Y

+
    +
  • Configure os controles da ULA para fazer com que a saída da ULA seja a entrada Y
    • +
+
+
+

Tarefa: out = !Y

+
    +
  • Configure os controles da ULA para fazer com que a saída da ULA seja a entrada a entrada Y negada
    • +
+
+
+

Tarefa: out = 0

+
    +
  • Faça com que a saída da ULA seja 0
    • +
+
+
+

Tarefa: out = 1

+
    +
  • Faça com que a saída da ULA seja 1
    • +
+
+
+

Tarefa: out = -1

+
    +
  • Faça com que a saída da ULA seja -1 (em complemento de 2)
    • +
+
+
+

Tarefa: out = X+Y

+
    +
  • Faça com que a saída da ULA seja a entrada X + a entrada Y
    • +
+
+
+

Tarefa (difícil): out = X or Y

+
    +
  • Faça com que a saída da ULA seja X ou Y
    • +
+
+
+

Tarefa (difícil): out = X - Y

+
    +
  • Faça com que a saída da ULA seja a entrada X menos a entrada Y
    • +
+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab8-Seq/index.html b/Labs/Lab8-Seq/index.html new file mode 100644 index 00000000..05ca1db8 --- /dev/null +++ b/Labs/Lab8-Seq/index.html @@ -0,0 +1,1124 @@ + + + + + + + + + Lab8 Seq - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 8: Lógica Sequencial

+
+

Antes de começar

+

Toda vez que um novo projeto começar será necessário realizar algumas configurações no repositório do grupo, vocês devem seguir para o documento: Util/Começando novo Projeto e depois voltar para esse lab.

+
    +
  • Não seguir sem realizar a etapa anterior.
    • +
+
+

Nesse lab iremos implementar um flip-flop do tipo D e um binary digit.

+

Estudo prévio necessário para realizar esse lab:

+ + + + + + + + + + + + + + +
Leitura
Lógica Sequencial
VHDL/Sequencial
+

Implementando um FF tipo D

+
+

Note

+
    +
  • Fazer individual
    • +
  • Discutir no grupo!
    • +
+
+
+

Execute

+
    +
  1. Faça uma branch
    2. +
  2. Implemente local no seu PC
    3. +
  3. Só um integrante do grupo deve enviar para a main via PR ao final
    4. +
+
+
+

Tip 1

+
    +
  • Esse já é um dos módulos da entrega do projeto!
    • +
+
+
+

Warning

+

Antes de seguir você deve fazer uma leitura rápida do material de lógica sequencial em VHDL VHDL -> Sequencial

+
+

Vamos agora implementar um FF tipo D em VHDL, para isso iremos modificar o arquivo d_logSeq/src/flipflopd.vhd que declara a entidade de um Flip Flop do tipo D.

+

Reset e Preset

+
+

Warning

+

Antes de continuar, você deve ter feito a leitura prévia sobre Lógica Sequencial em VHDL, só continue após ter realizado a leitura:

+

No site da disciplina: ➡️ VHDL ➡️ Sequencial

+
+

Flip Flops possuem normalmente dois outros sinais de controle: Clear e Preset, usados respectivamente para forçar '0' ou '1' em sua saída. Vamos modificar o código anterior para suportar essas duas outras funcionalidades. Nesse caso possuímos duas opções:

+
    +
  • Set/Clear : síncrono
    • +
  • Set/Clear : assíncrono
    • +
+

O modo síncrono seria que o set e o clear só podem ser executado na subida do clock e no assíncrono em qualquer momento que o sinal se set e clear forem alterados o FF irá responder imediatamente. Nesse caso, iremos implementar o FF com set e reset assíncrono, para isso utilize a seguinte estrutura a seguir que já implementa o sinal de clear

+

Iremos modificar o código localizado em d_logSeq/src/flipflopd.vhd que possui a implementação parcial de um FF tipo D, mas não tem o preset

+
process(clock, clear)
+begin
+  if (clear = '1') then
+    Q <= '0';
+  elsif(rising_edge(clock)) then
+    Q <= D;
+  end if;
+end process;
+
+
+

Tarefa: FF completo

+
    +
  • d_logSeq/src/flipflopd.vhd
    • +
  • Implemente o preset (o clear já está feito)
    • +
+
+

Agora você pode executar o script de teste do projeto e verificar se a implementação está correta.

+
+

Tarefa: waveform

+
    +
  • execute + 
    $ WAVES=1 pytest -k flipflopd
+
    • +
  • analise a forma de onda do teste do FF no GTKWave
    • +
+
+
+

Tip 2

+
    +
  • Discuta no grupo a forma de onda
    • +
  • Chame um professor para conversar sobre o entendimento de vocês
    • +
+
+
+

Tarefa: RTL

+
    +
  • Gere o RTL (via quartus) analise o resultado do FF.
    • +
  • Salve a forma de onda na pasta src/ do projeto com o nome FlipFlop.png.
    • +
+
+

Agora somente um integrante do grupo deve fazer o envio para a master via PR.

+

Checkpoint

+

Ao final dessa etapa você deve ser capaz de:

+
    +
  • Saber o que é um process em VHDL e o impacto da lista de sensibilidade
    • +
  • Saber o que é um FlipFlop tipo D
    • +
  • Explicar a forma de onda do FlipFlopD gerada no GTKWave
    • +
  • Explicar o RTL do FlipFlopD criado pelo Quartus
    • +
+

Implementando o binary-digit

+

Com o FFD implementando, vocês são capazes de implementar o binary-digit, que possui internamente um FF tipo D:

+

+

Para isso vocês terão que modificar o arquivo: d_logSeq/src/binarydigit.vhd e utilizando port map criar o componente binarydigit.

+
+

Tarefa

+
    +
  1. Implemente o binary-digit
    2. +
  2. Teste
    3. +
+
+
+

Warning

+

Assim como no FFD cada um do grupo vai ter uma implementação do binary-digit e só um deve enviar o PR para a main.

+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Labs/Lab9-PequenaCPU/index.html b/Labs/Lab9-PequenaCPU/index.html new file mode 100644 index 00000000..873912f6 --- /dev/null +++ b/Labs/Lab9-PequenaCPU/index.html @@ -0,0 +1,1231 @@ + + + + + + + + + Lab9 PequenaCPU - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Labs
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lab 9: Pequena CPU

+
+

Sugestão de trabalho 1

+
    +
  1. +

    Cada um faz na sua máquina

    +
    2. +
  2. +

    Um integrante faz na sua máquina e compartilha a tela com os demais (todos comentam o mesmo código)

    +
    3. +
+
+
+

Tempo

+

Tempo estimando no lab: 60 min

+
+

Começando

+

Este lab está disponível em um novo repositório, para começarem trabalhar clonem o repositório para sua máquina, iremos trabalhar com ele neste lab.

+
cd ~
+git clone https://github.com/Insper/Z01.1-Lab-Pequena-CPU
+
+

CPU

+

O objetivo desse lab é o de começarmos entender como a ULA pode ser utilizada por um programa para realizar ações de um programa. Nas CPUs a ULA é controlada por um bloco chamado de Unidade de Controle (control unit), que é responsável por interpretar as instruções e comandar a ULA!

+

Para entender como isso funciona vamos usar a ULA desenvolvida por vocês em uma arquitetura de CPU muito simples, mas que servirá de exemplo (o nosso computador não será assim). Essa arquitetura de CPU possui uma entrada do usuário (que pode ser por exemplo as chaves da placa) que são conectados a entrada Y da ULA e uma saída (que pode ser os LEDs) conectada a saída (out), a entrada X é conectada a um registrador que recebe o valor da saída da ULA.

+

Na CPU deste lab iremos trabalhar com o conceito de registrador acumulador, onde o resultado da ULA será sempre salvo em REG_C, consforme diagrama a seguir:

+

+
+

Note

+

Registrador é o termo utilizado para uma unidade simples de memória +capaz de armazenar apenas uma unidade de dados (nesse caso 16 bits).

+

Nesse caso, a cada operação do sistema (clock) o registrador salvo +o resultado da ULA.

+
+
+

Tip 2

+

O REG_C guarda um resultado da operação da ULA até a próxima instrução (clock)

+
+

Control Unit

+

A unidade de controle (UC) é o hardware responsável por ler as instruções a serem executadas (que estão em binário) e comandar toda a CPU para executar o que deve ser feito. Nesse exemplo a UC comanda apenas a ULA, mas ela poderia controlar outras coisas também (mux, pipeline, ...).

+

A UC apenas transcreve instruções (programa) em controle da CPU, para isso temos que definir uma linguagem de máquina.

+

Programa

+

Linguagem de máquina é uma palavra de 4 bits de largura que descreve qual operação deve ser realizada na CPU, no exemplo fornecido temos as seguintes operações definidas:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Linguagem de maquinaInstruçãoOP CODE
0000REG_C = REG_Cnop
0001REG_C = 0mov 0,C
1000REG_C = !REG_Cnot C
1001REG_C = REG_C + 1add 1,C
1010REG_C = REG_C + Yadd Y,C
1011REG_C = REG_C - 1sub 1,C
+
+

Tip 3

+

OP CODE é o termo usado para descrever uma instrução, +programas escritos em assembly fazem uso de opcodes +para facilitar a programação.

+
+
+

Note

+

nop = No Operation (não faz nada/ não modifica nada!)

+
+

Exemplo

+

Vamos pensar em um programa muito simples que faz o seguinte:

+
    +
  1. Carrega 0 em REG_C
    2. +
  2. REG_C + 1
    3. +
+

O código disso em assembly (usando os opcodes) seria:

+
mov 0, C
+add 1, C
+nop
+
+
+

Note

+

Esse nop é implementando pelo comando que faz com que a entrada X passe pela ULA (sem modificação), assim REG_C = REG_C, ou seja, não faz nada.

+
+
+

Info

+

Uma instrução (linha do programa assembly) é executada a cada clock.

+
+

Para executarmos esse programa, devemos traduzir o programa assembly em linguagem de máquina que é de fato o que a CPU é capaz de ler (lembre que no final é tudo uns e zeros), para isso temos que ter a memória (ROM) inicializada com os seguintes valores:

+
0:   0001     <--- O Programa começa na linha 0
+1:   1001     |     e a cada 'clock' executa para próxima linha
+2:   0000     v
+
+
+

Info

+

O programa responsável por traduzir linguagem assembly em "binário" é chamado de montador ou assembler.

+
+

Legal né? Mas para isso funcionar a Unidade de Controle deve ser capaz de ler a instrução (4 bits) e controlar a ULA para executar tal comando. A unidade foi fornecida apenas com duas instruções implementadas: mov 0,C, add 1,c.

+

Para testar o projeto com o código exemplo anterior basta executar o comando a seguir no terminar:

+

./testeLab.py.

+ + +
+

Tip 4

+

Execute o comando com -g e verifique a forma de onda (e todos os sinais internos da CPU)

+
+

Terminando o Control Unit

+

Nossa primeira atividade do lab será a de termina de implementar a Unidade de Controle, para poder executar todas as instruções anteriores. A versão disponível para vocês só possui as instruções: mov 0,C, add 1,C e nop, vamos implementar as demais?

+

Para isso será necessário modificar o arquivo /src/ControlUnit.vhd, nele stá implementando a lógica que traduz instruções em comando do hardware. O control unit lê o a instrução que está salva na memória (op) e aciona a ULA (ula) para realizar tal operação.

+

A saída do controlUnit (ula out std_logic_vector) é um vetor composto pelos sinais de controle da ula: [zx, nx, zy, ny, f, no] e pelo 'en' que controla se iremos salvar a informação no registrador C (en <= '1') ou não iremos armazenar a informação que sai da ULA (en<='0').

+
entity controlunit is
+    port (
+            op:  in std_logic_vector(3 downto 0);
+            en:  out std_logic;
+            ng:  in  std_logic;
+            zr:  in  std_logic;
+            ula: out std_logic_vector(5 downto 0)
+    );
+end entity;
+
+architecture  rtl of controlunit is
+
+  signal control : std_logic_vector(6 downto 0);
+
+begin
+
+  ula <= control(6 downto 1);
+  en  <= control(0);
+
+  control <=
+    "101010" & '1' when op = "0001" else -- mov 0, C
+    "011111" & '1' when op = "1001" else -- add 1, C
+    "000000" & '1' when op = "0000" else -- nop
+    "101000" & '0'; -- qualquer coisa!
+
+end architecture;
+
+
+

Example

+

Quando a instrução for 0001 (mov 0,C) o controlUnit irá acionar a ula: zx=1, nx=0, zy=1, ny=1, f=1, no=0 para que a sua saída seja 0 e então salvar o valor no registrador C ('en=1')

+
+
+

Tarefa

+

Você deve implementar as instruções que estão faltando no ControlUnit:

+
    +
  1. not C
    2. +
  2. add Y,C
    3. +
  3. sub 1,C
    4. +
+
+
+

Tip 5

+

Você precisa adicionar os casos a serem implementando no when do ControlUnit.

+
+

Agora para testar os novos comandos você deve aplicar o patch a seguir que modifica o teste do laboratório inserindo os novos comandos, execute no terminar:

+
 git apply teste1.patch
+
+

E então teste:

+
./testeLab.py
+
+

Analisando CPU

+

Discuta em grupo as limitações dessa nossa CPU, e o que poderia ser feito para melhorar:

+
    +
  1. Essa CPU é capaz de realizar qualquer tipo de cálculo?
    2. +
  2. Quais limitações você percebe nela?
    3. +
  3. Temos condicionais? Como implementar?
    4. +
  4. ....
    5. +
+ + +

Adicionando condicional

+

Vamos agora adicionar uma instrução de condicional a nossa CPU, será algo bem simples e pouco funcional na prática, mas vai dar a ideia de como as coisas funcionam. Para isso iremos criar uma nova instrução que copia a entrada Y para REG_C apenas se Y for menor ou igual a zero. Como a seguir:

+
if Y<=0:
+    REG_C = Y
+else
+    REG_C = REG_C
+
+

Vamos atribuir a está operação o valor 1111. Para realizarmos essa operação teremos que fazer a leitura dos valores ng e zr que a ULA fornece para nós e então tomarmos a decisão se iremos salvar Y em REG_C (en=1) ou não (en=0).

+
+

Tarefa

+
    +
  1. Implemente a nova funcionalidade no ControlUnit, lembre que agora é necessário verificar o valor de ng e zr para saber se o valor de Y é menor ou igual a zero.
    2. +
+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Projetos/A-Algebra-CIs/index.html b/Projetos/A-Algebra-CIs/index.html new file mode 100644 index 00000000..e0609a54 --- /dev/null +++ b/Projetos/A-Algebra-CIs/index.html @@ -0,0 +1,1108 @@ + + + + + + + + + A Algebra CIs - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Projetos
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

A - Álgebra Booleana e Implementação de Funções Lógicas com CIs

+ + + + + + + + + + + +
Data da entrega
Terça - 27/08
+

Nesse projeto iremos utilizar a álgebra booleana para obter as funções lógicas de um sistema as quais deverão ser implementadas utilizando CIs.

+

Os arquivos relacionados a este projeto devem ser enviados pelo Blackboard (é necessário que apenas um(a) integrante do grupo envie, desde que identifique os demais membros).

+

Queremos controlar o robô da figura a seguir:

+

+

onde y1 e y2 são sinais de saída (de 2 bits cada) para os motores que controlam as esteiras da esquerda e direita. x1, x2, x3 e x4 são sensores (bumpers) para detectar a colisão do robô.

+

Os sinais de y1 e y2 (de 2 bits cada) descrevem os seguintes movimentos:

+
    +
  • "01" - motor ligado diretamente (andando para frente)
    • +
  • "10" - motor ligado reversamente (andando para trás)
    • +
  • "00" - motor desligado
    • +
+
+

os sinais y1 e y2 devem ser ligados as entradas I1, I2, I3 e I4 da ponte H.

+
+

+

Controle

+

O controle do carrinho deve funcionar da seguinte forma:

+
    +
  1. Todos os motores desligados se (x1 ou x2) e (x3 ou x4) indicarem colisão.
    2. +
  2. Todos os motores ligados diretamente se nenhum sensor indicar colisão.
    3. +
  3. Ambos os motores ligados reversamente se os sensores (x1 e x2) detectarem colisão.
    4. +
  4. Ambos os motores ligados diretamente se os sensores (x3 e x4) detectarem colisão.
    5. +
  5. Motor esquerdo (y1) desligado e motor direito (y2) ligado reversamente quando x1 detectar colisão, mas não x2.
    6. +
  6. Motor esquerdo (y1) ligado reversamente e motor direito (y2) desligado quando x2 detectar colisão, mas não x1.
    7. +
  7. Motor esquerdo (y1) desligado e motor direito (y2) ligado diretamente quando x3 detectar colisão, mas não x4.
    8. +
  8. Motor esquerdo (y1) ligado diretamente e motor direito (y2) desligado quando x4 detectar colisão, mas não x3.
    9. +
+
+

Caso alguma condição lógica esteja presente em mais de uma instrução, considerar a primeira condição que ocorre!

+
+

Rubricas de avaliação

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ConceitoDescritivo
IFunções Lógicas Não Obtidas: O grupo não conseguiu derivar as funções lógicas necessárias para o controle do motor com base nos requisitos do projeto.
DObtenção sem Simplificação das Funções Lógicas: As funções foram obtidas a partir dos requisitos do projeto, mas não foram simplificadas usando álgebra booleana.
Apresentação Pouco Clara das Funções Lógicas: A apresentação das funções lógicas e sua relação com as condições do projeto pode estar confusa ou pouco clara, dificultando a compreensão.
CObtenção, Simplificação e Aplicação das Funções Lógicas: As funções lógicas foram obtidas corretamente a partir dos requisitos do projeto e simplificadas usando técnicas de álgebra booleana
Video demonstrando parte 1 do Lab 1
BImplementação em Simulador das Funções Lógicas: As funções lógicas foram derivadas dos requisitos do projeto e implementadas de forma precisa usando um simulador de circuitos, como o Falstad ou o Tinkercad
Vídeo ou Arquivo de Simulação Explicativo:
Video demonstrando partes 2 e 3 do Lab 1
AImplementação no Robô das Funções Lógicas: As funções lógicas foram implementadas com sucesso usando Circuitos Integrados (CIs) no protoboard
Vídeo de Demonstração Abrangente: grupo forneceu um vídeo detalhado que mostra a montagem dos CIs no protoboard, a conexão com os sensores, a interação das funções lógicas com os sinais dos sensores e como o robô respondeu a diferentes cenários.
+

Entrega

+

Nesta APS (e apenas nesta) não haverá forms para preencher. A entrega será feita pelo Blackboard.

+

Apenas um aluno(a) deve enviar os arquivos/links. O(A) escolhido(a) para realizar o envio é o primeiro nome de cada grupo na Tabela - Grupos.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Projetos/B-LogiComb/index.html b/Projetos/B-LogiComb/index.html new file mode 100644 index 00000000..619a57ad --- /dev/null +++ b/Projetos/B-LogiComb/index.html @@ -0,0 +1,1328 @@ + + + + + + + + + B LogiComb - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Projetos
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

B - Lógica Combinacional

+ + + + + + + + + + + +
Data da entrega
Sexta - 06/09
+

+
+

Scrum Master 1

+

Você é Scrum Master e não sabe por onde começar? De uma olhada nessas dicas: Vixi! Sou Scrum Master

+
+

Esse projeto tem como objetivo trabalhar com portas lógicas e sistemas digitais combinacionais (sem um clock) em FPGA e VHDL. Os elementos lógicos desenvolvidos nessa etapa serão utilizados como elementos básicos para a construção do computador.

+

Instruções

+

O desenvolvimento será na linguagem VHDL, o grupo deve se organizar para implementar todos os elementos propostos. O facilitador escolhido será responsável pela completude e consistência do branch master do grupo.

+

Integrantes

+

Tarefas devem ser criadas no Issues e atribuídas aos demais colegas. +As tarefas devem ser resolvidas individualmente! Utilize a ajuda de seus colegas, mas resolva o que foi atribuído a vocês, essa é sua tarefa/ responsabilidade!

+
+

Warning

+

Este projeto é para ser realizado por todos os integrantes do grupo em seus próprios computadores, quem não participar, não implementar os módulos que foram atribuídos, ou não realizar pull-request não ganhará nota de participação individual.

+
+

Controle de Tarefas e Repositório

+

Nas discussões com os outros colegas o scrum master deve definir os módulos que cada um do grupo irá desenvolver. Crie uma rotina para commits e pull-request. Sempre teste os módulos e verifique se está fazendo o esperado.

+

Facilitador (Scrum Master)

+
    +
  • Fazer a atualização do fork com o upstream
    • +
  • Organizar o github + issues + project
    • +
  • Gerenciar o grupo (atribuir tarefas)
    • +
  • Gerenciar os pull-requests
    • +
  • Criar relatório da performance de cada um do grupo
    • +
  • Entregar/Apresentar o projeto no final
    • +
+

Desenvolvedores

+
    +
  • Realizar as tarefas atribuidas pelo scrum-master
    • +
  • Ajudar na entrega final
    • +
  • Testar os códigos
    • +
  • Realizar os pull-requests
    • +
+

Arquivos

+

A pasta contém dois diretórios distintos : src/ e Quartus/. O diretório src contém os arquivos fontes que deverão ser editados para implementar o projeto. O diretório Quartus/ contém o projeto que possibilitará compilar os módulos e testar em hardware.

+

Entendendo o projeto

+

A pasta do projeto B no repositório Z01.1-proj possui a seguinte estrutura :

+
/b_logComb
+  logComb_cocotb.py
+  test_logComb.py
+  /Quartus
+  /src
+    *.vhd
+
+
    +
  1. Quartus: Projeto Quartus que faz uso dos arquivos VHDL localizados em src/*.vhd
      +
    • Serve para programar a FPGA
      • +
    +
    2. +
  2. *.py: Scripts em python automatiza a execução dos testes
    3. +
  3. src/*.vhd: Arquivos VHDL que serão implementado pelo grupo
    4. +
+

Executando o script de teste

+

Abra o terminal na pasta b_logComb e execute os testes:

+
$ pytest -s
+
+ + +
+

Note

+

No exemplo de teste verificamos que aimplementação da nand está errada.

+
+

Entrega

+

A entrega deve ser feita no ramo main do git.

+
    +
  • Implementar todos os módulos listados
    • +
  • Todos os módulos devem passar nos testes
    • +
  • Implementar acionamento do diplay de 7 segmentos e demonstrar na FPGA
    • +
+
+

Note

+

Esses arquivos estão localizados em b_logComb/src/

+
+
+

Tip 2

+

Utilize o VScode para editar os arquivos em vhdl e valide a implementação executando o script de testes.

+
+

Arquivos relacionados com cada conceito:

+

Conceito C+

+
    +
  • +

    AND 16 bits

    +
      +
    • Arquivo : and16.vhd
      • +
    • Descrição : And bit a bit entre duas palavras de 16 bits.
      • +
    +
    • +
  • +

    OR de 16 bits

    +
      +
    • Arquivo : or16.vhd
      • +
    • Descrição : OR bit a bit entre duas palavras de 16 bits.
      • +
    +
    • +
  • +

    NOT de 16 bits

    +
      +
    • Arquivo : not16.vhd
      • +
    • Descrição : NOT bit a bit entre duas palavras de 16 bits.
      • +
    +
    • +
  • +

    NOR 8 Way

    +
      +
    • Arquivo : nor8way.vhd
      • +
    • Descrição : NOR entre 8 bits, resulta em uma única saída
      • +
    +
    • +
  • +

    OR 8 Way

    +
      +
    • Arquivo : or8way.vhd
      • +
    • Descrição : OR entre 8 bits, resulta em uma única saída
      • +
    +
    • +
  • +

    Demultiplexador de 2 saídas

    +
      +
    • Arquivo : dmux2way.vhd
      • +
    • Descrição : Demultiplexa uma entrada binária em duas saídas.
      • +
    +
    • +
  • +

    Demultiplexador de 4 saídas

    +
      +
    • Arquivo : dmux4way.vhd
      • +
    • Descrição : Demultiplexa uma entrada binária em quatro saídas.
      • +
    +
    • +
  • +

    Demultiplexador de 8 saídas

    +
      +
    • Arquivo : dmux8way.vhd
      • +
    • Descrição : Demultiplexa uma entrada binária em oito saídas.
      • +
    +
    • +
  • +

    Multiplexador de duas entradas de 16 bits

    +
      +
    • Arquivo : mux16.vhd
      • +
    • Descrição : Multiplexa duas entradas de 16 bits para uma de 16 bits.
      • +
    +
    • +
  • +

    Multiplexador 2 entradas de um bit cada

    +
      +
    • Arquivo : mux2way.vhd
      • +
    • Descrição : Multiplexa 2 entradas binárias em uma saída binária
      • +
    +
    • +
  • +

    Multiplexador 4 entradas de um bit cada

    +
      +
    • Arquivo : mux4way.vhd
      • +
    • Descrição : Multiplexa 4 entradas binárias em uma saída binária
      • +
    +
    • +
  • +

    Multiplexador 8 entradas de um bit cada

    +
      +
    • Arquivo : mux8way.vhd
      • +
    • Descrição : Multiplexa 8 entradas binárias em uma saída binária
      • +
    +
    • +
  • +

    Multiplexador 4 entradas de 16 bits cada

    +
      +
    • Arquivo : mux4way16.vhd
      • +
    • Descrição : Multiplexa 4 entradas de 16 bits cada em uma saída de 16 bits.
      • +
    +
    • +
  • +

    Multiplexador 8 entradas de 16 bits cada

    +
      +
    • Arquivo : mux8way16.vhd
      • +
    +
    • +
  • +

    Deslocador de bits

    +
      +
    • Arquivo : barrelshifter16.vhd
      • +
    +
    • +
+

Conceito B+

+
    +
  • +

    Circuito lógico

    +
      +
    • Arquivo : circuito.vhd
      • +
    • Descrição: Primeira questão da lista de exercícios Álgebra Booleana 2
      • +
    +
    • +
  • +

    Detector de moedas

    +
      +
    • Arquivo : detectordemoedas.vhd
      • +
    • Descrição: Questão do detector de moedas da lista de exercícios Álgebra Booleana 2
      • +
    +
    • +
  • +

    Impressora

    +
      +
    • Arquivo : impressora.vhd
      • +
    • Descrição: Questão da impressora da lista de exercícios Álgebra Booleana 2
      • +
    +
    • +
  • +

    Display de 7s

    +
      +
    • Arquivo: `sevenSeg.vhd'
      • +
    • Descrição: Questão do display de sete segmentos da lista de exercícios Álgebra Booleana 2
      • +
    +
    • +
+
+

Display 7s 3

+
    +
  1. Esse item é uma continuação do que foi realizado no Lab3, onde vocês tiveram que exibir um valor constante no display de 7s.
    2. +
  2. Para cada segmento do display, vocês devem encontrar uma equação booleana que o represente, e então implementar em VHDL e testar na FPGA.
    3. +
+
+

Conceito A+

+
    +
  • +

    Porta xor de 3 entradas

    +
      +
    • Arquivo : xor3.vhd (arquivos e testes não fornecidos)
      • +
    • Descrição: Implemente uma porta XOR de 3 entradas utilizando necessariamente apenas um mux8way.
      • +
    +
    • +
  • +

    Funções da APS-A

    +
      +
    • Arquivo : carrinho.vhd
      • +
    • Descrição: Implemente as funções relacionadas a y1 e y2 da APS-A.
      • +
    +
    • +
+ + +

Rubricas para avaliação do projeto

+

Cada integrante do grupo irá receber duas notas: Uma referente ao desenvolvimento total do projeto (Projeto) e outra referente a sua participação individual no grupo.

+

Grupo

+

Para atingir os objetivos A+ e B+, deve-se antes atingir o C+.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ConceitoDescritivo
IMais de três módulos (do conceito C+) com falha
DAté dois Módulos (do conceito C+) com falha
C+Todos os módulos básicos implementados e funcionado
B+Módulos adicionais implementados e funcionado (circuito, detector de moedas, impressora)
Implementar um único display de 7s (conta de 0x0 0xF) - anexar video ao repositório
A+Exibe três dígitos em Hexadecimal na FPGA - anexar video no repositório
(exibir até o valor 0x3FF = 2^10 - 1)
Módulos adicionais implementados e funcionado (xor, carrinho)
Implemente as funções relacionadas a y1 e y2 da APS-A na FPGA - anexar video no repositório
+
+

Conceito A 4

+

Vocês devem implementar o "exibe hexadecimal" no arquivo conceito_a.vhd. +Tem um teste para os módulos, você pode testar incluindo o arquivo de configuração de testes.

+

Sugerimos que vocês reutilizem o módulo sevenSeg.vhd, +para isso devem utilizar uma recurso do VHDL chamado de port map.

+ +
+

Individual

+

As rubricas a serem seguidas serão comuns a todos os projeto e está descrito no link:

+ +

Formulários

+ + + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Projetos/C-ula-dicas/index.html b/Projetos/C-ula-dicas/index.html new file mode 100644 index 00000000..ebb649a8 --- /dev/null +++ b/Projetos/C-ula-dicas/index.html @@ -0,0 +1,1027 @@ + + + + + + + + + C ula dicas - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

C - Dicas (A,B)

+

Como não temos mais o hardware disponível, teremos que modificar os testes para podermos testar a novas funcionalidades da ULA.

+
    +
  1. Modificar a ULA
    2. +
  2. Modificar o arquivo: tests/tst/tb_ULA.vhd
      +
    • Alterar o component da ULA (para bater com a entity da ula)
      • +
    • Alterar os testes existentes
      • +
    +
    3. +
  3. Testar
    4. +
+

Como fazer? Exemplo

+

Imagine uma ALU em que foi implementado a seguinte funcionalidade: multiplicar um número X por 2. +As alterações necessárias para esta operação foram feitas no arquivo da ULA (VHDL) do grupo.

+

No entanto, o teste implementado da ULA não verifica esta nova funcionalidade. +Neste exemplo iremos ver como alterar o teste para validar esta nova função.

+

O teste de interesse é o arquivo presente em C-UnidadeLogicaAritimetica/tests/tst/tb_ALU.vhd. A sigla tb significa Testbench (bancada de testes). +Note que o arquivo é um arquivo em VHDL como qualquer outro, tendo como diferencial, o fato de utilizar a biblioteca vunit_lib que permite carregar alguns recursos para teste, olhe que na arquitetura, deve-se incluir a declaração do componente a ser testado e em seguida o mesmo é instanciado (igual quando feito um port-map).

+

Observe também que temos também alguns sinais (signals), estes são utilizados para alterar os valores que estamos colocando no componente a ser testado. A seguir, uma grande diferença do VHDL convencional que estamos acostumados se dá no seguinte trecho:

+
main: process
+begin
+...
+end
+
+

Esta diretiva process indica que o que está contido no begin-end será executado sequencialmente diferente do que viemos usando que é execução combinacional. Vocês terão uma aula dedicada ao uso de lógica sequencial, por enquanto, apenas pense que cada linha a seguir é executada após a outra.

+

A seguir, teremos vários trechos de códigos separados, cada trecho é um teste sendo feito.

+
-- Teste: 1
+      inX <= "0000000000000000"; inY <= "1111111111111111";
+      inZX <= '1'; inNX <= '0'; inZY <= '1'; inNY <= '0'; inF <= '1'; inNO <= '0';
+      wait for 100 ps;
+      assert(outZR = '1' and outNG = '0' and outSaida= "0000000000000000")  report "Falha em teste: 1" severity error;
+
+

Por exemplo, neste teste acima, é colocado 0 na entrada X e -1 na entrada Y. É zerado o X, não negado o X, zerado Y e não negado Y. Escolhido operação de soma, e não inverte a saída. Ele verifica se obtem na saída o resultado 0, assim como flag do zerador ativo e flag de negativo desligado.

+

Enfim, como pode-se ver colocamos as entradas desejadas e verificamos se a saída é a esperada por nós. Caso não seja, o comando assert (condição de teste) irá falhar e executará o comando report que reportará ao usuário uma falha com severidade de erro.

+

No entanto, temos um problema a resolver, para poder incorporar a funcionalidade de multiplicar por 2, o projetista, decidiu alterar o MUX que existe no projeto da ALU para ser um seletor de 2 bits e portanto o sinal f agora possui 2 bits.

+

Neste caso, teremos que alterar a declaração do componente referente ao sinal f +

f:     in STD_LOGIC_VECTOR(1 downto 0);                     -- se 00 calcula x & y, 01 x + y, 10 x*2
+

+

E corrigir o sinal inF para 2 bits e todos os testes pre-existentes também terão que ser corrigidos! +

signal inF: STD_LOGIC_VECTOR(1 downto 0);
+``
+Exemplo pro teste 1
+``` vhdl
+-- Teste: 1
+      inX <= "0000000000000000"; inY <= "1111111111111111";
+      inZX <= '1'; inNX <= '0'; inZY <= '1'; inNY <= '0'; inF <= "01"; inNO <= '0';
+      wait for 100 ps;
+      assert(outZR = '1' and outNG = '0' and outSaida= "0000000000000000")  report "Falha em teste: 1" severity error;
+

+

Feito isso agora vamos criar nossos testes para a funcionalidade outSaida = 2 * X. Colocando os testes no final do arquivo. Primeiro, testar 5 * 2 = 10. +

-- Teste: 20 - Testa 5 * 2= 10
+      inX <= "0000000000000101"; inY <= "1111111111111111";
+      inZX <= '0'; inNX <= '0'; inZY <= '0'; inNY <= '0'; inF <= "10"; inNO <= '0';
+      wait for 100 ps;
+      assert(outZR = '0' and outNG = '0' and outSaida= "0000000000001010")  report "Falha em teste: 1" severity error;
+

+

Colocamos X = 5 (em binário). Não zeramos X e escolhemos a opção correta no seletor f. Verificando o resultado outSaida = 10 (em binário) e os flags.

+

Depois vamos testar multiplicação por zero. +

-- Teste: 21 - Testa 0 * 2 = 0
+      inX <= "0000000000000000"; inY <= "1111111111111111";
+      inZX <= '0'; inNX <= '0'; inZY <= '0'; inNY <= '0'; inF <= "10"; inNO <= '0';
+      wait for 100 ps;
+      assert(outZR = '1' and outNG = '0' and outSaida= "0000000000000000")  report "Falha em teste: 1" severity error;
+

+

Enfim poderiamos fazer mais testes, envolvendo outros casos diferentes. O ideal é criar testes que peguem todas as possibilidades razoavelmente diferentes, note que se for fazer para todas possibilidades, só levando em conta o X teriamos 2^16 possibilidades... é inviável. Por isso teste apenas casos de borda, ou seja, quando o comportamento da saída pode mudar razoavelmente do normal (por isso testamos o zero aqui!)

+

Com isso feito, ao rodar o teste novamente na pasta, se a funcionalidade tiver sido implementada com sucesso, devemos obter um teste com exito! Parabéns!

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Projetos/C-ula/index.html b/Projetos/C-ula/index.html new file mode 100644 index 00000000..62e8beae --- /dev/null +++ b/Projetos/C-ula/index.html @@ -0,0 +1,1282 @@ + + + + + + + + + C ula - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Projetos
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

C - ULA

+ + + + + + + + + + + +
Entrega
Terça - 17/09
+

ULA

+

Neste projeto seu grupo terá que desenvolver os componentes para a implementação de uma unidade lógica e aritmética (ULA) de 16 bit (proposta pelo livro texto) que será capaz de realizar operações binárias muito simples porém que possibilitará realizarmos muitas coisas!

+
+

Warning

+

O grupo deve eleger um novo scrum master para essa entrega (diferente do projeto B).

+
+
+

Note

+

Nas discussões com o grupo, o scrum master deverá definir +os módulos que cada integrante irá desenvolver. +Crie uma rotina para commits e pull-requests.

+
+
+

Tip 1

+

Você é Scrum Master e não sabe por onde começar? +De uma olhada nessas dicas: +Vixi! Sou Scrum Master

+
+
+

Tip 2

+

Sempre teste os módulos e verifique se está funcionando como o esperado.

+
+

Instruções

+

A pasta do projeto C, no repositório Z01, possui a seguinte estrutura:

+
/c_ULA
+    test_ula.py
+    ula_cocotb.py
+    /Quartus
+    /src
+        *.vhd
+
+
    +
  1. Quartus: Projeto Quartus que faz uso dos arquivos VHDL localizados em src/*.vhd;
    2. +
  2. *.py: Scripts em python que automatizam a execução dos testes;
    3. +
  3. src/*.vhd: Arquivos VHDL que serão implementados pelo grupo;
    4. +
+

Executando o Script de Teste

+

Abra o terminal na pasta c_ULA/ e execute:

+
$ pytest -s
+
+

para testar todos os módulos ou

+
$ pytest -k inc16
+
+

para testar apenas um módulo (neste caso o incrementador).

+

O mesmo irá compilar os arquivos src/*.vhd e executar os testes unitários em cada um deles. Nesse momento do teste, como os módulos não estão implementados, o resultado deverá ser falho.

+

Esse comando executa um teste unitário em cada um dos módulos, verificando se sua implementação está correta. O resultado é exibido na tela como : Passed ou Failed.

+

O que deve ser feito:

+

Além de implementar os módulos, deve-se gerar uma imagem com a forma de onda de cada um desses módulos.

+

Note que é possível reaproveitar, via port map, os módulos do projeto anterior (C). Esses módulos anteriores já estão incluídos automaticamente (pelo script) na compilação dos módulos do projeto C.

+

Módulos

+
+

Note

+

Esses arquivos estão localizados em c_ULA/src/

+
+

Deve-se implementar os seguintes circuitos combinacionais:

+
    +
  • +

    HalfAdder

    +
      +
    • Arquivo : halfadder.vhd
      • +
    • Descrição : Adiciona dois bits que resulta em um bit de soma e outro de carry out.
      • +
    • Dependência: Não tem.
      • +
    +
    • +
  • +

    FullAdder

    +
      +
    • Arquivo : fulladder.vhd
      • +
    • Descrição : Adiciona três bits, dois referentes às entradas e o outro referente ao carry in. O resultado é um bit com a soma e outro com o carry out.
      • +
    • Dependência: Não tem.
      • +
    +
    • +
  • +

    Add16

    +
      +
    • Arquivo : add16.vhd
      • +
    • Descrição : Adiciona dois vetores de 16 bits resultando em um vetor de 16 bits (sem carry out do bit mais significativo - MSB).
      • +
    • Dependência: fulladder
      • +
    +
    • +
+
+

Note

+

Deve utilizar o fulladder via port map.

+
+
    +
  • Inc16
      +
    • Arquivo : inc16.vhd
      • +
    • Descrição : Adiciona '1' a um vetor de 16 bits resultando em um vetor de 16 bits (sem carry out).
      • +
    • Dependência: add16
      • +
    +
    • +
+
+

Note

+

Deve utilizar o add16 via port map.

+
+
    +
  • +

    Inversor16

    +
      +
    • Arquivo : inversor16.vhd
      • +
    • Descrição : Inverte um vetor de entrada quando o bit de controle n (nx ou ny) for igual a '1', e não modifica o vetor de entrada caso contrário. O resultado é um novo vetor de 16 bits.
      • +
    • Dependência: Não tem.
      • +
    +
    • +
  • +

    Zerador16

    +
      +
    • Arquivo : zerador16.vhd
      • +
    • Descrição : Zera um vetor de entrada quando o bit de controle z (zx ou zy) for igual a '1'. Não modifica o vetor de entrada se o bit for '0'. O resultado é um novo vetor de 16 bits.
      • +
    • Dependência: Não tem.
      • +
    +
    • +
  • +

    Comparador16

    +
      +
    • Arquivo : comparador16.vhd
      • +
    • Descrição : Verifica se o vetor de saída (16 bits) é igual a zero (zr) e se menor que Zero (ng). Caso igual a zero, faz com que o sinal zr seja igual a '1' e caso contrário '0'. Se o sinal de entrada for negativo faz com que ng receba '1' e '0' caso contrário.
      • +
    • Dependência: Não tem.
      • +
    +
    • +
  • +

    ALU

    +
      +
    • Arquivo : alu.vhd
      • +
    • Descrição : A entidade que faz o mapeamento de todas as demais, interligando os blocos (zerador, comparador, inversor, Add ....) em um único bloco.
      • +
    • Dependência: comparador16, zerador16, inversor16, add16,
      • +
    +
    • +
+
+

Note

+

Deve utilizar os módulos via via port map.

+
+

Para implementar a ALU será necessário usar os blocos desenvolvidos neste projeto e os blocos desenvolvidos no projeto anterior: and16, mux16. O script de compilação e teste já faz a inclusão deles. A arquitetura da ULA pode ser vista abaixo:

+

ULA

+

Forma de onda

+

Para cada teste realizado, deve-se carregar a interface gráfica e tirar um print da forma de onda do módulo com os testes aplicados a ele (Lab-6). Essa imagem deve ser salva na mesma pasta dos arquivos VHDL (src/) e com o mesmo nome dos módulos. A pasta no final do projeto deve possuir os seguintes arquivos:

+
/src/
+         add16.vhd
+         add16.png
+         alu.vhd
+         alu.png
+         comparador16.vhd
+         comparador16.png
+         fulladder.vhd
+         fulladder.png
+         halfadder.vhd
+         halfadder.png
+         inc16.vhd
+         inc16.png
+         inversor16.vhd
+         inversor16.png
+         zerador16.vhd
+         zerador16.png
+
+

Testando em HW

+

Para testar os módulos em hardware, deve-se abrir o projeto (c_ULA/Quartus). Ele já inclui todos os módulos desta entrega e também os módulos da entrega passada. O arquivo localizado em src/toplevel.vhd já faz o mapeamento dos pinos da FPGA para os pinos da ULA. Para testar no hardware basta compilar e programar a FPGA.

+

Rubricas para avaliação de projetos

+

Cada integrante do grupo irá receber duas notas: uma referente ao desenvolvimento total do projeto (Projeto) e outra referente a sua participação individual no grupo (que depende do seu papel).

+

Projeto

+
+

Warning

+

Não fazer rubrica A e B na master, criar um novo branch para isso!

+
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Conceito
I- Não implementou os módulos Add16, ULA, Comparador, FullAdder, HalfAdder, Inc16, Inversosr, Zerador.
D- Implementou todos os módulos menos a ULA.
C+- Todos os modulos básicos implementandos e passando nos testes
- Fizeram reaproveitamento dos módulos via port map sempre que possível
- Possui a forma de onda de todos os módulos (.png).
B+- Modifique a ULA adicionando o sinal de estouro da soma (carry) a saída da ULA
- Modifique a ULA adicionando a operação: X xor Y
- Compila no Quartus a ULA do grupo e faz um vídeo demonstrando o seu funcionamento (FPGA).
A+- Modifique a ULA adicionando a operação de shift left/right
- Modifique o toplevel para mostrar o resultado da ULA nos displays de 7s (em hexa)
+
+

Note

+
    +
  1. Para os conceitos B e A, o grupo deve gravar um vídeo da FPGA demonstrando que as modificações funcionam.
    2. +
  2. +

    Para os conceitos B e A, o grupo deve modificar o teste da ULA para que comprove o funcionamento dos recursos adicionados (sinais, operações), ou seja, testá-los tentando abordar todos os casos comuns de uso.

    +
    3. +
  3. +

    Os conceitos são incrementais: primeiro deve atingir o C ➡️ B ➡️ A.

    +
    4. +
+
+

Desenvolvedor e Scrum Master

+

As rubricas a serem seguidas serão comuns a todos os projeto e está descrito no link:

+ +

Formulários

+ + + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Projetos/D-LogSeq/index.html b/Projetos/D-LogSeq/index.html new file mode 100644 index 00000000..fb56ab41 --- /dev/null +++ b/Projetos/D-LogSeq/index.html @@ -0,0 +1,1284 @@ + + + + + + + + + D LogSeq - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Projetos
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

D - Lógica Sequencial

+ + + + + + + + + + + +
Entrega
Quarta - 25/09
+

+

Neste projeto você terá que desenvolver os componentes de memória que serão utilizados no computador Z01.

+

Instruções

+

A pasta do projeto d_logSeq no repositório Z01.1-proj, possui a seguinte estrutura:

+
/d_logSeq
+    test_ula.py
+    ula_cocotb.py
+    /Quartus
+    /src
+        *.vhd
+
+
    +
  1. Quartus: Projeto Quartus que faz uso dos arquivos VHDL localizados em src/*.vhd;
    2. +
  2. *.py: Scripts em python que automatizam a execução dos testes;
    3. +
  3. src/*.vhd: Arquivos VHDL que serão implementados pelo grupo;
    4. +
+

Executando o Script de Teste

+

Abra o terminal na pasta d_logSeq/ e execute:

+
$ pytest -s
+
+

para testar todos os módulos ou

+
$ pytest -k ram8
+
+

para testar apenas um módulo (neste caso a Ram8).

+

Projeto

+
    +
  • Deve-se gerar uma imagem com a forma de onda desses módulos.
    • +
  • Deve-se gerar um RTL para cada módulo do projeto (Lab 4)
    • +
  • Note que é possível reaproveitar, via port map, os módulos dos projetos anteriores. Para isso basta usar port map.
    • +
+

Módulos

+

Os modulos a serem desenvolvidos na entrega estão detalhados no livro base do curso: Capítulo 3 - The Elements of Computing Systems

+
+
    +
  • Flip Flop
    • +
  • Arquivo: flipflopd.vhd
    • +
  • Dependência:
    • +
+

É um bloco elementar e sua implementação é criada no laboratório do projeto.

+

FlipFlop D

+
+
    +
  • Binary Digit
      +
    • Arquivo: binarydigit.vhd
      • +
    • Dependência: flipflopd e mux2way
      • +
    • Descrição : É um registrador feito para armazenar um único bit de informação (0 ou 1). A interface do módulo consiste em uma entrada (d) para o bit a ser armazenado, um sinal de load para indicar quando o bit de entrada deve ser armazenado um sinal de clock e a saída output* que é o bit armazenado:
      • +
    +
    • +
+

Binary Digit

+
+
    +
  • Register 8
      +
    • Arquivo : register8.vhd
      • +
    • Dependência : binarydigit
      • +
    • Descrição : É um registrador de 8 bits criado a partir do binaryDigit porém agora para armazenar um vetor de entrada de 8 bits de tamanho.
      • +
    +
    • +
+

Register 8

+
+
    +
  • Register 16
      +
    • Arquivo : register16.vhd
      • +
    • Dependência : register8
      • +
    • Descrição : É um registrador de 16 bits criado a partir do Register8 porém agora para armazenar um vetor de entrada de 16 bits de tamanho.
      • +
    +
    • +
+
+
    +
  • Register 32
      +
    • Arquivo : register32.vhd
      • +
    • Dependência : register16
      • +
    • Descrição : É um registrador de 32 bits criado a partir do Register16 porém agora para armazenar um vetor de entrada de 32 bits de tamanho.
      • +
    +
    • +
+
+
    +
  • Register 64
      +
    • Arquivo : register64.vhd
      • +
    • Dependência : register32
      • +
    • Descrição : É um registrador de 64 bits criado a partir do Register32 porém agora para armazenar um vetor de entrada de 64 bits de tamanho.
      • +
    +
    • +
+
+
    +
  • Program Counter
      +
    • Arquivo : pc.vhd
      • +
    • Dependência : inc16, mux16, register16
      • +
    • Descrição : O program counter será o nosso endereçador de memória da CPU, ele será responsável por apontar para a próxima instrução a ser executada. Como normalmente um código segue um fluxo sequencial (uma linha na sequência da outra) o PC possui a habilidade de se auto incrementar a cada clock (apontando assim para a próxima instrução), mas ele tem que suportar condições (if, while, ...) rompendo com esse fluxo contínuo.
      • +
    +
    • +
+

Sua lógica é descrita no pseudo código a seguir:

+
If reset(t-1) then 
+   out(t)=0
+else if load(t-1) then 
+   out(t)=in(t-1)
+else if inc(t-1) then 
+   out(t)=out(t-1)+1
+else
+   out(t)=out(t-1)
+
+
+
    +
  • Ram8
      +
    • Arquivo : ram8.vhd
      • +
    • Dependência : register16, mux8way16, dmux8way
      • +
    • Descrição : É uma memória de 8 endereços com 16 bits de largura. O componente possui como entrada o vetor input de 16 bits, o endereço a ser armazenado (address) o sinal load que indica quando é para ser armazenado e o clock. Como saída temos o valor lido no endereço especificado quando load for igual a 0. + Note que sinal LOAD tem como função similar o do READ/WRITE, quando zero, indica que queremos ler o valor armazenado, quando 1 indica que queremos escrever (write) nessa posição.
      • +
    +
    • +
+

RAM 8

+
+
    +
  • Ram64
      +
    • Arquivo : ram64.vhd
      • +
    • Dependência : ram8, mux8way16, dmux8way
      • +
    • Descrição : Similar a RAM8 porém com 64 endereços.
      • +
    +
    • +
+
+
    +
  • Ram512
      +
    • Arquivo : ram512.vhd
      • +
    • Dependência : ram64, mux8way16, dmux8way
      • +
    • Descrição : Similar a RAM8 porém com 512 endereços.
      • +
    +
    • +
+
+
    +
  • Ram4k
      +
    • Arquivo : ram4k.vhd
      • +
    • Dependência : ram512, mux8way16, dmux8way
      • +
    • Descrição : Similar a RAM8 porém com 4096 endereços.
      • +
    +
    • +
+

RAM

+
+

Tip 1

+

Todos esses módulos estão bem documentados no livro The Elements of Computer System. Cap 3.

+
+

Forma de onda

+

Para cada teste realizado, deve-se carregar a interface gráfica do simulador e tirar um print da forma de onda do módulo com os testes aplicados a ele. Essa imagem deve ser salva na mesma pasta dos arquivos vhdl (src/doc/*_wave.png) e com o mesmo nome dos módulos (similar ao projeto passado).

+
+

Warning

+

Não basta só gerar a imagem, você precisa analisar e entender. Isso será cobrado nas avaliações.

+
+

RTL

+

Para cada módulo deve-se gerar o RTL e salvar uma imagem da implementação na pasta src/doc/_rtl.png.

+

!! warning + Não basta só gerar a imagem, você precisa analisar e entender. Isso será cobrado nas avaliações.

+

Testando em Hardware

+

No hardware você deverá desenvolver um cenário de teste para o Program Counter e para para a ram8.

+

Rubricas para avaliação de projetos

+

Cada integrante do grupo irá receber duas notas: uma referente ao desenvolvimento total do projeto (Projeto) e outra referente a sua participação individual no grupo (que depende do seu papel).

+

Projeto

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Conceito
I- Menos da metade dos módulos funcionando
D- Ao menos um módulo não foi implementando ou não passa no testes.
C+- Todos os módulos básicos passam nos testes
- Possui a forma de onda (.png) e rtl de todos os módulos (.png)
B+- Usou sempre que possível outros módulos para criar um novo (hierarquia)
- Exemplo: usou o inc16, mux16 e reg16 para criar PC
- Teste do PC e da RAM8 na FPGA
A+- Módulos extras (rtl + testes)
- Gravar vídeo explicando os rtl e as formas de onda dos módulos extras
+

A - Módulos extras

+

Para a rubrica A o grupo deve implementar os seguintes módulos extras

+ + +
    +
  • Flip Flop JK
    • +
  • Arquivo: conceito_a/flipflopjk.vhd
    • +
  • Dependência:
    • +
+ + +

É é flipflop do tipo JK

+
    +
  • Flip Flop T
    • +
  • Arquivo: conceito_a/flipflopt.vhd
    • +
  • Dependência:
    • +
+ + +

É é flipflop do tipo T

+
    +
  • Counter Down
    • +
  • Arquivo: conceito_a/counterdown.vhd
    • +
  • Dependência: flipflopjk
    • +
+ + +

O CouterDown é componente capaz de contar para 'baixo' em binário (000 -> 111 -> 110 -> 101 -> 100), esse componente é formado por FlipFlops do tipo T, como demonstrado no diagrama a seguir:

+

+
+

Fonte: (2008) Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design - pg. 406

+
+

Desenvolvedor e Scrum Master

+

As rubricas a serem seguidas serão comuns a todos os projeto e está descrito no link:

+ +

Formulários

+ + + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Projetos/E-CPU-Testando/index.html b/Projetos/E-CPU-Testando/index.html new file mode 100644 index 00000000..612494e9 --- /dev/null +++ b/Projetos/E-CPU-Testando/index.html @@ -0,0 +1,1007 @@ + + + + + + + + + E CPU Testando - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Testando

+

Para testar o projeto F-Computador é necessário:

+
    +
  1. Testar o controUnit e o memoryIo descomentando apenas as respectivas linhas no config_testes.txt:
    2. +
+
$ ./testeHW.py
+
+
+

Somente após passar os testes anteriores e com a CPU implementada:

+
+
    +
  1. Testar o computador (CPU, controlUnit e memoryIo) com a execução de códigos em assembly:
    2. +
+
$ ./testeHW.py
+
+

após descomentar a linha referente ao CPU.vhd no config_testes.txt.

+
+

Tip 1

+

SE O TESTE TRAVAR: VERIFICAR DICAS AO FINAL DESSA PÁGINA

+
+

Se o teste do CPU travar

+

Se por algum motivo o teste do CPU travar no primeiro teste, isso é sinônimo de que algo está errado com o seu HDL. Esse teste faz o seguinte para cada arquivo .nasm incluso no arquivo de configuração do Projeto E:

+
    +
  1. Compila o .nasm gerando o binário .mif
    2. +
  2. Carrega na ROM do seu computador (Projeto F) o binário
    3. +
  3. Executa o código
    4. +
  4. Verifica se o resultado está certo
    5. +
+

Se por algum motivo algum módulo estiver com problema esse teste pode falhar, o que é aconselhado fazer:

+
    +
  1. Comente todos os teste do Projeto E no arquivo de configuração (E-Assembly/tests/config_testes_nasm.txt) com exceção o mov.nasm
      +
    • Esse módulo testa todos os registradores
      • +
    +
    2. +
  2. Execute o teste: ./testeHW.py e analise o waveform com o GTKWave
      +
    • Análise as mensagens no terminal em busca de erros!
      • +
    +
    3. +
  3. Analise o que está acontecendo com o seu hardware, verifique a instrução que está entrando e o que deveria acontecer.
    4. +
  4. Corrija o HW quando encontrar o problema, teste novamente.
    5. +
  5. Descomente os módulos: abs.nasm e teste para saber se está :ok
      +
    • Esse módulo testa o loadPC e saídas da ULA (ng e zr)
      • +
    +
    6. +
  6. Descomente os demais módulos e teste tudo.
    7. +
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Projetos/E-CPU/index.html b/Projetos/E-CPU/index.html new file mode 100644 index 00000000..01e6c1a9 --- /dev/null +++ b/Projetos/E-CPU/index.html @@ -0,0 +1,1196 @@ + + + + + + + + + E CPU - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Projetos
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

E - CPU

+ + + + + + + + + + + +
Entrega
Segunda - 14/10
+

+

Nesse projeto cada grupo terá que implementar sua própria CPU do Z01.

+

Começando

+

A seguir explicações de como começar o projeto.

+

Entendendo a Organização do Projeto

+

A pasta do projeto E no repositório Z01, possui a seguinte estrutura:

+
e_CPU/
+    test_CPU.py
+    CPU_cocotb.py
+    /Quartus
+    /src
+        *.vhd
+
+
    +
  1. Quartus: Projeto Quartus que faz uso dos arquivos VHDL localizados em src/*.vhd;
    2. +
  2. *.py: Scripts em python que automatizam a execução dos testes;
    3. +
  3. src/*.vhd: Arquivos VHDL que serão implementados pelo grupo;
    4. +
+

Testando HW

+

Abra o terminal na pasta e_CPU e execute:

+
$ pytest -s
+
+
+

O teste do CPU apenas funcionará se o ControlUnit tiver sido implementado.

+
+

Todos os módulos vhdl (desde o projeto B) serão compilados e o cpu.vhd será executado.

+ + +

Projeto

+

Deve-se implementar o Control Unit e integrar os módulos: MemoryIO e CPU.

+

Módulos

+
+

Note

+

Esses arquivos estão localizados em e_CPU/src/

+
+ + +
    +
  • MemoryIO
      +
    • Arquivo : memoryio.vhd
      • +
    • Descrição : Faz o mapa de memória para a CPU.
      • +
    • Dependências :
        +
      • .Dispositivos/ram16k.vhd : RAM a ser utilizada no projeto (já foi dado pronto)
        • +
      • .Dispositivos/screen.vhd : Controlador do LCD a ser utilizada no projeto (já foi dado pronto)
        • +
      +
      • +
    +
    • +
+
+
    +
  • CPU
      +
    • Arquivo : cpu.vhd
      • +
    • Descrição : CPU do Z01 integra registradores, controlUnit, ULA e PC.
      • +
    • Dependências :
        +
      • controlunit.vhd : Unidade de controle a ser implementada
        • +
      • alu.vhd : Unidade lógica desenvolvida no projeto D
        • +
      • pc.vhd : Program counter do projeto E
        • +
      • register16.vhd, mux16.vhd : Componentes do projeto C e D
        • +
      +
      • +
    +
    • +
+
+
    +
  • ControlUnit
      +
    • Arquivo : controlunit.vhd
      • +
    • Descrição : Unidade de controle da CPU do Z01.
      • +
    • Dependências :
        +
      • não há
        • +
      +
      • +
    +
    • +
+

Diagramas

+
+

memoryio.vhd

+
+

controlunit.vhd

+
+

Rubrica do projeto

+
+

Warning

+

Os conceitos B e A devem ser feitos em um outro branch!

+
    +
  • git checkout -B CPU-Extras
    • +
+
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Conceito
IMenos da metade dos módulos funcionando
DAo menos um módulo não está feito e não passa no testes.
C+Construiu com os módulos do grupo o seu próprio computador
Todos os módulos passando nos testes.
B+Possibilita realizar carregamento da um valor da instrução diretamente para %D
Modificar os testes para testar esse novo recurso!
A+Adiciona um novo registrador a CPU e fazer os ajustes correspondentes
Modificar os testes para testar esse novo recurso!
+
+

O grupo deve avaliar o melhor local para colocar o novo registrador e como fazer o carregamento em %D (Há mais de uma forma).

+
+

Testagem mais completa na próxima APS

+

Para testar o computador de uma forma mais completa, iremos executar os programas realizados na APS f_Assembly no Harware que vocês montaram.

+

Formulários

+ + + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Projetos/F-Assembly/index.html b/Projetos/F-Assembly/index.html new file mode 100644 index 00000000..13cf534a --- /dev/null +++ b/Projetos/F-Assembly/index.html @@ -0,0 +1,1158 @@ + + + + + + + + + F Assembly - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Projetos
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

F - Assembly

+ + + + + + + + + + + +
Entrega
Quinta - 24/10
+

Assembly

+

Nesse projeto cada grupo terá que implementar diversos códigos em assembly a fim de entendermos a linguagem e as limitações do hardware propostos.

+

Instruções

+

Seguir as instruções a seguir para desenvolvimento do projeto.

+

Entendendo a Organização do Projeto

+

A pasta do projeto F, no repositório Z01, possui a seguinte estrutura:

+
f_Assembly/
+  compileALL.py
+  test_CPU.py
+  CPU_cocotb.py
+  Z01simulator.py
+  /Quartus
+  /src
+      *.nasm
+  /tests
+      /abs
+      /add
+      ....
+
+
    +
  1. Quartus: Projeto Quartus para gravar o computador na FPGA
    2. +
  2. *.py: Scripts em python que automatizam a execução dos testes;
    3. +
  3. src/*.nasm: Arquivos ASSEMBLY que serão implementados pelo grupo;
    4. +
  4. tests/*: Arquivos que realizam o teste nos arquivos códigos do rtl.
    5. +
+

Executando o Script de Teste

+

Abra o terminal na pasta f_Assembly/ e execute:

+
$ ./compileALL.py
+$ pytest -s
+
+

O mesmo irá compilar os arquivos src/*.nasm e executar os testes unitários em cada um deles. Nesse momento do teste, como os módulos não estão implementados, o resultado deverá ser falho.

+

Esse comando executa um teste unitário em cada um dos módulos, verificando se sua implementação está correta. O resultado é exibido na tela como pass ou fail.

+
+

Tip 1

+

O arquivo config_testes_nasm.txt define quais testes serão executados.

+
+

Projeto

+

Deve-se implementar diversos programas na linguagem de máquina do Z01 que irão manipular a memória RAM a fim de implementar o que é pedido. A descrição a seguir está classificada em ordem de dificuldade, começando pelos mais simples.

+

Módulos

+
    +
  • Esses arquivos estão localizados em f_Assembly/src/
    • +
+

A descrição de cada módulo está localizada no cabeçalho do arquivo.

+
    +
  • add
      +
    • Arquivo : add.nasm (lab 11)
      • +
    +
    • +
  • sub
      +
    • Arquivo : sub.nasm (lab 11)
      • +
    +
    • +
  • mov
      +
    • Arquivo : mov.nasm (lab 11)
      • +
    +
    • +
  • abs
      +
    • Arquivo : abs.nasm (lab 13)
      • +
    +
    • +
  • max
      +
    • Arquivo : max.nasm (lab 13)
      • +
    +
    • +
  • mult
      +
    • Arquivo : mult.nasm (lab 13)
      • +
    +
    • +
  • mod
      +
    • Arquivo : mod.nasm
      • +
    +
    • +
  • div
      +
    • Arquivo : div.nasm
      • +
    +
    • +
  • pow
      +
    • Arquivo : pow.nasm
      • +
    +
    • +
  • É par
      +
    • Arquivo : isEven.nasm
      • +
    +
    • +
  • String length
      +
    • Arquivo : stringLength.nasm
      • +
    +
    • +
+

Conceito B

+
    +
  • Palindromo
      +
    • Arquivo : palindromo.nasm
      • +
    +
    • +
  • fatorial
      +
    • Arquivo : fatorial.nasm
      • +
    +
    • +
  • Mean
      +
    • Arquivo : vectorMean.nasm
      • +
    +
    • +
  • Chaves e Leds
      +
    • Arquivo : SWeLED.nasm
      • +
    +
    • +
+

Conceito A

+
    +
  • Linha
      +
    • Arquivo : LCDlinha.nasm
      • +
    • Edite o arquivo para desenhar uma linha completa
      • +
    +
    • +
  • Quadrado
      +
    • Arquivo : quadrado.nasm
      • +
    +
    • +
  • Letra Grupo
      +
    • Arquivo : LCDletraGrupo.nasm
      • +
    +
    • +
+

O funcionamento dos arquivos que envolvem SWs, LEDs e LCD deve ser demonstrado na FPGA.

+

Extra

+
    +
  • SWeLED2
      +
    • Arquivo : SWeLED2.nasm
      • +
    +
    • +
  • Nome grupo
      +
    • Arquivo : LCDnomeGrupo.nasm
      • +
    +
    • +
  • excelToLCD.py
      +
    • Arquivo : excelToLCD.py
      • +
    • Criar um programa em python que converte um tabela do excel (onde cada célula equivale a um px pintado) em um código nasm que executa no Z01 e gera a imagem da tabela
      • +
    +
    • +
+

Formulários

+ + + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Projetos/G-Assembler/index.html b/Projetos/G-Assembler/index.html new file mode 100644 index 00000000..202ef58a --- /dev/null +++ b/Projetos/G-Assembler/index.html @@ -0,0 +1,1137 @@ + + + + + + + + + G Assembler - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Projetos
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

G - Assembler

+ + + + + + + + + + + +
Entrega
Sexta - 01/11
+

Assembly

+

Nesse projeto iremos criar o programa assembler que é responsável por traduzir os códigos escrito em Assembly para a linguagem de máquina.

+

Instruções

+

As instruções técnicas de como começar o projeto estão no laboratório 16.

+

Módulos a serem implementados

+

O projeto no total possui 5 módulos, sendo que o módulo AssemblerZ01.java já está pronto.

+
+

Tip 1

+

Os módulos estão listados de maneira Top - Down

+
+
+
    +
  • AssemblerZ01
      +
    • Arquivo : AssemblerZ01.java
      • +
    • Descrição : Main do projeto. Recebe como parâmetro o nome do arquivo .nasm e o nome do arquivo binário de máquina .hack. a ser escrito, passa essas informações para a classe Assemble. Essa classe que inicializa a tabela de símbolo (fillSymbolTable) e chama o método generateMachineCode para efetivamente gerar o arquivo de saída.
      • +
    • Dependências : Assemble.java
      • +
    +
    • +
+
+

Tip 2

+

Já está pronto, não precisa mexer.

+
+
    +
  • +

    Assemble

    +
      +
    • Arquivo: Assemble.java
      • +
    • Descrição: Classe responsável por criar o código de máquina, ela que efetivamente faz a varredura do arquivo .nasm de entrada e escreve o arquivo .hack de saída, gerando o código de máquina.
      • +
    • Dependências: Code.java, Parser.java, SymbolTable.java
      • +
    +
    • +
  • +

    Code

    +
      +
    • Arquivo : Code.java
      • +
    • Descrição : Traduz mnemônicos da linguagem assembly para códigos binários da arquitetura Z0.
      • +
    • Dependências : none
      • +
    +
    • +
  • +

    Parser

    +
      +
    • Arquivo : Parser.java
      • +
    • Descrição : Encapsula o código de leitura. Carrega as instruções na linguagem assembly, analisa, e oferece acesso as partes da instrução (campos e símbolos). Além disso, remove todos os espaços em branco e comentários.
      • +
    • Dependências : none
      • +
    +
    • +
  • +

    SymbolTable

    +
      +
    • Arquivo : SymbolTable.java
      • +
    • Descrição : Mantém uma tabela com a correspondência entre os rótulos simbólicos e endereços numéricos de memória.
      • +
    • Dependências : none
      • +
    +
    • +
+

Rubrica

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Conceito
I- Menos da metade dos módulos funcionando
D- Teste unitário ou Teste integração não passa
C+- Criado assembler a partir de estrutura de código disponibilizada
- Todos os testes unitários passam no teste
B+- Verifica se instrução de jump é seguida de NOP, caso contrário dá erro
A+- Insere automaticamente um NOP após instrução de JUMP que não é seguida de nop.
- Imprime mensagem de alerta que isso foi feito.
+ + +

Formulários

+ + + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Projetos/H-VM/index.html b/Projetos/H-VM/index.html new file mode 100644 index 00000000..ccc43422 --- /dev/null +++ b/Projetos/H-VM/index.html @@ -0,0 +1,1021 @@ + + + + + + + + + H VM - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Projetos
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

H - VM

+

+

Nesse projeto iremos criar programas em VM para o nosso Z01.1, +essa entrega é individual e não vale nota, mas será cobrado em prova

+ + +

Instruções

+

As instruções técnicas referente ao projeto estão no laboratório Lab17-VM.

+

Módulos a serem implementados

+

Os módulos estão na pasta h_VM/src/vm/ e estão organizados por ordem de dificuldade:

+
    +
  1. 1a-Add
    2. +
  2. 1b-Add
    3. +
  3. 1c-Dic
    4. +
  4. 2a-Calculadora
    5. +
  5. 2b-Calculadora
    6. +
  6. 2c-Calculadora
    7. +
  7. 2d-Calculadora
    8. +
+

Para testar, basta editar o arquivo config_testes_vm.txt com os módulos que deseja executar e então executar o script: ./compileALL.py localizado na pasta do projeto e finalmente SIM=ghdl pytest --tb=no -s.

+

Exemplos

+

Existem diversos exemplos de programas escritos em linguagem VM, eles estão na pasta src/examples/

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Projetos/I-VMtranslator/index.html b/Projetos/I-VMtranslator/index.html new file mode 100644 index 00000000..496aa8e9 --- /dev/null +++ b/Projetos/I-VMtranslator/index.html @@ -0,0 +1,1137 @@ + + + + + + + + + I VMtranslator - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

I - VM Translator

+ + + + + + + + + + + +
Entrega
+

Nesse projeto iremos criar o programa VM translator que é responsável por traduzir os códigos escrito em linguagem VM de pilha para a linguagem assembly.

+

Instruções

+

As instruções técnicas referente ao projeto está no Lab 18.

+

Módulos a serem implementados

+
+

Apenas o Code.java.

+
+

O projeto no total possui 5 módulos, sendo que o módulo VMTranslator.java, VMtranslate.java, Parser.java e Error.java já estão foram entregues implementados.

+
+

Os módulos estão listados de maneira Top - Down

+
+
+
    +
  • +

    VMTranslator

    +
      +
    • Arquivo : VMTranslator.java
      • +
    • Descrição : Main do projeto. Recebe como parâmetro o nome do arquivo .vm (ou diretório) e o nome do arquivo binário assembly (.nasm) a ser escrito, passa essas informações para a classe VMtranslate.
      • +
    • Dependências : VMtranslate.java
      • +
    +
    • +
  • +

    VMtranslate

    +
      +
    • Arquivo : VMtranslate.java
      • +
    • Descrição : Classe responsável por criar o código assembly, ela que efetivamente faz a varredura do arquivo .vm de entrada e escreve o arquivo .nasm de saída, gerando a tradução vm -> nasm.
      • +
    • Dependências : Code.java, Parser.java
      • +
    +
    • +
  • +

    Code

    +
      +
    • Arquivo : Code.java
      • +
    • Descrição : Traduz comandos da linguagem vm para os comandos em nasm que a executam.
      • +
    • Dependências : None
      • +
    +
    • +
  • +

    Parser

    +
      +
    • Arquivo : Parser.java
      • +
    • Descrição : Encapsula o código de leitura. Carrega as instruções na linguagem vm, analisa, e oferece acesso as partes da instrução (campos e símbolos). Além disso, remove todos os espaços em branco e comentários.
      • +
    • Dependências : none
      • +
    +
    • +
+

Sugestão de implementação (partes)

+

Sugerimos que o VMTranslator seja implementado em duas partes, a primeira implementa somente o Parser.java e operações aritméticas e push/pop. A segunda parte faz a implementação de funções, goto e chamada de funções.

+

Parte 1 - Conceito C

+
    +
  • Code.writeArithmetic()
    • +
  • Code.writePushPop()
    • +
+

Parte 2 - Conceito B

+
    +
  • Code.writeGoto()
    • +
  • Code.writeIf()
    • +
+

Parte 3 - Conceito A

+
    +
  • Code.writeCall()
    • +
  • Code.writeReturn()
    • +
  • Code.writeFunction()
    • +
+

Rubricas para avaliação de projetos

+

Cada integrante do grupo irá receber duas notas: uma referente ao desenvolvimento total do projeto (Projeto) e outra referente a sua participação individual no grupo (que depende do seu papel).

+

Projeto

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Conceito
I- Menos da metade dos módulos funcionando
D- writeArithmetic OU writePushPop
C+- writeArithmetic E writePushPop
B+- writeLabel, writeGoto, writeIf
A+- writeCall, writeReturn, writeFunction
+

Para testar

+

A seguir os testes que devem passar para cada nota :

+

C

+
    +
  • SimpleAdd
    • +
  • SimpleNeg
    • +
  • SimpleSub
    • +
  • SimpleEq
    • +
  • SimpleGt
    • +
  • SimpleLt
    • +
  • SimpleAnd
    • +
  • SimpleOr
    • +
  • SimplePushConst
    • +
  • SimplePushTemp
    • +
  • SimplePushLocal
    • +
  • SimplePushArg
    • +
  • SimplePushThis
    • +
  • SimplePushThat
    • +
  • SimplePopTemp
    • +
  • SimplePopLocal
    • +
  • SimplePopThat
    • +
  • SimplePopThis
    • +
  • SimplePushAdd
    • +
  • SimplePopPointer
    • +
  • StackTest (opcional)
    • +
+

B

+
    +
  • BasicLoop
    • +
+

A

+
    +
  • SimpleFunction
    • +
  • StaticsTest
    • +
  • Mult
    • +
  • 1a-Add
    • +
  • 1b-Add
    • +
  • 2a-Calculadora
    • +
  • 2b-Calculadora
    • +
  • 2c-Calculadora
    • +
  • 2d-Calculadora
    • +
  • SimpleGoto
    • +
  • SimpleIfGoto
    • +
+ + + + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Projetos/X-MR/index.html b/Projetos/X-MR/index.html new file mode 100644 index 00000000..48ae7fbe --- /dev/null +++ b/Projetos/X-MR/index.html @@ -0,0 +1,1090 @@ + + + + + + + + + X MR - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Projetos
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Mundo Real

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Data da entrega
Quarta - 27/11
+

Esse projeto extra optativo (individual) fornece 5 pontos +extras de Hardware, 5 pontos extras de Software e 10 pontos extras de Hardware ou Software (o que for mais vantajoso).

+

(5 HW) Processadores

+

Você deverá escolher um dos processadores listados a seguir:

+ +
+

Warning

+

Não pode repetir dentro do grupo! +DPs: Não pode ser o mesmo do semestre passado

+
+

Vocês devem entregar um vídeo que explica a CPU em questão, neste vídeo (máximo de 10 minutos) vocês devem explicar:

+
    +
  • +

    Histórico

    +
      +
    • História da arquitetura
      • +
    • Pessoas/ empresas responsáveis
      • +
    • Impacto histórico, impacto nos concorrentes/ comunidade/
      • +
    • Curiosidades
      • +
    +
    • +
  • +

    Uso atual

    +
      +
    • Dispositivos e empresas que ainda fazem uso da arquitetura
      • +
    +
    • +
  • +

    Arquitetura

    +
      +
    • Descreva a arquitetura interna da CPU
        +
      • Quantos bits de largura? 8/16/32/..
        • +
      • Quantidade de registradores
        • +
      • Operações da ULA (se for muitas, pode pegar algumas)
        • +
      • Como o Program Counter (PC) funciona?
        • +
      • Especificidades
        • +
      +
      • +
    +
    • +
+

Muito importante sempre que possível realizar uma comparação com a nossa CPU

+

(10 HW ou SW)

+
    +
  • Instruções
      +
    • A arquitetura é CISC ou RISC?
      • +
    • Como é realizado o acesso a memória nessa arquitetura? (registrador-registrador, registrador-memória, memória-memória)
      • +
    • Pode fazer operações direto na memória? Ou temos que carregar para os registradores antes?
      • +
    • Comparação com o Z01.1
      • +
    • Descritivo das instruções e seus padrões
      • +
    • Quantidade total de instruções
      • +
    +
    • +
+

(5 SW) Comentar código

+
    +
  • Você deve pegar um código de exemplo do assembly da CPU escolhida e comentar ele no vídeo, explicando o que está fazendo.
      +
    • Explicar o que cada instrução está fazendo
      • +
    • Muitas arquitetura possuem simulador! Interessante usar, mas não é necessário.
      • +
    +
    • +
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Entrega

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+ + +
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+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Teoria/Teoria-Algebra-Booleana/index.html b/Teoria/Teoria-Algebra-Booleana/index.html new file mode 100644 index 00000000..6cc4634e --- /dev/null +++ b/Teoria/Teoria-Algebra-Booleana/index.html @@ -0,0 +1,2166 @@ + + + + + + + + + Teoria Algebra Booleana - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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+ + + + + + + +
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    + + + +
  • Teoria
    • + + +
  • +
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+ +
+

Álgebra Booleana

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    +
  • Conteúdo: Equações; Operações (portas lógicas); Tabela Verdade; Sintetização de funções; Soma dos Produtos; Produto das Somas; Simplificação Algébrica; Mapa de Karnaught.
    • +
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Estudando
Bibliografia
[Cap1. Cap2. NISAN, 2005]
[Cap6. TOCCI, 2011]
[Cap1. FLOYD, 2007]
[LAING, 2004]
Vídeos (extra)
👍
Logic 101 (#11): Truth Tables
Logic 101 (#12): Truth Table Practice
Computer Science: Karnaugh Maps – Introduction
👍Computer Science: Karnaugh Maps - 4 vars
+

A álgebra booleana foi desenvolvida por George Boole, um matemático britânico que desenvolveu os conceitos em 1847, base da computação moderna. Muito tempo depois, nos anos 30, Claude Shannon, um importante engenheiro na história da computação moderna, aplicou as ideias de Boole em circuitos elétricos. Ele trabalhava no Analisador Diferencial de Vannevar Bush, e logo percebeu a relação dos relés com álgebra booleana. Ele fazia um relé acionar o outro usando usando uma lógica binária do relé fechado ou aberto. Sua dissertação e artigos, levaram outras pessoas a perceber os benefícios da álgebra booleana em eletrônica e consequentemente computação.

+

Em Álgebra Booleana as variáveis só podem assumir dois valores. Desligado e ligado, ou falso e verdadeiro, 0 volt e 5 volts, branco e preto. Porém normalmente na computação usamos 0 e 1 pela conveniência. Todos os computadores tem como sua menor unidade de dado, esse elemento. Em computação chamamos isso de bit. que vem de dígito binário (ou do inglês binary digit).

+
+

Note

+

Bit é a unidade mais simples de representação de dados digitais, um bit é uma unidade que pode assumir apenas dois valores: 0 ou 1. Com um bit podemos representar o estado de uma luz na sala de aula, se uma cadeira está vazio ou não, .... não conseguimos representar com apenas um bit uma informação que não seja binária. Mas se combinarmos mais de um bit, criando um vetor de bits, somos capazes de representar quantos estados desejarmos.

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+

Equações

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Uma equação de lógica booleana pode possuir uma ou mais 'entradas' e apenas uma saída, na equação exemplo a seguir, X é uma saída (e pode assumir apenas valor 1 ou 0) e A e B são entradas também do tipo binária.

+
    X(A,B) = A . B
+
+

+
+

Note

+

A operação . é chamada de E (and) que também pode ser representada pelo símbolo: ^

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X = A and B
+
+X = A . B
+
+X = A ^ B
+
+
+

A operação de and pode ser entendida como uma multiplicação: A saída (X) só é verdadeira se as entradas A e B forem verdadeiras: 1 . 1 = 1. Como A e B são números binários, é possível encontrar uma tabela que relaciona o TODOS os valor da saída X com todas as entradas possiveis: A e B

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Entrada AEntrada BSaída X
000
010
100
111
+
+

Tabela Verdade

+

Essa tabela que acabamos de construir chama tabela verdade, e será muito utilizada +ao longo do curso.

+
+

Também podemos representar essa equação X = A . B como sendo um circuito digital:

+

+
+

Note

+

Resolver funções booleanas é entender quando a saída será Verdadeira ou Falsa dado a combinação possível de entradas.

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+
+
+
+
+
+
+

Operações

+

O and utilizado no exemplo anterior é um operador da lógica booleana, operadores possuem uma ou mais entradas e geram uma saída. Os operadores mais comuns são: not, and, or, nand, nor, xor.

+ + +

not

+

O operador not atua sobre uma variável, tornando a saída o inverso da entrada, ou seja, se a entrada do operador for 1 sua saída será 0 e vice versa.

+
+

Uso: a luz interna do carro será acesa ('1') quando a porta estiver fechada ('0').

+
+

Notação: not, -, ~, ¬:

+
X = not A  /  X = A  /  X = Ã / X = ¬ A
+
+

Tabela Verdade:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
Entrada AX = not A
01
10
+

Simbologia:

+

+

and

+

O operador and atua sobre duas variável, tornando a saída verdadeira somente se as duas entradas forem verdadeiras, se uma das entradas forem falsa a saída será falsa.

+
+

Uso: o cofre será aberto somente quando as duas chaves de seguranças forem inseridas.

+
+

Notação: and, ., ^:

+
X = A and B  /  X = A . B   /  X = A ^ B
+
+

Tabela Verdade:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABX = A and B
000
010
100
111
+

Simbologia:

+

+

or

+

O operador or atua sobre duas variável, tornando a saída verdadeira sempre que uma das entradas forem verdadeira.

+
+

Uso: O alarme de incêndio será acionado caso alguns dois dois botões sejam pressionados.

+
+

Notação: or, +, v:

+
X = A or B  /  X = A + B   /  X = A v B
+
+

Tabela Verdade:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABX = A or B
000
011
101
111
+

Simbologia:

+

+

nand

+

Podemos começar a 'unir' operadores para formar novos comportamentos, o nand é a inversão (not) da porta lógica and. Na porta nand a saída só é verdadeira quando as entradas são falsas.

+
+

Uso: Soar o alarme se os sensores de batimento cardíaco e o de pressão falharem.

+
+

Notação: nand, ¬( ∧ )

+
                    _____
+X = A nand B  /  X = A . B  / X = ¬(A ∧ B)
+
+

Tabela Verdade:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABX = A nand B
001
011
101
110
+

Simbologia:

+

+

nor / xor / xnor

+

Para as demais portas lógicas, consulte a referência: https://en.wikipedia.org/wiki/Logic_gate#Symbols

+

Estudar as portas pois iremos precisar que vocês saibam.

+
+

CheckPoint 1

+
+

O que é correto afirmar sobre bits?

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

É utilizado pelos computadores para armazenar dados/Representa dois estados: Ligado/ Desligado

+
+
+
+

CheckPoint 2

+
+

Qual o resultado de: y = 1 and 0

+
+
+ + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

0

+
+
+
+

CheckPoint 3

+
+

Qual o resultado de: y = 1 or 0

+
+
+ + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

1

+
+
+
+
+
+
+
+

Tabela Verdade

+

Nessa tabela criamos colunas para cada variável de entrada e de saída e colocamos as situações possíveis (resultado). Para construirmos uma tabela verdade basta seguir as regras a seguir (na sequência):

+
    +
  1. Criar uma coluna para cada entrada do sistema (n)
    2. +
  2. Criar uma coluna para cada saída do sistema
    3. +
  3. A tabela verdade vai ter 2^n números de linhas (onde n é a quantidade de entradas)
      +
    • um sistema com 2 entradas possui 2² = 4 linhas
      • +
    • um sistema com 3 entradas possui 2³ = 8 linhas ...
      • +
    +
    4. +
  4. Preencher as entradas (com '1's e '0's ) de forma a cobrir todas as possibilidades.
    5. +
  5. Para cada linha, analisar se a combinação de '1's e '0' torna a saída '1' e '0'
    6. +
+

+
+

Exercise 4

+
+

É correto afirmar sobre a tabela verdade: +((pode existir mais de um item correto)

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

Cada linha representa uma combinação de entrada/Possui todas as combinações de entradas e saída possíveis

+
+
+
+

Exercise 5

+
+

Considerando um circuito de 4 entradas (A,B, C, D) quantas são as linhas da tabela verdade?

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

2^4 = 16

+
+
+
+

Exercise 6

+
+

Qual tabela verdade a seguir foi montada correta?

+
+
+ + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+

Exercise 7

+
+

Considerando a equação: X = not(B) + A, e a tabela verdade da imagem, qual resposta está correta (na sequência da tabela)? +Resposta na sequência: X0; X1; X2; X3

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+
+
+
+
+

Funções geradas a partir de Tabelas Verdade

+ + +

É possível a partir de uma tabela verdade obter uma equação lógica que a represente (caminho inverso), podemos fazer isso por duas técnicas diferentes (chamadas de forma canônicas):

+
    +
  • Soma dos Produtos (SoP)
    • +
  • Produto das Somas (PoS)
    • +
+

Soma Dos Produtos

+

Na soma dos produtos iremos encontrar uma equação booleana que possui a seguinte forma:

+
 X = ( . . . ) + ( . . . ) + ... + ( . . . )
+       ----- 
+         |
+         | = '1'
+
+

Nesse método, precisamos encontrar as linhas da tabela verdade que resultam em uma saída '1' (Verdadeira) e invertendo (ou não) as entradas fazendo com que o termo ( . . . .) resulte em '1' para a linha em questão.

+

Produto das somas

+
 X = ( + + + ) . ( + + + ) . ... . ( + + + )
+       -----
+         |
+         | = '0'
+
+

Nesse método, precisamos encontrar as linhas da tabela verdade que resultam em uma saída '0' e invertendo (ou não) as entradas fazendo com que o termo ( . . . .) resulte em '0' para a linha em questão.

+
+

Example

+

+
+
+

Exercise 8

+
+

Qual forma é a mais adequada para tabela verdade em questão?

+

+
+
+ + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+

Exercise 9

+
+

Qual forma é a mais adequada para tabela verdade em questão?

+

+
+
+ + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+

Exercise 10

+
+

Qual equação representa a tabela verdade?

+

+
+
+ + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+

Exercise 11

+
+

Qual equação representa a tabela verdade?

+

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+
+
+
+
+

Simplificação

+

Existem duas formas bastante populares de simplificar uma equação booleana: algébrica ou via mapa de Karnaugh. Veremos as duas com mais detalhes.

+

Simplificação algébrica

+

Na simplificação algébrica iremos utilizar as seguintes propriedades de lógica booleana para nos ajudar a simplificar uma equação:

+

+ + +
+

Explicação da tabela

+

Para essas simplificações nós usaremos as propriedades das operações básicas de álgebra booleana, representada na tabela anterior. As leis da identidade, comutatividade, associatividade e distributividade são bem similares ao que já fazemos normalmente em expressões matemáticas. A idempotência mostra que um AND ou OR com duas variáveis é exatamente a mesma variável. A lei do complemento duplo mostra que se negarmos duas vezes uma variável, teremos a mesma variável. A lei da complementariedade já mostra que fazermos um AND com a negação da mesma variável acabaremos com zero, ou seja, 0 vezes 1 ou 1 vezes 0 sempre dará zero. Já com o OR é o oposto e sempre teremos 1 como resposta. Na lei da interseção temos que uma variável vezes 1 é sempre ela mesma, e se for vezes 0, acabara zerando o resultado. Já a lei da união diz que uma variável mais um é sempre um, e uma variável mais zero é a própria variável. O teorema de DeMorgam é bem interessante, pois mostra uma propriedade bem peculiar da álgebra booleana, no caso o conjunto de A vezes B negado, é o mesmo que A negado, mais B negado, e da mesma forma A negado mais B negado é igual ao A vezes B, e esse resultado negado.

+
+

Para simplificarmos uma equação, aplicamos as propriedades da tabela anterior a fim de encontrarmos uma equação que:

+
    +
  1. Tenha uma forma mais explicita de sua propriedade
      +
    • exe: \(A . B + A . C\) -> \(A (B + C)\)
      • +
    +
    2. +
  2. Minimize o uso de 'portas lógicas'
      +
    • exe: \((A . B) . C + A . B . D\) -> \((A . B)(C + D)\)
      • +
    +
    3. +
  3. Elimine minimize as entradas necessárias
      +
    • exe: \(( (A + \overline{A}).B)\) -> \(B\)
      • +
    +
    4. +
+
+
+
+
+
+

Exemplos

+
+

Exemplo 1

+

+
+
+

Exemplo 2

+

+
+
+

Exemplo 3

+

+
+
+

Tip 1

+

O vídeo a seguir possui as resoluções de forma detalhada:

+

+
+

Mapa de Karnaugh (MK)

+

A simplificação por mapa de Karnaugh é uma técnica visual de encontrarmos uma equação reduzida, porém para isso precisamos primeiro:

+
    +
  1. Gerar a tabela verdade
    2. +
  2. Gerar o mapa de Karnaugh
    3. +
  3. Criar os grupos
    4. +
  4. Gerar as equações
    5. +
+ + +

2. Criando o Mapa

+

O mapa pode ser criado para N entradas, mas só iremos tratar nesse curso sistemas de 2, 3 ou 4 variáveis (entradas). A seguir exemplos do mapa para 2, 3 e 4 entradas:

+

+

Para criar o mapa basta seguir a receitinha anterior, note que a sequência das entras: AB e CD é da forma:

+
     __ _      _
+     AB AB AB AB
+     -----------
+AB \ 00 01 11 10
+
+

e não:

+
AB \ 00 01 10 11
+
+

Como seria mais lógico (já que em binário: 00 = 0; 01 = 1; 10 = 2; 11 = 3). Porém o mapa de Karnaugh assume que as variáveis estão ordenadas na forma de código gray, onde um bit é alterado por vez!

+

+
+

Warning

+

Colocar qualquer sequência na criação do mapa é um dos erros mais comuns dos anos anteriores!

+
+
+

Tip 2

+

Podemos começar a sequência com qualquer combinação, se seguirmos a ordem de só mudar um bit por vez, exemplo:

+
AB \ 11 10 00 01
+
+
AB \ 01 11 10 00
+
+
+
+

Exercise 12

+
+

Qual mapa de K. foi montado certo?

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+

Exercise 13

+
+

Qual mapa de K. foi montado certo?

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+
+
+
+
+

3. Grupos

+

No MK podemos agrupar '1's na quantidade de: \(2^n\), onde n=0,1,2,3, ou seja, grupos de: 1, 2, 4, 8, ..., o agrupamento só pode ser feito na vertical ou horizontal, nunca na diagonal.

+

+
+

Tip 3

+
    +
  • Os grupos podem se sobrepor!
    • +
  • Agrupar sempre na maior quantidade possível (2, 4, 8, ...)
    • +
+
+

Devemos agrupar sempre na maior quantidade possível! A seguir exemplos do que não deve ser feito!

+

+
+

Note

+

Não agrupar na maior quantidade de uns possível impacta em não obter a equação reduzida.

+
+

Podemos pensar no MK não como sendo uma tabela plana, mas sim uma superfície mapeada em uma esfera, logo as pontas estão conectadas. Com isso podemos criar grupos nas situações a seguir:

+

+
+

Tip 4

+

O agrupamento no mapa de Karnaugh só pode ser realizado quando juntamos uns que estão a um bit de distância. Essa é a razão de não podermos juntar na diagonal.

+
  AB  00   01   11   10
+CD \---------------------
+00 | 0000 0100 1100 1000
+10 | 0010 0110 1110 1010 
+11 | 0011 0111 1111 1011
+10 | 0010 0110 1110 1010
+
+

Note que no exemplo anterior se juntarmos duas possibilidades na horizontal (as duas primeira):

+
 ---------
+[0000 0100]
+ ---------
+
+

Apenas o bit referente a entrada B muda. Mas se considerarmos a diagonal:

+
 ----
+[0000 
+     0110]
+     ----
+
+

Temos duas mudanças de bit, a da entrada B e a da entrada C, isso não pode!

+

O ultimo caso são os cantos, por exemplo:

+
----              ----
+0000]            [1000
+----              ----
+
+

Nesse caso apenas o bit A muda, logo podemos juntar!

+

Um caso que não pode juntar são as extremidades:

+
----
+0000]
+----
+                   ----
+                  [1010
+                   ----
+
+

Nesse caso A e C mudam!

+
+
+

Exercise 14

+
+

Qual agrupamento é o mais correto?

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+

Exercise 15

+
+

Qual agrupamento é o mais correto?

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+
+
+
+
+

4. Gerando as equações

+

Gera-se uma equação por agrupamento, cada grupo irá fornecer um componente na forma da equação da Soma Dos Produtos: (. . . ) + (. . . ). O truque é identificar no grupo quais são as variáveis que assumem todas as possibilidades.

+
+

Exemplo 1

+

+

Nesse caso, a variável B pode assumir tanto 0 quanto 1 para A fixo em 0, para o grupo em questão as entradas A e B são:

+

AB: 00
+AB: 01
+
+A equação feita via a tabela verdade seria:

+

\(\bar{A}.B + \bar{A} . \bar{B}\) que pode ser reduzida para \(\bar{A} (\bar{B} + B)\) e então para: \(\bar{A}\)

+

O mapa de Karnaugh já nos fornece o resultado de forma direta!

+
+
+

Exemplo 2

+

+

Nesse caso, a variável A pode assumir tanto 0 quanto 1 para B fixo em 0, ou seja, A não impacta nesse grupo.

+
+
+

Exemplo 3

+

+

Aqui temos um caso particular, para todas as combinações de entrada A e B a saída é sempre 1, logo essa equação é sempre verdadeira: \(F = 1\).

+
+
+

Exemplo 4

+

+

Nesse exemplo não foi possível agrupar uns em maior quantidade, logo, não iremos conseguir obter um resultado melhor que a tabela verdade. Nenhuma variável é descartável.

+
+
+

Exemplo 5

+

+

Nesse caso criamos dois grupos um na horizontal outro na vertical. Cada grupo irá gerar um termo da equação na forma da SoP.

+
+
+

Casos extras

+

+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Teoria/Teoria-Assembly/index.html b/Teoria/Teoria-Assembly/index.html new file mode 100644 index 00000000..5c1ed3a5 --- /dev/null +++ b/Teoria/Teoria-Assembly/index.html @@ -0,0 +1,1008 @@ + + + + + + + + + Teoria Assembly - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
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+ +
+ +
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    + + + +
  • Teoria
    • + + +
  • +
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ASM - Assembly

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Assembly é a linguagem de programação mais próxima do hardware, nela cada linha de código é traduzida diretamente para um linha do executável (código binário).

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Para mais informações sobre o assembly utilizado no curso acesse a página: Z01 ➡️ Resumo Assembly.

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Exemplo:

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INICIO:
+      leaw $0, %A
+      movw %A, %D                   ; Carrega 0 em S
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+ADD:                                  ; Label para saltar
+      incw %D                       ; Incrementa S
+      leaw $ADD, %A                 ; Carrega endereço do label ADD
+                                    ; (3 no caso)
+      jmp                           ; Salto incondicional
+      nop                           ; No-Operation
+                                    ; (necessário após jump)
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+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Teoria/Teoria-Logica-Sequencial/index.html b/Teoria/Teoria-Logica-Sequencial/index.html new file mode 100644 index 00000000..2cac02b9 --- /dev/null +++ b/Teoria/Teoria-Logica-Sequencial/index.html @@ -0,0 +1,1272 @@ + + + + + + + + + Teoria Logica Sequencial - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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Lógica Sequencial

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Colossus

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O Colossus foi um computador Britânico de 1700 válvulas, feito +em 1943 para decifrar códigos nazistas durante a segunda +guerra mundial. O computador e planos foram destruídos para +manter o projeto em segredo.

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Uma característa importante desse computador é que ele podia +ser programado e reprogramado para decifrar as mensagens nazistas. +Essa flexibilidade de programação foi revolucionária. O computador +usava um mecanismo de memória chamado de flip-flops, que foi +desenvolvido muitos anos antes pelos professores

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Até este momento do curso só usamos circuitos criados com lógica combinacional, porém nem todos os tipos de lógica digital podem ser enquadrados nessa categoria. Nessa lógica uma tabela verdade define bem a saída de um circuito. Nesses casos, podemos dizer que ao colocar os sinais nas entradas de uma unidade lógica aritmética temos quase que instantaneamente uma saída válida independente dos sinais que estavam anteriormente no circuito.

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Já na lógica sequencial o estado anterior das entradas influencia na saída, ou seja, essa lógica possui uma memória. E é justamente essa característica de memória de estados anteriores que nos interessa. Podemos por exemplo armazenar valores para uso futuro, ou tomar uma decisão com base no estado anterior/atual.

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http://www.inf.pucrs.br/~emoreno/undergraduate/SI/orgarq/class_files/Aula06.pdf +http://www.ee.surrey.ac.uk/Projects/CAL/seq-switching/General_seq_circ.htm

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Sistemas sequências são em sua grande maioria combinados com sistema síncrono, onde todos o circuito digital opera em um determinado ritmo, esse sinal é conhecido como clock do sistema.

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Circuitos biestáveis

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Um dos circuitos sequenciais mais simples existentes são os circuitos biestáveis, que são chamados assim pois permanecem em um dos dois estados binários (0 ou 1) enquanto estiver energizado. Eles são usados para armazenar e recuperar os estados dos bits dos computadores.

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O latch SR é um circuito biestável composto de duas portas NOR que armazenam um valor simples.

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Fonte: WikiBook

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Neste circuito normalmente as entradas S e R, conhecidas como Set e Reset, ficam em nível baixo. Enquanto estiverem assim o valor das saídas Q e \(\bar{Q}\), que é sempre o inverso do Q, se mantem inalterados. Se o nível do S subir (1) a saída Q fica em nível alto, ou podemos dizer 1, já se o nível do R, Q fica em nível lógico baixo, ou seja 0. A tabela a seguir ilustra o texto:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
\(S\)\(R\)\(Q\)\(\bar{Q}\)
00Armazenado!Armazenado
1010
0101
11metaestávelmetaestável
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Metaestável

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Oxford Languages: capaz de perder a estabilidade através de pequenas perturbações (diz-se de sistema físico).

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No circuito anterior mestaestável indica que a saída pode ser 0 ou 1, e que não podemos prever qual será.

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Um outro circuito biestável é o latch tipo D, nesse caso o circuito mantem o valor da entrada de Dados D enquanto a entrada de Enable E estiver em nível alto, se o sinal E for para nível baixo o circuito não muda de estado.

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Esse componente possui a tabela verdade a seguir:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
\(E\)\(D\)\(Q\)\(\bar{Q}\)
00Armazenado!Armazenado
01Armazenado!Armazenado
10Copia Entrada D: 0Copia Entrad D negada: 1
11Copia Entrada D: 1Copia Entrada D negada: 0
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Clock

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Em sistemas digitais, precisamos considerar que cada porta lógica possui um tempo de propagação do resultado, a resposta de uma porta AND não é imediata, leva alguns ns para que o resultado da operação a and b estabilize na saída. Cada porta possui tempos de propagação distintos (até uma mesma porta AND possui diferença de tempo entre elas).

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Imagine um sistema com centenas de milhares de portas lógicas onde um sinal pode percorrer por diversos caminhos diferentes, mas precisa chegar na saída ao mesmo tempo. Em hardware isso é muito difícil de prever/ controlar. A solução utilizada nesses casos é a de sincronizar os sinais com diferentes tempos de propagação.

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Podemos fazer analogia com uma banda que possui um saxofonista muito virtuoso chamado de Nand-Parker e um pianista mais calmo chamado de Or-Brubeck, o que aconteceria se cada um tocasse em seu tempo? O resultado com certeza não serial bom! Para isso cada música possui um ritmo/ batida, na qual os músicos por mais 'velozes/lentos' que sejam, precisam seguir. Em um sistema digital, esse é um dos papeis do clock! fazer com que todos executem ao mesmo tempo.

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+

O clock é um sinal elétrico periódico utilizado para sincronizar sistemas digitais, utilizado em todo circuito síncrono, serve como o 'baterista' da banda, dando o ritmo de execução para a eletrônica. A cada novo clock (instante que ocorre uma mudança no sinal 0 -> 1), o sistema começa uma nova operação. O sinal do clock é geralmente periódico e de modulação 50% (50% em alto e 50% em baixo):

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Frequência

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F=1/L

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Clock de 3Ghz

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São 3 bilhões 3_000_000_000 de bordas (0 -> 1) em um segundo!! Imagine que a cada borda, uma operação é realizada no computador, são 3 bilhões de operações em um único segundo....

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Overclock?

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Muitos de vocês já ouviram falar overclock? Nessa técnica, aumentasse o clock para uma frequência na qual o sistema não foi projetado +para operar, consequências disso são:

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    +
  • Possíveis erros de processamento (dado que parte do circuito pode ser mais lento que o 1/f)
    • +
  • Superaquecimento do chip, já que a tecnologia atual utilizada para fabricação de componentes eletrônicos (MOSFET) 'gasta' energia a cada clock. Com um aumento no clock, mais energia é gasta por segundo.
    • +
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Borda

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Nem todo sistema digital trabalha com borda de subida (rising_edge) (0 -> 1), outras opções são:

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    +
  • borda de descida (falling_edge): 1 -> 0.
    • +
  • double data rate (DDR): Uma nova mudança a cada borda, subida e descida. (Dai que vem o nome da memória DDR4 do seu computador!)
    • +
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Flip-Flop

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Flip-Flop (FF) é um circuito similar ao LATCH porém síncrono, ou seja, a mudança na saída (Q) só ocorre na borda do clock.

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Tip 1

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FF são usados por diversas razões, nesse curso vamos explorar o uso do FF para a criação de uma unidade de armazenamento de bits.

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Note

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Sabe o CI 555? Aquele usado em acionamentos para gerar o PWM? Internamente ele possui um FF do tipo D:

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Fonte: https://www.electronics-tutorials.ws/waveforms/555_timer.html

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Existem diversos tipos de FF, mas vamos explorar apenas o FF do tipo D.

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FF tipo D

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O FF tipo D possui as seguintes portas:

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    +
  • \(D\) entrada do de Dado
    • +
  • \(Q\) saída do dado copiado
    • +
  • \(\bar{Q}\) saída do dado copiado
    • +
  • \(CLK\) entrada do clock
    • +
+

+

Toda vez que o ocorre uma borda de subina no clock, o sinal que está na entrada D é copiado para a saída Q, conforme diagrama a seguir:

+

+

A tabela verdade desse componente é representada da seguinte maneira:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
\(D\) (in)\(clk\) (in)\(Q\) (out)
00Q*
11Q*
0^0
1^1
+
    +
  • ^: borda de subida
    • +
  • Q*: Q armazenado anteriormente
    • +
+

Clear e Preset

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FF do tipo D podem possuir mais dois sinais de controle: clear e preset. O sinal clear faz com que a saída Q vá para 0 independe da entada D e do clock. O sinal preset faz com que a saída Q vá para 1 independente da entrada D e do clock.

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A tabela verdade com esses sinais a mais fica:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
\(D\) (in)\(clr\)\(set\)\(clk\) (in)\(Q\) (out)
x00xQ*
x10x0
x01x1
000^0
100^1
+ + + + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Teoria/VMtranslator-memoria/index.html b/Teoria/VMtranslator-memoria/index.html new file mode 100644 index 00000000..1fff46cc --- /dev/null +++ b/Teoria/VMtranslator-memoria/index.html @@ -0,0 +1,1187 @@ + + + + + + + + + VMtranslator memoria - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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  • Teoria
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VM Translator

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Função

+

Os ponteiros LCL e ARG são utilizados somente na execução de uma função. O ARG indica em qual endereço da stack os parâmetros que serão passados para a função estão salvos e o LCL é usado para apontar para o endereço na pilha utilizado para armazenar variáveis locais da função.

+

O fluxo de chamada de função, de forma simplificada é:

+
    +
  1. Coloca na pilha os argumentos que ser passado para a função
      +
    • a quantidade varia conforme a demanda da função
      • +
    • primeiro argumento colocado na stack é o de index 0
      • +
    +
    2. +
  2. Chama a função (call)
    3. +
  3. Aloca na pilha os endereços de memória para armazenar as variáveis locais
    4. +
  4. Atualiza os ponteiros: SP, LCL, ARG, THIS e THAT
    5. +
+

O fluxo de chamada de função (call) é um pouco complexo, pois demanda que salvemos algumas informações da pilha antes de executarmos a função (precisamos conseguir após a execução da função retornar para um estado similar antes da execução). Para isso é salvo na pilha, NA ORDEM A SEGUIR:

+
    +
  • Endereço de retorno
    • +
  • LCL (antes da chamada de função)
    • +
  • ARG (antes da chamada de função)
    • +
  • This (antes da chamada de função)
    • +
  • That (antes da chamada de função)
    • +
+

LCL - Local

+

Local indica o endereço na pilha na qual foi alocado para as variáveis locais de uma função, a quantidade de endereços alocados varia conforme a declaração da função, que pode possuir zero ou mais variáveis temporárias.

+

Peguemos como exemplo uma função em java :

+
void example(int a, int b){
+ int aux0;
+ int aux1;
+
+ aux0 = a;
+ aux1 = b;
+}
+
+

Note que essa função possui duas variáveis locais: aux0 e aux1, que são visíveis somente dentro do escopo da função, essas variáveis são alocadas quando a função é chamada e desalocada quando a função retorna. Essas variáveis (aux0, aux1) servem como variáveis locais da função, e são salvas na stack, como a ilustração a seguir :

+

Local

+

O exemplo em java anterior seria traduzido para a linguagem VM (de forma imediata) na seguinte maneira:

+
 function example 2
+     push argument 0  // coloca na pilha o valor a
+     pop local 0       // aux0 = a
+     push argument 1  // coloca na pilha o valor b
+     pop local 1       // aux1 = b
+
+

Note que o que define local 0 e local 1 é a ordem na qual as variáveis foram declaradas, como a variável aux0 foi declarada primeiro, ela é alocada no local 0.

+

O LCL aponta apenas para o endereço do primeiro local, os demais são inferidos da seguinte maneira:

+
    +
  • push local n
    • +
+
+

endereço local n = LCL + n

+
+

ARG - Argumento

+

O ponteiro ARG indica a onde na pilha estão salvos os argumentos que a função pode acessar, e segue a mesma lógica do LCL, onde o ARG aponta para o primeiro argumento e o endereço dos demais são inferidos com base no endereço do primeiro.

+

Os ARG são salvos na própria pilha, antes da chamada da função:

+
   pilha       comando VM    endereços
+--------------------------------------------
+     12    |  call mult 2  |     12  <- ARG
+     13    |               |     13  
+SP ->      |    |----\     |    
+           |    |----/     |      
+
+

Exemplo Stack chamada de função

+
   258 : SP                   265 : SP                      257 : SP
+   333 : LCL                  263 : LCL                     333 : LCL
+   444 : ARG   call mult 2    256 : ARG           return    444 : ARG
+   555 : THIS    |----\       555 : THIS          |----\    555 : THIS
+   666 : THAT    |----/       666 : THAT          |----/    666 : THAT
+  ~~~~~~~~~~~~                ~~~~~~~~~~~                  ~~~~~~~~~~~~
+   8   : 256                  8   : 256 <- LCL              32  : 256
+   4   : 257                  4   : 257                     4   : 257  <- SP
+   0   : 258  <- SP           256 : 258 : RETURN            0   : 258
+                              333 : 259 : LCL
+                              444 : 260 : ARG
+                              555 : 261 : THIS
+                              666 : 262 : THAT
+                              0   : 263 <- LCL
+                              0   : 264 
+                              0   : 265 <- SP
+
+

Static variables

+

É a região da memória utilizada para armazenar variáveis compartilhadas entre o mesmo arquivo .vm, conforme figura a seguir :

+

Static

+

A static não é visível entre diferentes arquivos .vm, deixando as variáveis limitadas a um escopo. O static será utilizado para armazenar as variáveis estáticas de uma determinada classe. Exemplo de acesso ao static :

+

O exemplo a seguir demonstra duas classes (class1.vm e class2.vm) sendo utilizadas com os seus respectivos stacks. Nesse exemplo, a função main inicializa o static da classe 1 em : static[0] = 6, static[1] = 8 e o static ca classe 2 em : static[0] = 23, static[0] = 15.

+

Static example

+

Isso será bastante utilizado para fazer a implementação da estrutura a seguir :

+
public class class1 {
+
+ static int valor0;  // alocado no static 0
+ static int valor1;  // alocado no static 1
+
+ public void set(int var1, va2){
+      valor0 = var1;
+      valor1 = var2;
+ }
+
+ public void get(void){
+     return(valor0-valor1);
+ }
+
+
+

As variáveis estáticas são compartilhadas entre os objetos inicializados a partir da mesma classe, alocando assim apenas um slot de memória para todos os objetos criados a partir dessa classe ^1.

+
+

^1: https://beginnersbook.com/2013/05/static-variable/

+

HEAP

+

O HEAP é a região de memória a ser utilizada para armazenamento objetos e vetores, um objeto será construído a partir de uma classe e compartilhará as mesma variáveis estáticas mas não as mesmas variáveis locais ao objeto. Vamos tomar como ponto de partida o exemplo a seguir que inicializa dois objetos (terra e lua) do tipo corpoCeleste :

+
void main(){
+    corpoCeleste terra  = new corpoCeletes();
+    terra.setMassa(1200);
+    corpoCeleste lua = new corpoCeleste();
+    lua.setMassa(32);
+
+    lua.pi = 314;
+}
+
+public class corpoCeleste(){
+    static int pi;
+
+    int raio ;
+    int gravidade;
+    int massa;
+
+    void getMassa(){
+        return(this.massa);
+    }
+
+    void setMassa(int m){
+        this.massa = m;
+    }
+}
+
+

Esse exemplo aloca no Heap três endereços em locais diferentes para cada objeto criado do tipo corpoCeleste, porém a variável pi, que é estática é comum a todos os objetos criados a partir da mesma classe. A figura a seguir ilustra como essas variáveis seriam alocadas em memória.

+

Alocação de memórias para objetos - Heap

+

This

+

This é o ponteiro que referência o próprio objeto: objeto na qual o método ou construtor está sendo chamado. No caso da chamada do método getMassa() da classe corpoCeleste, o ponteiro This será ajustado para apontar para o objeto na qual o método foi chamado. O fluxo da máquina virtual será o seguinte :

+
    +
  1. Ajusta o this para apontar para o início do HEAP pertencente ao objeto
    2. +
  2. chama a função getMassa do arquivo corpoCeleste.vm
    3. +
+

That

+

O ponteiro That é utilizado para referenciar outro objeto, utilizado no exemplo a seguir :

+

Método objetoCeleste :

+
    void compareMassa(corpoCeleste outro){
+        if(this.massa == outro.massa){
+            return(True);
+        } 
+        else{
+            return(False);
+        }
+    }    
+
+

Código principal :

+
    void main(){
+       ...
+
+       rtn = terra.compareMassa(lua);
+    }
+
+

Nesse exemplo, incluímos um novo método (compareMass) na classe corpoCeleste, esse novo método compara a massa de um outro objeto com a do próprio objeto, retornando verdadeiro ou falso dependendo do resultado.

+

Como esse código seria traduzido para VM ? O objeto em questão será acessado utilizando o ponteiro this e o objeto a ser comparado será acessado via o that. O compilador da linguagem de alto nível para VM será responsável por alocar os objetos nos endereços certos.

+
function main 0
+    ...
+    push constant 2048  // endereço objeto terra
+    push constant 2051  // endereço objeto lua
+    call cortpoCeleste.compare mass 2
+
+function corpoCeleste.compareMass 0
+    push argument 0
+    pop pointer 0   // atualiza endereço this
+    push argument 1
+    pop pointer 1   // atualiza endereço that
+    push this 2     // this 0 = gravidade; this 1 = raio; this 2 = massa
+    push that 2     // that 0 = gravidade; this 1 = raio; this 2 = massa
+    eq
+    return
+
+

Note que quando o método for chamado (no caso da vm o método será traduzido para uma função), os ponteiros this e that devem ser passados via a chama da função, e no começo da função atualizado os endereços RAM[3] - This e RAM[4] - That.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Util/Historia-linux/index.html b/Util/Historia-linux/index.html new file mode 100644 index 00000000..997e7394 --- /dev/null +++ b/Util/Historia-linux/index.html @@ -0,0 +1,1138 @@ + + + + + + + + + Historia linux - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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Linus

+

Desenvolvido em 1991 por Linux Torvalds na Finlândia quando terminava +sua graduação em ciência da computação, e não satisfeito com o os sistemas +operacionais da época que eram PAGOS (MAC, UNIX, ...) ou puramente acadêmico +(Minix)

+ +

Resolveu criar um sistema operacional do zero, baseado em UNIX e seguindo o livro +de um de seus professores: Andrew S. Tanenbaum, que era a base do minix porém liberado +apenas para complementar o livro.

+ +
+

UNIX? Define a arquitetura do sistema operacional, as APIS e estrutura do kernel

+

Fato: Unix + Linus = Linux!

+
+

Primeira versão

+

Aos 21 anos, Linus terminou a primeira versão do OS e publicou em uma lista de mensagens (não +tinha forum/ e-mail/ ... na época, essas listas eram o começo) a seguinte mensagem:

+
+

Hello everybody out there using minix -

+

I'm doing a (free) operating system (just a hobby, won't be big and professional like gnu) for 386(486) AT clones. This has been brewing since april, and is starting to get ready. I'd like any feedback on things people like/dislike in minix, as my OS resembles it somewhat (same physical layout of the file-system (due to practical reasons) among other things).

+

I've currently ported bash(1.08) and gcc(1.40), and things seem to work. This implies that I'll get something practical within a few months, and I'd like to know what features most people would want. Any suggestions are welcome, but I won't promise I'll implement them :-)

+

Linus (torvalds@kruuna.helsinki.fi)

+

PS. Yes - it's free of any minix code, and it has a multi-threaded fs. It is NOT portable (uses 386 task switching etc), and it probably never will support anything other than AT-harddisks, as that's all I have :-(.

+

— Linus Torvalds

+
+ +

GNU

+

Um dos fatores que deu força para o sistema operacional recém lançado foi que ele foi +desenvolvido utilizando ferramentas de outro projeto importante o GNU, +que estava ganhando força na mesma época e fornecia uma série +de programas gratuitos para a comunidade, ele também introduziu o conceito de "Software Livre" +e licença open source. Conduzido por Richard Stallman no MIT.

+ +

O Linux como conhecemos hoje em dia é também conhecido como Linux/GNU, pois faz uso +extensivo dos dois projetos (compiladores, editores de texto, ...). Inclusive, a versão +0.99 o linux já foi publicado utilizando a licença GNU GPL.

+

GPL

+

A licença GNU GPL (GNU General Public License) possui os seguintes princípios:

+
    +
  1. A liberdade de executar o programa, para qualquer propósito (liberdade nº 0)
    2. +
  2. A liberdade de estudar como o programa funciona e adaptá-lo às suas necessidades (liberdade nº 1). O acesso ao código-fonte é um pré-requisito para esta liberdade.
    3. +
  3. A liberdade de redistribuir cópias de modo que você possa ajudar ao seu próximo (liberdade nº 2).
    4. +
  4. +

    A liberdade de aperfeiçoar o programa e liberar os seus aperfeiçoamentos, de modo que toda a comunidade beneficie deles (liberdade nº 3). O acesso ao código-fonte é um pré-requisito para esta liberdade.

    +
    5. +
  5. +

    https://pt.wikipedia.org/wiki/GNU_General_Public_License

    +
    6. +
+
+

Não podemos confundir software livre com software gratuito (como o google por exemplo).

+
+

Mascote - Tux

+

Em 1996 Linux anuncia o novo mascote para o Linux, um pinguim! Torvalds faz muitos mergulhos +como hoobie, e diz ele que foi mordido por um pinguim na visita a um aquário.

+ +

Distribuições

+

No começo os softwares não eram distribuídos junto com o Linux, o desenvolvedor tinha que +instalar e compilar tudo o que queria utilizar, e a coisas eram dispersas. Foi ai que +surgiu a ideia de distribuir um pacote com o kernel do linux + alguns programas + configurações +básicas. A distribuição mais antiga e ainda em 'uso' é o SlackWare.

+ +

Ubuntu

+

Ubuntu foi criado em 2004 pelo empresário sul africano Mark Shuttleworth com o foco de +disponibilizar uma distribuição para todos os usuários (desktop + server) e não apenas com +foco empresarial como as demais distribuições.

+ +

O Ubuntu é baseado em outra distribuição, o Debian, que teve sua origem muito antes em 1993. +Os pacotes .deb foram criados por essa distro.

+

distro hopping

+

Achar uma distribuição que te agrade é muito difícil, o distro hopping é o ato de ficar +mudando de distribuição toda hora, instalando tudo novamente e então, mudando de distro +novamente.

+ +

linux != Distro != Ambiente de desktop

+

O linux em si é apenas o kernel, o core do sistema operacional, porém hoje me dia poucas +pessoas utilizam apenas o bash no desktop. Muitas vezes o Linux é associado apenas a interface +gráfica, que alias tem para todos os gostos!

+ +

Linux atualmente

+ +

git?

+

Até 2005 o linux utilizava um sistema privado de gerenciamento de versão privado, Linus tirou uma semana de férias e nasceu o git!

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Util/Util-Comecando-novo-projeto/index.html b/Util/Util-Comecando-novo-projeto/index.html new file mode 100644 index 00000000..f3eb1b99 --- /dev/null +++ b/Util/Util-Comecando-novo-projeto/index.html @@ -0,0 +1,1118 @@ + + + + + + + + + Util Comecando novo projeto - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
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    + + + +
  • Útil
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Começando novo projeto

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+

Linux

+

Usar o Linux fornecido!

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Scrum Master

+

O grupo deve escolher um mediador

+

Aconselhável no primeiro projeto o facilitador ser aquele que tem mais facilidade com linux e git.

+
+

Você deve fazer a secção do seu papel: Mediador/ Desenvolvedor

+

Antes de começar - Mediador

+
+

Mediador

+

Somente mediador, mas todos devem acompanhar (uma hora será sua vez).

+
+

Ao acessar a nova atividade, um novo repositório é criado. Assim, é necessário juntar os arquivos desenvolvidos nos projetos anteriores (camadas inferiores) ao novo repositório.

+ + +

Antes de começar será necessário atualizar o repositório de vocês com os novos arquivos no repositório oficial da disciplina (apenas a partir da APS-C).

+

upstream

+
+

Abrindo terminal no Linux 1

+

ctrl+alt+t

+
+

No terminal:

+
    +
  1. Referenciando repositório original da disciplina
    2. +
+
$ git remote add upstream https://github.com/insper/Z01.1-proj
+
+
    +
  1. Atualizando repositório do grupo com alterações feitas no repositório da disciplina:
    2. +
+
$ git fetch upstream
+$ git checkout main
+$ git merge upstream/main --allow-unrelated-histories -X ours
+
+

Feito isso deve ter aparecido uma pasta da nova APS dentro do repositório de vocês.

+ + +

SCRUM_MASTER.json

+

O mediador do projeto deve editar o arquivo SCRUM_MASTER.json localizado na pasta do projeto (no caso do projeto B: b_logComb/SCRUM_MASTER.json) com os seus dados.

+

Após editar esse arquivo deve realizar um commit e fazer o envio para o github:

+
$ git commit -am "configurado scrum do projeto"
+$ git push origin main
+
+
+

Note

+

Isso é importante pois os professores irão usar esse arquivo para saber quem são os mediadores de cada projeto.

+
+

Antes de começar - Desenvolvedores

+
+

Desenvolvedores

+
    +
  1. Todos desenvolvedores devem fazer essa etapa.
    2. +
  2. Fazer isso somente depois que o mediador fez a parte dele!
    3. +
+
+

Volte para a branch main:

+
$ git checkout main
+
+

Agora todos os integrantes do grupo devem atualizar o repositório local:

+
$ git pull origin main
+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Util/Util-Dicas-Actions/index.html b/Util/Util-Dicas-Actions/index.html new file mode 100644 index 00000000..6b7d469b --- /dev/null +++ b/Util/Util-Dicas-Actions/index.html @@ -0,0 +1,972 @@ + + + + + + + + + Util Dicas Actions - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Dicas Actions

+

Adicionando teste ao projeto

+

Edite o arquivo actions.yml localizado na pasta .github/workflows/, adicionando o script que deseja testar. Exemplos, para testarmos o projeto B é necessário adicionar a seguinte linha:

+
        cd b_logComb
+        pytest -s
+
+

Isso deve ser feito na parte final do arquivo

+
+

Warning

+

Você não deve remover os testes antigos

+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Util/Util-Dicas-GIT/index.html b/Util/Util-Dicas-GIT/index.html new file mode 100644 index 00000000..21dd14e0 --- /dev/null +++ b/Util/Util-Dicas-GIT/index.html @@ -0,0 +1,981 @@ + + + + + + + + + Util Dicas GIT - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Dicas git

+

Clonando repositório

+
$ git clone URL_DO_SEU_REP
+
+

Instalando/Atualizando Z01-tools

+
$ cd SEU_REP
+$ ./updateZ01tools.sh
+
+

O script updateZ01tools.sh clona o repositório http://github.com/Insper/z01-tools e o salva em sua pasta $HOME (/home/user/). O script serve para instalar e/ou atualizar a infra da disciplina, deve ser executado sempre que indicado pelo professor.

+

Configurando upstream (Z01.1 professor)

+

Referenciando repositório original da disciplina:

+
$ git remote add upstream https://github.com/insper/Z01.1
+
+

Atualizando repositório do grupo

+

Atualizando repositório do grupo com alterações feitas no repositório da disciplina:

+
$ git fetch upstream
+$ git checkout main
+$ git merge upstream/main
+$ git push origin main
+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Util/Util-Infraestrutura/index.html b/Util/Util-Infraestrutura/index.html new file mode 100644 index 00000000..eede616b --- /dev/null +++ b/Util/Util-Infraestrutura/index.html @@ -0,0 +1,974 @@ + + + + + + + + + Util Infraestrutura - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Os softwares que serão utilizados ao longo do semestre são:

+
    +
  • Intel Quartus : Software da Intel/ Altera
      +
    • utilizado para programar FPGAs (compilador, IDE, ...).
      • +
    +
    • +
  • ModelSim : Software da MentorGraphics utilizado para simular HDL (VHDL/Verilog)
    • +
  • Python 3 : Para automatizar os testes
    • +
  • Java JDK 8 : Java Development Kit
    • +
  • Editor de texto : Editor de texto para programação em VHDL/Java
    • +
  • IDE de programação JAVA : Eclipse / IntelliJ IDEA
    • +
+

Você irá receber um SSD com Linux e a infra de elementos já instalada.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Util/Util-VM-Linux/index.html b/Util/Util-VM-Linux/index.html new file mode 100644 index 00000000..5898d754 --- /dev/null +++ b/Util/Util-VM-Linux/index.html @@ -0,0 +1,1000 @@ + + + + + + + + + Util VM Linux - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
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+
    + + +
  • +
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+

Boot SSD via VirtualBox

+

Através deste guia, você conseguirá criar uma máquina virtual no VirtualBox que realiza o boot de um HD Externo, este roteiro foi feito e testado no Windows 10 (mas com o devido cuidado funciona no Mac OS e Linux também).

+
    +
  1. +

    Antes, verifique se não há nenhum pendrive, se sim, ejete ele no Windows Explorer.

    +
    2. +
  2. +

    Conecte o HD Externo de tipo A (MBR) no Windows, neste momento deverá aparecer uma mensagem dizendo para formatar a unidade para poder utiliza-la, clique em Não.

    +
    3. +
  3. +

    Agora, abra o Painel de Controle, procure por Ferramentas Administrativas e em seguida Gerenciamento do Computador (Cuidado para não confundir com Gerenciador de Dispositivos!). +Gerenciamento do Computador

    +
    4. +
  4. +

    Agora no menu lateral, procure por Gerenciamento de Discos, na parte central, você deve ser capaz de ver o seu HD e o HD Externo conectado, caso contrário, verifique a conexão USB e certifique-se que clicou no botão Ignorar ao conecta-lo.

    +
    5. +
+

Gerenciamento de Discos

+
    +
  1. +

    Com foco no HD Externo e procure pelo número do Disco (geralmente fica na parte inferior em baixo do nome, no gráfico de barras). Deve haver algo como Disco 2 ou Disco 1.

    +
    2. +
  2. +

    Agora, abra uma Linha de Comando como Administrador (botão direito, e executar como Administrador). Navegue até a pasta do VirtualBox em C:\Program Files\Oracle\VirtualBox e execute o seguinte comando, substituindo o N pelo número de disco corresponde visto anteriormente (deve-se manter o \.\PhysicalDrive). +VBoxManage internalcommands createrawvmdk -filename Elementos.vmdk -rawdisk \\.\PhysicalDriveN

    +
    3. +
+

Se tudo ocorrer bem, deve aparecer a mensagem RAW host disk access VMDK file Elementos.vmdk created successfully. Caso sim, continue, caso contrário, verifique o comando digitado.

+
    +
  1. +

    No passo 6, criamos um disco virtual, que na realidade não armazena dados e sim diz ao VirtualBox procurar pelo HD Externo. No entanto, este acesso ao HD Externo em nível de partições de boot, necessita de acesso de administrador ao computador. Portanto, vamos ter que abrir o VirtualBox como administrador no Windows. Primeiro, certifique-se que o VirtualBox está fechado completamente. Procure qualquer atalho ou no menu Iniciar pelo VirtualBox e clique com botão direito e Executar como Administrador.

    +
    2. +
  2. +

    Com êxito, a janela do VirtualBox deve aparecer. Clique para criar uma nova máquina virtual, clique em seguida no modo Expert, de um nome apropriado a máquina virtual, na pasta da máquina virtual, sugiro que mude o caminho para C:\Users\SEU_USUARIO\VirtualBox VMs (crie caso não exista). Ele irá utilizar esta pasta apenas para arquivos de configuração. Troque o Tipo para Linux e Versão para Ubuntu (64-bits). É recomendável que aloque pelo menos 4GB (4096 MB) para o sistema. Na opção de Disco Rígido, escolha a opção Utilizar um disco virtual existente, e selecione o arquivo Elementos.vmdk criado no passo 6. Clique em Criar.

    +
    3. +
  3. +

    Clique para executar a máquina virtual criada, se tudo ocorrer bem, você deve ver o boot do Ubuntu iniciando, não esqueça depois de ligar, de verificar a resolução da tela e se a aceleração de vídeo está habilitada.

    +
    4. +
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Util/Util-Video-Aulas/index.html b/Util/Util-Video-Aulas/index.html new file mode 100644 index 00000000..ff8a9381 --- /dev/null +++ b/Util/Util-Video-Aulas/index.html @@ -0,0 +1,1074 @@ + + + + + + + + + Vídeo Aulas (Luciano) - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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  • Teoria
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Material desenvolvido pelo Prof. Luciano Soares no ano de 2017, pode ser utilizado para estudar!

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+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Util/Util-vixi-sou-scrum/index.html b/Util/Util-vixi-sou-scrum/index.html new file mode 100644 index 00000000..2a3feae2 --- /dev/null +++ b/Util/Util-vixi-sou-scrum/index.html @@ -0,0 +1,1051 @@ + + + + + + + + + Util vixi sou scrum - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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  • Útil
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Vixi! Sou scrum master

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Passos 1

+

Você é o mediador (Scrum Master) do projeto e não sabe por onde começar? A seguir os passos que devem ser realizados!

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    +
  1. +

    Sincronizar repositório com upstream

    +
    2. +
  2. +

    Editar SCRUM_MASTER.json com suas informações

    +
    3. +
  3. +

    Ler documentação do projeto

    +
    4. +
  4. +

    Criar project e issues no github (detalhes ao final dessa página)

    +
      +
    • Discuta com os seus colegas
      • +
    +
    5. +
  5. +

    Acompanhe o grupo ajudando o pessoal trabalhar, seu papel é entregar!! no prazo!!!

    +
    6. +
  6. +

    Na entrega do projeto, todos os issues devem ter sido resolvidos (e arquivados). Todos as tarefas devem ser movidas para done no projects.

    +
    7. +
+

Com o projeto finalizado:

+
    +
  1. +

    Criar uma tag no git para marcar o commit que tudo funciona, exemplo: git tag Projeto-C + git push --tag

    +
    2. +
  2. +

    Preencher formulário

    +
    3. +
+
+ + +

Criar project no github

+
    +
  • Criando um project no github
    • +
+

+

Adicionando issues

+
+

Tip 2

+

Os issues devem ser todos os módulos a serem implementados do projeto.

+
+

+
    +
  • Você deve manter o quadro atualizado.
    • +
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/VHDL/VHDL-Combinacional/index.html b/VHDL/VHDL-Combinacional/index.html new file mode 100644 index 00000000..0ec2ced3 --- /dev/null +++ b/VHDL/VHDL-Combinacional/index.html @@ -0,0 +1,1091 @@ + + + + + + + + + VHDL Combinacional - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
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+
    + + + +
  • VHDL
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  • +
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+

Combinacional

+

Em sistemas digitais, lógica combinacional é aquela que não depende do estado anterior (não possui memória), podemos classificar portas lógicas (and, or, nand ...), mux, demux, comparadores, full address e outros componentes como sendo do tipo combinacional.

+
+

Note

+

Logic is combinational if outputs at a specified time are a function only of the inputs at that time. Examples of combinational logic functions are decoders, multiplexers, and adders. +...

+
+

Trecho extraído do site da intel

+
+
+

VHDL

+

Existem duas formas de descrevermos um circuito combinacional em VHDL, uma delas é utilizando o process, não iremos tratar dessa alternativa nesse documento.

+
+

Note

+

O uso de process pode confundir vocês nesse primeiro momento, por parecer um função de um programa sequêncial.

+
+

Para transcrevermos uma lógica combinacional em VHDL basta escrever a implementação

+

Equações

+

Podemos escrever equações em VHDL utilizando os seguintes operadores: not, and, or, nor, xor, xnor. Como no exemplo a seguir:

+

\(X = (\bar{A} . B) + C)\)

+

Transcrevemos para:

+
X <= ((not A) and B) or C;
+
+
+

Tip 1

+

Abuse dos parenteses () para explicitar a lógica desejada, por exemplo:

+
not A and B ---> not (A and B) 
+            \
+             \-> (not A) and B
+
+
+
+

Tip 2

+

Quando desenvolvemos projetos para FPGA não tem a necessidade de simplificarmos a equação lógica, a ferramenta (Quartus) faz isso para a gente.

+
+

Concatenate

+

Em VHDL podemos concatenar bit para formar vetores, isso é feito da seguinte forma:

+
signal bit0, bit1 : std_logic;
+signal vec        : std_logic_vector(1 downto 0);
+
+begin
+
+   vec <= bit1 & bit0;
+
+end;
+
+

No exemplo anterior, temos um vetor de 2 bits (vec) que é formado por: [bit1, bit0].

+

with select

+
+

https://insights.sigasi.com/tech/signal-assignments-vhdl-withselect-whenelse-and-case/

+
+

O with select em VHDL é utilizado quando desejamos que um sinal (ou saída) receba diferentes valores com base em um sinal de seleção. No exemplo a seguir, o sinal b recebe o valor 1000 quando o sinal de seleção a for 00, 0100 quando a for 01, ..., note que no último caso usamos o others, ele entrou no lugar do 11.

+
signal a : std_logic_vector(1 downto 0); 
+signal b : std_logic_Vector(3 downto 0);
+
+begin
+
+with a select 
+    b <= "1000" when "00",
+         "0100" when "01",
+         "0010" when "10",
+         "0001" when others;
+
+

O hardware gerado pela descrição anterior seria:

+

+
+

Warning

+

Utilizar others na última opção!

+
+
+

Tip 3

+

Precisamos lembrar que no final tudo vai virar um hardware, o with é normalmente utilizado para implementar um multiplexiador!

+
+
+

Multiplexador

+

+
+

when else

+

O construtor when else é um pouco mais geral, para cada opção você pode fornecer uma condição diferente. O mesmo exemplo do with ficaria escrito da seguinte maneira:

+
b <= "1000" when a = "00" else 
+     "0100" when a = "01" else 
+     "0010" when a = "10" else 
+     "0001";
+
+
+

Warning

+

A última opção não deve possuir nenhuma condição!

+
+

Porém com o when else temos a flexibilidade de realizar algo como:

+
b <= "1000" when (a = "00" AND en = '1') else 
+     "0100" when (a = "01" AND en = '1') else 
+     "0010" when (a = "10" AND en = '1') else 
+     "0010" when (a = "00" AND en = '1') else 
+     "0000";                                    -- enable desativado
+
+

Nesse exemplo, temos duas condições para cada opção: a e en devem satisfazer a condição, isso não é possível com o with select.

+
+

Note

+

others e else: Precisamos entender que um sinal do tipo std_logic em VHDL não pode assumir apenas os valores 0 e 1, mas sim: 0, 1, X, Z, W, L, H, -, para cobrir todas as opções (com dois 'bits') deveríamos possuir 64 linhas para cada with ou when que fossemos construir.

+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/VHDL/VHDL-RTL/index.html b/VHDL/VHDL-RTL/index.html new file mode 100644 index 00000000..b8dc6897 --- /dev/null +++ b/VHDL/VHDL-RTL/index.html @@ -0,0 +1,1015 @@ + + + + + + + + + VHDL RTL - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • VHDL
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

RTL Viewer

+
+

RTL é uma forma de visualização de um circuito digital.

+

Ela nos ajudará a entender o circuito que foi escrito em HDL. Muitas vezes a própria ferramenta não compreende o hardware que desejamos descrever (lembre que HDL é uma linguagem de descrição de hardware, não de programação). Com o RTL conseguimos ter uma noção de qual foi a 'interpretação' do nosso hardware que a ferramenta (no caso o Quartus) entendeu.

+
+

O RTL Viewer é uma ferramenta do Quartus utilizada para visualizar o RTL (interpretação do hardware descrito em HDL).

+

Para criarmos esse RTL de um módulo específico devemos no Quartus selecionar o componente em questão como TopLevel, para isso faça o seguinte:

+
+

Example

+

Exemplo para o projeto D, mas se aplica a qualquer outro!

+
+
    +
  1. Abra o projeto no Quartus localizado em D-LogicaSequencial/Quartus/
    2. +
  2. No Project Navigator escolha por Files:
    3. +
+

Files

+
    +
  1. Encontre o arquivo que deseja configurar como TopLevel:
    2. +
+

FlipFlopD

+

Clique com o botão direito no arquivo e selecione a opção: Set as Top Level Entity

+

Agora o Quartus irá enterpretar esse módulo como sendo o "top" do projeto (podemos pensar como sendo o main).

+
    +
  1. Compile o Projeto (Processing -> Start)
    2. +
  2. Abra o RTL Viewer (Tools -> NetList Viewers -> RTL Viewer)
    3. +
+

Esse código em VHDL irá ser interpretada pelo compilador como um FlipFlop tipo D.

+

FF RTL

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/VHDL/VHDL-Sequencial/index.html b/VHDL/VHDL-Sequencial/index.html new file mode 100644 index 00000000..856cbeb2 --- /dev/null +++ b/VHDL/VHDL-Sequencial/index.html @@ -0,0 +1,1052 @@ + + + + + + + + + VHDL Sequencial - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • VHDL
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Sequencial

+

Como trabalhar com lógica sequência em VHDL

+

Process VHDL

+

Em VHDL quando desejamos fazer algo sequencial é necessário usarmos uma estrutura chamada de process, que possui a declaração a seguir:

+
process (optional sensitivity list)
+    declarations
+begin
+    sequential statements
+end process;
+
+

Nesse process possuímos a lista de sensibilidade (sensitivity list) que indica quando o process será executado. Podemos pensar da seguinte maneira, sempre que algum sinal que está listado nessa lista de sensibilidade mudar de valor (0 -> 1, 1 -> 0) o processo será executado. Vamos ver o exemplo a seguir:

+
process(A)
+begin
+  Q <= A;
+end process;
+
+
+

Entendendo 1

+

Sempre que o sinal A (sinal ou porta) alterar de valor o sinal Q será atribuído com o seu valor

+
+

Agora vamos criar um outro processo (esse estará errado):

+
process(A)
+begin
+  Q <= A and B;
+end process;
+
+

A ideia por traz desse processo seria que o sinal Q receba o sinal A e B sempre que algum dos dois sofram alguma alteração, porém essa implementação não irá funcionar já que B não faz parte da lista de sensibilidade e se B mudar de valor o processo não será chamado, o sinal Q só será atualizado quando A mudar de valor.

+
+

Tarefa

+

Reescreva no codeshare do grupo o módulo anterior corrigido.

+
    +
  • Chame um professor para validar!
    • +
+
+

Clock

+

Para inserirmos um clock (um sistema síncrono) precisamos necessariamente usar um process, e a arquitetura é a seguinte:

+
process(clock)
+begin
+  if(rising_edge(clock)) then
+     Q <= D;
+  end if;
+end process;
+
+

Sempre que o clock sofrer variação (0 -> 1, 1 -> 0) o process é chamado e verifica-se se a transição foi de borda de subida (rising_edge) se for, atribui o sinal A ao sinal Q, caso contrário Q mantém seu último valor.

+
+

Note

+

Em FPGA um sinal digital não deve sofrer atualização em ambas as bordas: subida (rising_edge) e de descida (falling_edge) pois não será suportado por hardware. Salvo em registradores DDR (double data rate) especiais, exemplo do que não deve ser feito!:

+
process(clock)
+begin
+  if(rising_edge(clock)) then
+    Q <= D;
+  elsif(falling_edge(clock)) then
+    Q <= D;
+  end if;
+end process;
+
+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/VHDL/VHDL-basico/index.html b/VHDL/VHDL-basico/index.html new file mode 100644 index 00000000..a404a06b --- /dev/null +++ b/VHDL/VHDL-basico/index.html @@ -0,0 +1,1348 @@ + + + + + + + + + VHDL basico - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
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+
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+ +
+
    + + + +
  • VHDL
    • + + +
  • +
+ + +
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+

Introdução

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Estudando
Leituras (extra)
Free Range VHDL BOOK
👍VHDL CookBook
VHDL Básico: Parte 1 - Entidade
VHDL Básico: Parte 2 - Arquitetura
Vídeos (extra)
👍
+

O VHDL é uma linguagem de descrição de hardware (Hardware Description Language - HDL), não sendo uma linguagem de programação. Foi criada durante a Guerra Fria no Departamento de Defesa Americano (DoD-DARPA) para a documentação de hardwares complexos (complementava/substituía os esquemáticos). Com a evolução da tecnologia agora é possível utilizar a linguagem para implementar sistemas digitais em hardwares programáveis (FPGA/CPL/...).

+

Por não ter sido criada para o fim que a utilizamos, o VHDL é no primeiro momento bastante intrigante. Mas com o usar, vocês irão se acostumar com a linguagem e serão capazes de realizar hardwares cada vez mais complexos.

+
+

Note

+

Algumas vezes iremos utilizar a palavra 'código' para descrever um projeto em VHDL, +tenha em mente que não estamos falando de um programa e sim de uma +descrição de hardware.

+
+

Um programa em Python/Java/C é como uma receita de bolo que será executada em uma cozinha que já está montada, essa cozinha é o sua CPU (processador), e não dá para mudar com código (software), o que você muda de um programa para outro é a receita. Uma cozinha é capaz de realizar diversas receitas diferentes ....

+

No caso do VHDL não temos essa 'cozinha' pronta, na verdade, podemos criar qualquer cozinha que quisermos. Com o VHDL você será o arquiteto de cozinhas, capaz de criar praticamente qualquer hardware! E então realizar suas receitas na cozinha que criou.

+

Regras de Ouro do VHDL

+
    +
  • VHDL é uma descrição, ou projeto, do hardware e não uma programação dele.
      +
    • As linhas de código não são executadas sequencialmente com exceção de algumas construções da linguagem.
      • +
    • As linhas de código serão executadas simultaneamente.
      • +
    +
    • +
  • Deve-se possuir uma visão de como o circuito digital final será.
      +
    • Se ele for muito complexo, use uma divisão em blocos menores até chegar às unidades construtivas básicas.
      • +
    +
    • +
+

Básico

+

Um código em VHDL possui basicamente três partes:

+
    +
  1. Declaração de bibliotecas utilizadas + 
    library ieee;
+use ieee.std_logic_1164.all;
+use ieee.numeric_std.all;
+use work.all;
+
    2. +
  2. Declaração das entradas e saídas desse bloco (entidade) + 
    entity TopLevel is
+  port(
+        a : in  std_logic;
+        b : out std_logic
+  );
+end entity;
+
    3. +
  3. Implementação da lógica que relaciona as entradas e saídas do módulo (arquitetura) + 
    architecture rtl of TopLevel is
+
+begin
+
+  a <= not b; -- a saída A recebe a entrada B
+
+end rtl;
+
    4. +
+

+
+

Comentários em VHDL 1

+

Comentários em VHDL são iniciados com dois traços: --. Exemplo:

+
-- Comentário em VHDL 
+-- a <= not b;          Trecho de código comentado
+a <= `1`; -- comentário
+
+
+

Bibliotecas

+

As bibliotecas do VHDL são onde as definições dos tipos e das operações são realizadas, não será necessário mexer com isso ao longo do semestre, essa parte já vai estar pronta nos projetos que vocês forem mexer.

+

Entidade (entity)

+

Podemos pensar na entidade como o trecho de código que define o módulo como uma caixa preta, ela explicita quem são as entradas e quais são as saídas desse módulo. Assim como um CHIP, que possui pinos de entradas e pinos de saída.

+

No exemplo anterior, o módulo é chamado de TopLevel e possui uma entrada a e uma saída b. Tanto a entrada quanto a saída são do tipo std_logic. Cada porta tem a descrição de sua direção (in, out), como detalhado a seguir:

+

+

Uma entidade pode ter nenhuma ou 'infinitas' portas, para adicionarmos uma porta nova a uma entidade, basta adicionarmos uma nova linha com as três propriedades:

+
   NOME : DIREÇÃO TIPO;
+
+
+

Tip 2

+

Note a necessidade do ; no final da linha, isso indica para o VHDL +que essa descrição 'acabou'. A quebra de linha Enter não tem uso para o +VHDL, só serve para facilitar nossa leitura.

+
+
+

Warning

+

O ; não deve aparecer na última porta! No exemplo anterior a porta b : out STD_LOGIC não possui ;.

+
+
+

Example

+

Adicionando uma entrada x ao módulo anterior:

+
entity TopLevel is
+  port(
+       a : in  std_logic;
+       b : out std_logic;
+       x : in  std_logic
+  );
+end entity;
+
+
+

Nome

+

No VHDL você não pode usar um nome de porta que:

+
    +
  • Comece com um número: (0, 1, ... ), ex: 0bus : out std_logic;
    • +
  • É uma das muitas palavras reservadas: in, out, not, ex: bus : out std_logic;
    • +
  • Possua espaço: entrada 1: in std_logic;
    • +
+

Para mais detalhes, dê uma olhada na documentação completa

+

Direção

+

A direção in, out define se a informação irá entrar no módulo ou sair do módulo. Por exemplo, se quisermos 'ler' um botão, devemos declarar essa +porta como sendo uma 'entrada' (in) do módulo, mas se quisermos acionar um LED, devemos declarar essa porta como 'saída' (out), pois ela será controlada por nossa lógica.

+

Tipo

+

O tipo define se a porta será composta por um único bit std_logic ou por +um vetor de bits std_logic_vector(2 downto 0) (vetor de 3 bits).

+

O tipo STD_LOGIC é muito mais complexo que só um bit, mas vamos deixar isso de lado +por ora.

+

Exemplos

+
    +
  • Módulo com duas entradas binárias: a, x e uma saída b
    • +
+
    entity Comp1 is
+      port(
+            a   : in  std_logic;
+            x   : in  std_logic;
+            b   : out std_logic
+      );
+    end entity;
+
+

+
    +
  • Módulo chamado MUX que possui 4 entradas na forma de um vetor (I : in std_logic_vector(3 downto 0)), um seletor de dois bits na forma de um vetor (S) e uma saída q na forma de um bit.
    • +
+
    entity mux is
+      port(
+            I   : in  std_logic_vector(3 downto 0);
+            S   : in  std_logic_vector(1 downto 0);
+            q   : out std_logic
+      );
+    end entity;
+
+

+
+

Tip 3

+

Note que a entrada I foi declarada como sendo um vetor que começa em 3 e termina em 0, possuindo no total 4 bits: 3, 2, 1, 0

+

Em diagrama elétrico é utilizado a seguinte notação para indicar um vetor de bits:

+
    +
  • Uso de uma / no fio com a indicação da quantidade de bits
    • +
  • Uso de uma linha mais grossa, para indicar um vetor
    • +
+

+
+
    +
  • Entidade de uma ULA
    • +
+
entity ALU is
+    port (
+            x,y:   in STD_LOGIC_VECTOR(15 downto 0); -- entradas de dados da ALU
+            zx:    in STD_LOGIC;                     -- zera a entrada x
+            nx:    in STD_LOGIC;                     -- inverte a entrada x
+            zy:    in STD_LOGIC;                     -- zera a entrada y
+            ny:    in STD_LOGIC;                     -- inverte a entrada y
+            f:     in STD_LOGIC;                     -- se 0 calcula x & y, senão x + y
+            no:    in STD_LOGIC;                     -- inverte o valor da saída
+            zr:    out STD_LOGIC;                    -- setado se saída igual a zero
+            ng:    out STD_LOGIC;                    -- setado se saída é negativa
+            saida: out STD_LOGIC_VECTOR(15 downto 0) -- saída de dados da ALU
+    );
+end entity;
+
+

+
+

nota

+

Note que a primeira linha declara duas portas com nome x e y com a mesma direção in e do tipo std_logic_vector(15 downto 0). Isso é um atalho no VHDL e deve ser evitado. O ideal é reescrever essa linha como a seguir:

+
port (
+  x: in STD_LOGIC_VECTOR(15 downto 0); -- entrada X de dados da ALU
+  y: in STD_LOGIC_VECTOR(15 downto 0); -- entrada Y de dados da ALU
+
+
+

Arquitetura (architecture)

+

A arquitetura (architecture) define a relação das entradas com as saídas da entidade. Nessa parte é onde será construída a lógica digital desse módulo. Pense que é na arquitetura onde transcrevemos uma equação lógica, ou onde descrevemos uma memória.

+
architecture rtl of TopLevel is
+
+-- Aqui é declaro os possíveis:
+--   a) sinais internos de uma entidade
+--   b) outras entidades que essa entidade pode utilizar
+
+begin
+
+    -- Aqui é onde a coisa acontece de verdade
+    -- onde é feita a descrição da lógica digital
+    a <= not b;
+
+end rtl;
+
+

Operações básicas

+
+

Suponha o uso da entidade a seguir para os exemplos que serão apresentados

+
entity Foo is
+    port(
+        x   : in  std_logic;
+        y   : in  std_logic;
+        q   : out std_logic;
+        p   : out std_logic
+    );
+end entity;
+
+
+

No VHDL usamos <= para representar que alguma coisa (a esquerda da seta) recebe algum outro valor (a direita da seta). Exemplos:

+
    +
  1. q <= x;
      +
    • q recebe o valor de x
      • +
    • Na prática estamos conectando um fio de x que liga em q
      • +
    +
    2. +
  2. q <= '0';
      +
    • q recebe o valor 0
      • +
    • Na prática estamos conectando um fio que sai de q e liga no terra
      • +
    +
    3. +
  3. q <= '1';
      +
    • q recebe o valor 1
      • +
    • Na prática estamos conectando um fio que sai de q e liga no vcc
      • +
    +
    4. +
+
+

Note

+

Note que aqui estamos usando aspas simples: '0' e '1' para indicar um número binário (std_logic). Aspas dupla "0101" em VHDL significa que estamos trabalhando com um vetor de números binários (std_logic_vector).

+
+

Podemos utilizar portas lógicas nas operações, alguns operadores implementados pela linguagem, são: not, and, or, nand, nor, xor, xnor. O uso dos operadores é feito da seguinte maneira:

+
    +
  1. q <= not x;
      +
    • q recebe o valor de x negado
      • +
    +
    2. +
  2. q <= x and y;
      +
    • q recebe o valor de x E y
      • +
    +
    3. +
  3. p <= x xor y;
      +
    • q recebe o valor de x XOR y
      • +
    +
    4. +
+
+

Warning

+

Em VHDL não é possível 'ler' uma saída, as seguintes operações não pode ser realizada:

+
q <= not x; -- x é saída
+p <= q;     -- q é saída
+
+
+

Operação com vetores

+
+

Suponha o uso da entidade a seguir para os exemplos que serão apresentados

+
entity Bar is
+port(
+        a   : in  std_logic;
+        b   : in  std_logic_vector(3 downto 0);
+        q   : out std_logic;
+        p   : out std_logic_vector(2 downto 0)
+  );
+end entity;
+
+
+

Exemplos de operação com vetores:

+
    +
  1. p <= "100"
      +
    • p recebe o valor em binário 100
      • +
    +
    2. +
  2. p <= not "100"
      +
    • p recebe o valor em binário 011
      • +
    +
    3. +
  3. p <= b(2 downto 0);
      +
    • p recebe os três primeiros bits de b
      • +
    +
    4. +
  4. p(0) <= a;
      +
    • p bit 0 recebe o valor da entrada a
      • +
    +
    5. +
  5. q <= not b(1);
      +
    • a saída binária q recebe o bit 1 da entrada b negado.
      • +
    +
    6. +
+
+

Tip 4

+

É comum confundir quando usar aspas simples '' e aspas dupla "", fique atento aos +erros de compilação.

+
+

signal

+

Sinais são declarados entre a palavra reservada architecture e o begin e servem para +facilitar/ possibilitar o desenvolvimento de um sistema digital, eles só são visíveis +dentro de uma entidade e servem como 'fios' internos de um módulo.

+

+

Sinais são diferente de portas não possuem direção, e são declarados da seguinte maneira:

+
signal NAME : TYPE
+
+
    +
  • TYPE pode ser: std_logic/ std_logic_vector, entre outros.
    • +
+

Exemplo:

+
architecture rtl of TopLevel is
+
+-- Declaração de sinais
+signal aux1 : std_logic;                
+signal aux2 : std_logic_vector(1 downto 0);
+
+-- inicio da implementação
+begin
+
+    --------------------
+    aux1 <= not a;
+    q    <= aux1;
+    p(0) <= aux1;
+
+    --------------------
+    aux2 <= b(3 downto 2);
+    p(2 downto 1) <= aux2;
+
+end rtl;
+
+

No exemplo anterior, criamos um sinal auxiliar chamado de aux1 que recebe a entrada a negada, esse sinal é então atribuído a saída q e ao bit 0 da saída p. Outro sinal aux2, vetor de 2 bits recebe os dois bits mais significativos da entrada b e então é atribuído a saída p, bits 2 e 1.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/VHDL/VHDL-exemplos/index.html b/VHDL/VHDL-exemplos/index.html new file mode 100644 index 00000000..1fd61b6e --- /dev/null +++ b/VHDL/VHDL-exemplos/index.html @@ -0,0 +1,1220 @@ + + + + + + + + + VHDL exemplos - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • VHDL
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Exemplos completos

+ +

Combinacional

+

END

+
library ieee;
+use ieee.std_logic_1164.all;
+
+--------------------------------------------------
+
+entity AND_ent is
+port( x: in std_logic;
+      y: in std_logic;
+      F: out std_logic
+);
+end AND_ent;
+
+--------------------------------------------------
+
+architecture behav2 of AND_ent is
+begin
+
+    F <= x and y;
+
+end behav2;
+
+
+

Exemplo extraído de: http://esd.cs.ucr.edu/labs/tutorial/

+
+

mux

+
-------------------------------------------------------
+-- Design Name : mux_using_when
+-- File Name   : mux_using_assign.v
+-- Function    : 2:1 Mux using when
+-- Coder       : Deepak Kumar Tala
+-------------------------------------------------------
+library ieee;
+    use ieee.std_logic_1164.all;
+
+entity mux_using_when is
+    port (
+        din_0   :in  std_logic;-- Mux first input
+        din_1   :in  std_logic;-- Mux Second input
+        sel     :in  std_logic;-- Select input
+        mux_out :out std_logic -- Mux output
+
+    );
+end entity;
+
+architecture behavior of mux_using_when is
+
+begin
+    mux_out <= din_0 when (sel = '0') else
+               din_1;
+
+end architecture;
+
+

ou

+
 -------------------------------------------------------
+ -- Design Name : mux_using_when
+ -- File Name   : mux_using_assign.v
+ -- Function    : 2:1 Mux using when
+ -- Coder       : Deepak Kumar Tala
+ -------------------------------------------------------
+ library ieee;
+     use ieee.std_logic_1164.all;
+
+ entity mux_using_when is
+     port (
+         din_0   :in  std_logic;-- Mux first input
+         din_1   :in  std_logic;-- Mux Second input
+         sel     :in  std_logic;-- Select input
+         mux_out :out std_logic -- Mux output
+
+     );
+ end entity;
+
+ architecture behavior of mux_using_when is
+
+ begin
+     mux_out <= din_0 when (sel = '0') else
+                din_1;
+
+ end architecture;
+
+
+

Exemplo extraído de: http://ftp.smart-dv.com/examples/vhdl/mux.html

+
+

demux

+
    +
  • Saída sendo 4 sinais independentes:
    • +
+
library ieee;
+    use ieee.std_logic_1164.all;
+
+entity demux is
+    port (
+        din     :in  std_logic; -- Mux first input
+        sel     :in  std_logic_vector(1 downto 0); -- Select output
+        dout_0  :out std_logic; -- demux first out
+        dout_1  :out std_logic; -- demux second out
+        dout_2  :out std_logic; -- demux ...
+        dout_3  :out std_logic  -- demux ...
+    );
+end entity;
+
+architecture behavior of mux_using_when is
+
+begin
+
+    dout_0 <= din when sel = "00" else '0';
+    dout_1 <= din when sel = "01" else '0';
+    dout_2 <= din when sel = "10" else '0';
+    dout_3 <= din when sel = "11" else '0';
+
+end architecture;
+
+
    +
  • Saída sendo um vetor:
    • +
+
library ieee;
+    use ieee.std_logic_1164.all;
+
+entity demux is
+    port (
+        din     :in  std_logic; -- Mux first input
+        sel     :in  std_logic_vector(1 downto 0); -- Select output
+        dout    :out std_logic_vector(3 downto 0) -- demux out vector
+    );
+end entity;
+
+architecture behavior of mux_using_when is
+
+begin
+
+    dout(0) <= din when sel = "00" else '0';
+    dout(1) <= din when sel = "01" else '0';
+    dout(2) <= din when sel = "10" else '0';
+    dout(3) <= din when sel = "11" else '0';
+
+end architecture;
+
+

Enconder

+
-------------------------------------------------------
+-- Design Name : pri_encoder_using_when
+-- File Name   : pri_encoder_using_when.vhd
+-- Function    : Pri Encoder using when-else
+-- Coder       : Deepak Kumar Tala (Verilog)
+-- Translator  : Alexander H Pham (VHDL)
+-- Fixed       : Tomasz Olszewski 
+-------------------------------------------------------
+library ieee;
+    use ieee.std_logic_1164.all;
+
+entity pri_encoder_using_when is
+    port (
+        enable     :in  std_logic;                     --  Enable for the encoder
+        encoder_in :in  std_logic_vector (15 downto 0);--  16-bit Input
+        binary_out :out std_logic_vector (3 downto 0)  --  4 bit binary Output
+
+    );
+end entity;
+
+architecture behavior of pri_encoder_using_when is
+
+begin
+    binary_out <= "0000" when enable = '0' else
+              "0001" when encoder_in( 1 ) = '1' else
+              "0010" when encoder_in( 2 ) = '1' else
+              "0011" when encoder_in( 3 ) = '1' else
+              "0100" when encoder_in( 4 ) = '1' else
+              "0101" when encoder_in( 5 ) = '1' else
+              "0110" when encoder_in( 6 ) = '1' else
+              "0111" when encoder_in( 7 ) = '1' else
+              "1000" when encoder_in( 8 ) = '1' else
+              "1001" when encoder_in( 9 ) = '1' else
+              "1010" when encoder_in( 10 ) = '1' else
+              "1011" when encoder_in( 11 ) = '1' else
+              "1100" when encoder_in( 12 ) = '1' else
+              "1101" when encoder_in( 13 ) = '1' else
+              "1110" when encoder_in( 14 ) = '1' else
+              "1111" when encoder_in( 15 ) = '1' else
+              "0000"; 
+
+end architecture;
+
+
+

Exemplo extraído de: http://ftp.smart-dv.com/examples/vhdl/pri_encoder.html#Encoder_-_Using_when_Statement

+
+

Paridade

+
-------------------------------------------------------
+-- Design Name : parity_using_assign
+-- File Name   : parity_using_assign.vhd
+-- Function    : Parity using direct assignment
+-- Coder       : Deepak Kumar Tala (Verilog)
+-- Translator  : Alexander H Pham (VHDL)
+-------------------------------------------------------
+library ieee;
+    use ieee.std_logic_1164.all;
+
+entity parity_using_assign is
+    port (
+        data_in     :in  std_logic_vector (7 downto 0);
+        parity_out  :out std_logic
+    );
+end entity;
+
+architecture rtl of parity_using_assign is
+
+begin
+
+    parity_out <= (data_in(0) xor data_in(1)) xor
+                  (data_in(2) xor data_in(3)) xor
+                  (data_in(4) xor data_in(5)) xor
+                  (data_in(6) xor data_in(7));
+end architecture;
+
+
+

Exemplo extraído de: http://ftp.smart-dv.com/examples/vhdl/parity.html#Using_Assign

+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/VHDL/VHDL-port-map/index.html b/VHDL/VHDL-port-map/index.html new file mode 100644 index 00000000..deab4b7a --- /dev/null +++ b/VHDL/VHDL-port-map/index.html @@ -0,0 +1,1250 @@ + + + + + + + + + VHDL port map - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • VHDL
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

port map

+

Esse texto explica como realizar o port map em VHDL, técnica que permite o reaproveitamento +de módulos e o desenvolvimento hierárquico.

+

Desenvolvimento hierárquico

+

É uma técnica de organização de projeto onde são desenvolvidos pequenos módulos e esses módulos fazem parte de um sistema maior, que por sua vez, fazem parte de algo muito mais complexo. As vantagens de um desenvolvimento desse tipo são:

+
    +
  • Facilidade em realizar testes e validação
      +
    • Cada módulo é testado independentemente
      • +
    +
    • +
  • Trabalho em equipe
      +
    • A partir do momento que as interfaces são bem estabelecidas, cada um do time pode desenvolver um módulo
      • +
    +
    • +
  • Ferramentas gostam / se adaptam bem
      +
    • As ferramentas de desenvolvimento conseguem otimizar o hardware melhor
      • +
    +
    • +
  • Reaproveitamento de módulos
      +
    • Muito mais fácil para reaproveitar outros módulos.
      • +
    +
    • +
+
+

Leitura extra 1

+
+

https://www.intel.com/content/www/us/en/programmable/support/support-resources/design-examples/design-software/vhdl/v_hier.html

+
+
+

+
+

Fonte: https://www.embedded.com/the-art-of-fpga-construction/

+
+

port map

+

port map é a maneira em VHDL de reaproveitamos uma entidade definida em outro lugar no nosso arquivo. Pensar em port map como uma função não é de todo errado, mas devesse notar que quando usamos port map estamos criando uma cópia do hardware que é descrito pela entidade usada, isso é diferente de uma função em Python, que reaproveita o mesmo trecho de código para cada chamada de função.

+

É mais apropriado pensar que a descrição de um hardware é uma receita (que vemos na architecture), o port map seria como o bolo, você pode ter vários bolos com a mesma receita e cada bolo pode ser usado/ir para pessoa diferente (entrada e saídas).

+

Vamos ver como usar port map com um exemplo a seguir, nesse exemplo possuímos dois arquivos modulo2.vhd e modulo1.vhd, e desejamos utilizar o modulo1 dentro do componente 2 (modulo2):

+
       -------------------
+  i1  |     --------      | o1
+   -->|--->| modulo1|-----|-->
+  i2  | -->|        |     |
+   -->|/    --------      |
+      |      modulo2      |
+       -------------------
+
+
-- `modulo1.vhd`
+entity modulo1 is
+  port (
+     a,b : in  std_logic;
+       x : out std_logic);
+end entity;
+
+architecture  rtl OF modulo1 IS
+begin
+    x <= a xor b;
+end architecture;
+
+
-- `modulo2.vhd`
+entity modulo2 is
+  port (
+     i1,i2 : in  std_logic;
+     o1    : out std_logic);
+end entity;
+
+architecture  rtl OF modulo2 IS
+
+-- Aqui devemos fazer a declaração do componente
+-- que queremos utilizar, a declaração
+-- tem que ser igual a entidade do componente 
+-- original, mas trocando a palavra `entity`
+-- pelo keyword `component`
+
+component modulo1 is
+  port (
+     a,b : in  std_logic;
+       x : out std_logic);
+end component;
+
+begin
+
+-- Agora com o componente 'criado'
+-- podemos utilizar no nosso projeto
+--
+-- podemos dar um 'nome' a intancia do componente
+--  |    
+--  |    | nome do componente a ser usado
+--  v    v
+   u1: modulo1 port map(
+      a => i1,  -- o sinal a do componente é conectado no sinal i1
+      b => i2,  -- o sinal a do componente é conectado no sinal i1
+      x => o1   -- o sinal a do componente é conectado no sinal i1
+   );
+
+end architecture;
+
+
+

Tip 2

+
    +
  • O nome da instância não pode repetir (u1, ...)
    • +
  • Podemos instanciar a quantidade de componente que desejarmos
      +
    • (vai depender do tamanho da FPGA)
      • +
    +
    • +
  • Nenhuma porta de entrada pode ficar vazia! Você não precisa ligar todas saídas.
    • +
  • Para deixar uma saída desconectada utilize o keyword OPEN: + vhdl + u1: modulo1 port map( + a => OPEN,
    • +
  • Não podemos aplicar operações no port map: + vhdl + u1: modulo1 port map( + a => i1 and i2,
    • +
  • Evitar a notação de port map que não indica qual porta vai para onde: + 
        u1: modulo1 port map (i1, i2, o1);
+
    • +
  • As vezes é necessário criarmos sinais (signals) para atribuirmos aos componentes
    • +
+
+

Video-Exemplo: Construindo um Adder de 4-bits usando FullAdder de 1-bit

+ + +

Versão Texto - Exemplo: Construindo um Adder de 4-bits usando FullAdder de 1-bit

+

Neste exemplo vamos ver a elaboração de um somador (adder) de 4-bits atráves do uso de vários somadores de 1-bit.

+

Suponha que você já tenha um somador pronto porém o mesmo é apenas de 1-bit, criar um somador de 4-bits do zero, pode ser uma tarefa trabalhosa, elaborar uma tabela verdade de 2^4 = 16 linhas, econtrar 4 saídas distintas (cada bit de saída), enfim... será que não é possível usar o conceito que vimos de port-map anteriormente e multiplos somadores para obter o desejado?

+

Sim, é possível, desde que nosso somador de 1-bit seja um Full-Adder, lembre-se que a principal diferença de um Full-Adder e um Half-Adder, é a presença de uma entrada de Carry In, que permite que a ligação em cascata de vários somadores.

+

Portanto, o nosso somador de 4-bits, nada mais será que uma caixa preta que dentro terá 4 somadores de 1-bit realizando o trabalho, para o usuário final, que irá utilizar o componente isto ficará transparente e o mesmo não saberá deste detalhe.

+

+

Vamos criar nosso componente Somador de 4-bits, Adder.vhdl e definir suas entradas e saídas (4-bits). +

entity Adder is
+    port
+    (
+        X   : in  std_logic_vector(3 downto 0);
+        Y   : in  std_logic_vector(3 downto 0);
+        Z   : out std_logic_vector(3 downto 0)
+    );
+end Adder;
+
+architecture archAdder of Adder is
+begin
+end archAdder;
+

+

Agora suponha que temos o arquivo de nosso FullAdder de 1-bit, FullAdder1.vhdl e que tenha a definição (entidade da seguinte forma): +

entity FullAdder1 is
+    port
+    (
+        X   : in  std_logic;
+        Y   : in  std_logic;
+        Cin : in  std_logic;
+        Z   : out std_logic;
+        Cout: out std_logic
+    );
+end FullAdder1;
+

+

Observe que nós preocupamos apenas em ver a entidade (onde existem as entradas e saídas). Quer dizer que agora podemos usar a entidade FullAdder1 diretamente no Adder? Não ainda! O componente Adder não conhece nenhum FullAdder1 ! para poder usar.

+

Por isto devemos declarar na arquitetura do Adder que existe um componente com este nome e com tais entradas e saídas disponíveis para uso! Para isso usamos a declaração component do VHDL, permitindo especificar os nomes e entradas.

+
architecture archAdder of Adder is
+component FullAdder1
+    port
+    (
+        -- Input ports
+        X   : in  std_logic;
+        Y   : in  std_logic;
+        Cin: in std_logic;
+
+        -- Output ports
+        Z   : out std_logic;
+        Cout: out std_logic
+    );
+end component;
+begin
+end archAdder;
+
+

Pronto! Agora podemos usar o componente FullAdder1, na verdade, podemos usar vários! Isso mesmo, podemos criar várias instâncias deste FullAdder1, vamos precisar de 4. A forma de fazer isto em VHDL, é usar definir um nome de instancia, nome do componente e suas ligações (port-map).

+

Sintaxe: +

<instance_name> : <component_name> 
+    port map 
+    (
+        <formal_input> => <signal>,
+        <formal_output> => <signal>
+    );
+
+Exemplo para os nosso 4 FAs (por enquanto vamos ligar apenas as entradas X, Y e saídas Z sem se preocupar com os Cin/Cout).

+
    A0 : FullAdder1
+    port map 
+    (
+        X => X(0),
+        Y => Y(0),
+        Z => Z(0)
+    );
+
+    A1 : FullAdder1
+    port map 
+    (
+        X => X(1),
+        Y => Y(1),
+        Z => Z(1)
+    );
+
+    A2 : FullAdder1
+    port map 
+    (
+        X => X(2),
+        Y => Y(2),
+        Z => Z(2)
+    );
+
+    A3 : FullAdder1
+    port map 
+    (
+        X => X(3),
+        Y => Y(3),
+        Z => Z(3)
+    );
+
+

Observe que conseguimos facilmente instanciar 4 somadores de 1-bit! Outro detalhe importante no port-map é que sempre o sinal a esquerda pertence ao componente e este é conectado ao sinal da direita (pertence ao arquivo atual). Por isto podemos ligar X a X(0), sem dar erro de nome duplicado, pois o VHDL é espertinho e sabe que o primeiro X se refere ao X do componente e o segundo, ao do nosso Adder de 4-bits.

+

Agora precisamos ligar os Carrys para que nosso somador some corretamente, lembre, o primeiro somador (bit 0), terá carry de entrada (Cin) zero (0), e os demais somadores receberam o carry de saída (Cout) do somador anterior.

+

No entanto no VHDL não é possível ligar diretamente entre componentes diferentes!! E agora? +Existem no VHDL, sinais virtuais, literalmente chamados signals, podemos pensar nestes sinais como um fio, cuidado, eles não são variavéis (o VHDL possui elas, porém tem algumas pecularidades diferentes que não iremos abordar aqui)

+

Os sinais devem serem declarados dentro de um arquitetura com a seguinte sintaxe +

signal <name> : <type>;
+
+Como teremos 4 carrys de saída, podemos usar então +
signal carry : std_logic_vector(3 downto 0);
+

+

Agora basta ligar o carry dos somadores intermediarios e o final, no anterior (não esquece de ligar o carry de entrada e saída). Exemplo dos dois primeiros somadores.

+
    A0 : FullAdder1
+    port map 
+    (
+        X => X(0),
+        Y => Y(0),
+        Cin => '0',
+        Z => Z(0),
+        Cout => carry(0)
+    );
+
+    A1 : FullAdder1
+    port map 
+    (
+        X => X(1),
+        Y => Y(1),
+        Cin => carry(0),
+        Z => Z(1),
+        Cout => carry(1)
+    );
+    ...
+
+

Feito isto, seu somador está completo, basta utiliza-lo em um TopLevel ou outro VHDL que desejar para ver os resultados!

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Z01/Util-InstructionSet/index.html b/Z01/Util-InstructionSet/index.html new file mode 100644 index 00000000..0a0dc9d6 --- /dev/null +++ b/Z01/Util-InstructionSet/index.html @@ -0,0 +1,965 @@ + + + + + + + + + Util InstructionSet - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
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+ + + + + + + +
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Download em PDF

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+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Z01/Util-Resumo-Assembly/index.html b/Z01/Util-Resumo-Assembly/index.html new file mode 100644 index 00000000..49b1f7d2 --- /dev/null +++ b/Z01/Util-Resumo-Assembly/index.html @@ -0,0 +1,1272 @@ + + + + + + + + + Util Resumo Assembly - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
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+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Z01 - Resumo Assembly

+
+

Notação 1

+
    +
  • reg : Registrador (%A, %D)
    • +
  • mem : Acesso a memória (%A)
    • +
  • im: Imediato, pode ser: ($1, $0, $-1)
    • +
  • const: Constante positiva ($0, $9, ....)
    • +
+
+
+

Arquivos: extensões

+
    +
  • .nasm: Arquivo assembly
    • +
  • .hack: Linguagem de máquina (arquivo com zeros e uns)
    • +
  • .mif: Arquivo .hack que pode ser salvo na memória da FPGA
    • +
  • .lst: saída do simulador com os estados da CPU
    • +
+
+
+

Warning

+

Nosso hardware não suporta operações que realizam escrita e leitura na memória RAM ao mesmo tempo. Operações como:

+
    +
  • incw (%A)
    • +
  • decw (%A)
    • +
  • addw (%A), %D, (%A)
    • +
  • subw %D, (%A), (%A)
    • +
  • ...
    • +
+

Vão ser aceitas pelo assembler, mas vão executar erradas no HW.

+
+

Instruções

+

LEA - Carregamento Efetivo do Endereço (Valor)

+
+

leaw const, reg

+
+
+

Restrição

+

A operação de leaw só aceita o registrador %A

+
+

A instrução leaw armazena o valor passado (const) no +registrador especificado

+
; Exemplo: %A = 15
+leaw $15, %A
+
+
+

MOV - Copia Valores

+
+

movw im*/reg/mem, reg/mem {, reg/mem, reg/mem}

+
+
+

Dica 2

+

A operação de mov faz na verde uma cópia, deixando a origem com o +dado original.

+
+

A instrução mov, copia o valor da primeira posição para +a segunda posição (terceira e quarta opcional).

+
; Exemplo: D = RAM[A]
+movw (%A), %D
+
+
+

ADD - Adição de Inteiros

+
+

addw reg/mem, reg/mem/im*, reg/mem {, reg/mem, reg/mem}

+
+
+

Dica 3

+

A operação permite salvar o resultado em mais de um destino.

+
+

instrução add, soma o primeiro valor ao segundo +valor e armazena o resultado no terceiro parâmetro (quarto e quinto +opcional).

+
; Exemplo: D = RAM[A]+D 
+addw (%A), %D, %D
+
+
+

SUB - Subtração de Inteiros

+
+

subw reg/mem, rem/mem/im*, reg/mem {, reg/mem, reg/mem}

+
+

A instrução sub, subtrai o segundo valor do primeiro +valor e armazena o resultado no terceiro parâmetro (quarto e quinto +opcional).

+
; Exemplo: A = D - RAM[A] 
+subw %D, (%A), %A
+
+
+

RSUB - Subtração de Inteiros Reversa

+
+

rsubw reg/mem/im*, rem/mem, reg {, reg, reg}

+
+

A instrução rsub, subtrai o segundo valor do primeiro +valor e armazena o resultado no terceiro parâmetro (quarto e quinto +opcional).

+
; Exemplo: A = RAM[A] - D
+rsubw %D, (%A), %A
+
+
+

INC - Incrementa Inteiro

+
+

incw reg

+
+
+

Restrição

+

O destino é o próprio registrador! A operação não permite +salvar em um registrador diferente.

+
+
+

Dica 4

+

Se quiser fazer a operação de inc e salvar em outro +registrador, pode utilizar a operação de addw:

+
; D = A + 1
+addw $1, %A, %D 
+
+
+

A instrução inc, adiciona um (1) ao valor do +registrador ou memória.

+
; Exemplo: D = D + 1
+incw %D
+
+
+

DEC - Decrementa Inteiro

+
+

decw reg

+
+

A instrução dec, subtrai um (1) do valor do registrador +ou memória.

+
; Exemplo: A = A-1
+decw %A
+
+
+

NOT - Negação por Complemento de Um

+
+

notw reg

+
+

A instrução not, inverte o valor de cada bit do reg origem, ou seja, +se um bit tem valor 0 fica com 1 e vice-versa.

+
; Exemplo:  D = !D
+notw %D
+
+
+

NEG - Negação por Complemento de dois

+
+

negw reg

+
+

A instrução neg, faz o valor ficar negativo, ou seja, +um valor de x é modificado para -x.

+
; Exemplo: A = -A
+ negw %A
+
+
+

AND - Operador E (and)

+
+

andw reg/mem, rem/mem

+
+

A instrução and executa o operador lógico E (and).

+
; Exemplo: D = A&D
+andw %A, %D, %D
+
+
+

OR - Operador OU (or)

+
+

orw reg/mem, rem/mem

+
+

A instrução or executa o operador lógico Ou (or).

+
; Exemplo: D = RAM[A] | D
+orw (%A), %D, %D
+
+
+

JMP - Jump

+
+

jmp

+
+

A instrução jmp executa um desvio, no fluxo de +execução, para o endereço armazenado em %A.

+
jmp
+
+
+

JE - Desvia Execução se Igual a Zero

+
+

je reg

+
+

A instrução je faz um desvio, no fluxo de execução, +para o endereço armazenado em %A, somente se o valor do reg. for igual a +zero.

+
je %D
+
+
+

JNE - Desvia Execução se Diferente de Zero

+
+

jne reg

+
+

A instrução jne faz um desvio, no fluxo de execução, +para o endereço armazenado em %A, somente se o valor do reg. for +diferente de zero.

+
jne %D
+
+
+

JG - Desvia Execução se Maior que Zero

+
+

jg reg

+
+

A instrução jg desvia, o fluxo de execução, para o +endereço armazenado em %A, somente se o valor do reg. for maior que +zero.

+
jg %D
+
+
+

JGE - Desvia Execução se Maior Igual a Zero

+
+

jge reg

+
+

A instrução jge faz um desvio, no fluxo de execução, +para o endereço armazenado em %A, somente se o valor do reg. for maior +ou igual a zero.

+
jge %D
+
+
+

JL - Desvia Execução se Menor que Zero

+
+

jl reg

+
+

A instrução jl faz desvio, no fluxo de execução, para o +endereço armazenado em %A, somente se o valor do reg. for menor que +zero.

+
jl %D
+
+
+

JLE - Desvia Execução se Menor Igual a Zero

+
+

jle reg

+
+

A instrução jle faz um desvio, no fluxo de execução, +para o endereço armazenado em %A, somente se o valor do reg. for menor +ou igual a zero.

+
jle %D
+
+
+

NOP - Não faz nada (No Operation)

+
+

nop

+
+

A instrução nop não faz nada, usado para pular um ciclo +de execução.

+
nop
+
+
+

Descrição Detalhada

+

Formato das Instruções

+

Em Assembly, codificamos uma instrução por linha e ela é construída a +partir do mnemônico da operação e seus argumentos. Além disso, temos +marcadores de posição (endereço usado em desvios), constantes e +possíveis variáveis. O formato das instruções na sintaxe AT&T segue o +seguinte formato:

+

mnemônico origem, destino

+

Registradores

+

Todos os registradores devem ter como prefixo o sinal de porcentagem +'%\', por exemplo: %A ou %D.

+

Valores Literais

+

Todos os valores literais devem ter como prefixo o sinal de cifrão +'$\', por exemplo: $55, $376, sendo o maior valor 2047 (15 bits).

+

Endereçamento de Memória

+

Na sintaxe AT&T, a memória é referenciada com parêntese em volta do +registrador que armazena o endereço: por exemplo (%A).

+

Tamanho dos operadores

+

Algumas instruções podem trabalhar com diferentes tamanhos de dados, +assim as instruções podem ter um sufixo, informando o tamanho do dado +que irá manipular, sendo b (8 bits), w (16 bits) e l (32 bits). Por +exemplo:

+

movw $2000, (%A)

+

Instruções de Transferência de Controle

+

As instruções de jump, fazem o fluxo do programa desviar de uma posição +do programa para outra. Para marcar as posições no programa, são usados +marcadores (labels) que sempre terminam com dois pontos (:). Por +exemplo: loop:

+

Registradores virtuais

+

Os símbolos R0, ..., R15 são automaticamente predefinidos para se +referir aos endereços de RAM 0, ..., 15

+

Ponteiros de I/O

+

Os símbolos SCREEN e KBD são automaticamente predefinidos para se +referir aos endereços de RAM 16384 e 24576, respectivamente.

+

Ponteiros de controle da VM

+

Os símbolos SP, LCL, ARG, THIS, e THAT são automaticamente predefinidos +para se referir aos endereços de RAM 0-4, respectivamente.

+

Notações:

+

im : valor imediato (somente os valores 1, 0 e -1).

+

reg : registrador.

+

mem: memória, ou seja (%A).

+

Limitações:

+
    +
  • +

    A arquitetura não permite somar o valor da memória apontada por (%A) + com o valor de %A, ou de (%A) com (%A), tampouco %A com %A.

    +
    • +
  • +

    Não é possível somar (ou subtrair, se é que isso faz sentido) o + registrador com o mesmo, por exemplo somar %D com %D.

    +
    • +
  • +

    Não é possível ler e gravar a memória ao mesmo tempo. Por exemplo, + as instruções abaixo não funcionam no nosso computador:

    +
      +
    • incw (%A);
      • +
    • subw (%A),%D,(%A).
      • +
    +
    • +
+

Observação:

+

A linguagem Assembly apresentada é especifica para o processador +produzido no curso. Embora muito similar a outras usadas em produtos de +mercado, as instruções possuem limitações inerentes a cada hardware.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Z01/Util-Resumo-VM/index.html b/Z01/Util-Resumo-VM/index.html new file mode 100644 index 00000000..275cab95 --- /dev/null +++ b/Z01/Util-Resumo-VM/index.html @@ -0,0 +1,1217 @@ + + + + + + + + + Util Resumo VM - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Linguagem VM

+

Notação

+
    +
  • Pilha: Local onde a operação é executada
    • +
  • Primeiro endereço: Dado no topo da pilha
    • +
  • Segundo endereço: Segundo dado no topo da pilha
    • +
  • Stack Pointer: Ponteiro para o endereço do dado no topo da pilha
    • +
+
     ...
+     ...
+      X     <- Segundo Valor
+      Y     <- Primeiro Valor
+SP ->
+
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
OperaçãoArgumentosretornoDescrição
add : AdiçãoX, YXX = X + Y
sub : SubtraçãoX, YXX = X - Y
neg : NegaçãoYYY = - Y
not : Not bit a bitYYY = ! Y
and : And bit a bitX, YXX = X and Y
or : Or bit a bitX, YXX = X or Y
eq : EqualX, YXX = True if X = Y else False
gt : Greater ThanX, YXX = True if X > Y else False
lt : Less ThanX, YXX = True if X < Y else False
+

Operações

+

add - Adição

+
+

add

+
+
    +
  • X = X + Y
    • +
+

A operação add adiciona dois valores da pilha, e retorna o resultado +no local do segundo valor.

+
+Pilha +
       ----------------------------------------
+       |     Antes        |     Depois        |
+       -------------------|--------------------
+          ....            |             ....
+            X             |              X+Y
+            Y             |       SP ->
+      SP ->               |        
+
+
+
+

sub - Subtração

+
+

sub

+
+
    +
  • X = X-Y
    • +
+

A operação sub subtrai dois valores da pilha, e retorna o resultado +no local do segundo valor.

+
+

neg - Negação

+
+

neg

+
+
    +
  • Y = -Y
    • +
+

A operação neg nega (complemento de dois) o valor no topo da pilha, e retorna o resultado +no mesmo local.

+
+Pilha +
       ----------------------------------------
+       |     Antes        |     Depois        |
+       -------------------|--------------------
+          ....            |            ....
+            X             |              X
+            Y             |             -Y
+      SP ->               |        SP ->
+
+
+
+

not - not bit a bit

+
+

and

+
+
    +
  • Y = !Y
    • +
+

A operação not inverte (bit a bit) o valor no topo da pilha, e retorna o resultado +no mesmo local.

+
+

or - Or bit a bit

+
+

or

+
+
    +
  • Y = X or Y
    • +
+

A operação or aplica um or (bit a bit) com os valores no topo da pilha, e retorna o resultado +no segundo endereço.

+
+

and - and bit a bit

+
+

and

+
+
    +
  • Y = X and Y
    • +
+

A operação and aplica um or (bit a bit) com os valores no topo da pilha, e retorna o resultado +no segundo endereço.

+
+

eq - Equal

+
+

eq

+
+
 X = True se X==Y ou
+     False
+
+

A operação eq verifica se os dois valores no topo da pilha são iguais, re +retorna o resultado (True ou False) no segundo valor da pilha.

+
+

True/false 1

+
    +
  • 'True' é representando por todos os bits em '1': '0xFFFF'
    • +
  • 'False' é representando por todos os bits em '0': 0x0000'
    • +
+
+
+

Pilha

+

Essa operação consume os dois valores da pilha, veja exemplo.

+
+
+Pilha +
       ----------------------------------------
+       |     Antes        |     Depois        |
+       -------------------|--------------------
+          ....            |            ....
+            X             |          True/False
+            Y             |        SP ->     
+      SP ->               |        
+
+
+
+

gt - Greater Than

+
+

gt

+
+
 X = True se X>Y ou
+     False
+
+

A operação qt verifica se o valor no topo da pilha é maior que o anterior, +retorna o resultado (True ou False) no segundo valor da pilha.

+
+

lt - Less Than

+
+

lt

+
+
 X = True se X<Y ou
+     False
+
+

A operação qt verifica se o valor no topo da pilha é menor que o anterior, +retorna o resultado (True ou False) no segundo valor da pilha.

+

Label

+

Labels são definidos pelo keyword label seguido de seu nome :

+
+

label nome

+
+

São utilizados para endereçar o código em uma condição de goto.

+

Goto

+

Existem dois tipos de GOTO, condicional (if-goto) e incondicional (goto). No condicional o salto é realizado caso a condição não for Falsa (verifica sempre o último valor da pilha).

+
+

goto nome

+

if-goto nome

+
+

Função

+

A seguir definições de funções:

+

Declaração de função

+

Uma função é definida pelo keyword function seguido do seu nome e quantidade de variáveis locais n na estrutura a seguir :

+
+

function nome n

+
+

Toda função em VM deve possuir um retorno, definido pelo keyword return

+
+Exemplo declaração de função +
funcion add 2
+    push argument 0
+    push argument 1
+    add
+
+
+

Chamada de função

+

Uma função em VM é chamada pelo keyword: call seguido do nome da função e da quantidade m de parâmetros passados para essa função.

+
+

call nome m

+
+
+Exemplo chamada de função +
  push constant 3
+  push constant 2
+  call mult 2
+
+
+

Parâmetros

+

Os parâmetros de uma função são passados na própria pilha.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Z01/Util-Z01.1-Cheat-Sheet/index.html b/Z01/Util-Z01.1-Cheat-Sheet/index.html new file mode 100644 index 00000000..01e45eac --- /dev/null +++ b/Z01/Util-Z01.1-Cheat-Sheet/index.html @@ -0,0 +1,962 @@ + + + + + + + + + Util Z01.1 Cheat Sheet - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/assets/css/cloud-done.652e20d6.svg b/assets/css/cloud-done.652e20d6.svg new file mode 100644 index 00000000..02766d86 --- /dev/null +++ b/assets/css/cloud-done.652e20d6.svg @@ -0,0 +1,18 @@ + + + + cloud_done + Created with Sketch. + + + + + + + + + + + + + \ No newline at end of file diff --git a/assets/css/cloud-done.ab622825.svg b/assets/css/cloud-done.ab622825.svg new file mode 100644 index 00000000..7b39c3a8 --- /dev/null +++ b/assets/css/cloud-done.ab622825.svg @@ -0,0 +1 @@ + \ No newline at end of file diff --git a/assets/css/devlife.css b/assets/css/devlife.css new file mode 100644 index 00000000..166954a9 --- /dev/null +++ b/assets/css/devlife.css @@ -0,0 +1,666 @@ +:root { + /* Primary color shades */ + --md-primary-fg-color: #27a5a2; + --md-primary-fg-color--light: #93d2d1; + --md-primary-fg-color--dark: #145351; + + /* Accent color shades */ + --md-accent-fg-color: #27a5a2; + --md-accent-fg-color--transparent: #27a5a21a; + + --md-table-row-color: #efefef; + font-size: 16px; + line-height: 1.6667; + + /* Admonition answered */ + --md-admonition-icon--answered: url('data:image/svg+xml;charset=utf-8,'); + + /* Contributor card */ + --contributor-card-size: 7.5rem; + --contributor-card-size--hover: 8rem; + --contributor-card-color-1: #009491; + --contributor-card-color-2: #3cbfae; + --contributor-card-text: #faa61a; +} + +body { + background-color: #eeeeee; + font-size: 1rem; +} + +@media screen and (max-width: 76.1875em) { + .md-main__inner { + justify-content: center; + } +} + +.md-grid { + max-width: 79.2rem; /* md-sidebar width * 2 (one on each side) + md-content */ +} + +.md-sidebar { + width: 12.1rem; +} + +.md-content { + max-width: 55rem; + background-color: #ffffff; + box-shadow: 0 0 4px 0 #00000040; + margin: 1rem 0 1rem; + padding: 5rem 5rem 4rem; + color: #404040; +} + +.md-typeset.md-typeset, +.md-nav, +.md-tabs__link, +.md-search__input, +.md-typeset.md-typeset .tabbed-labels > label, +.md-search-result__meta { + font-size: 1rem; + line-height: 1.6667; +} + +.md-top { + font-size: 1rem; +} + +.md-top svg { + vertical-align: -0.2em; +} + +.md-search-result__article--document .md-search-result__title, +.md-search-result__title { + font-size: 1rem; +} + +.md-search-result__teaser, +.md-search-result__more summary { + font-size: 0.8rem; + max-height: 3rem; +} + +.md-typeset.md-typeset h1 { + color: #404040; + border-bottom: 1px solid #404040; + font-family: "Fira Sans Extra Condensed", sans-serif; + font-size: 3.5rem; + font-weight: bold; + line-height: 1; + margin-bottom: 1.5rem; + padding-bottom: 1.5rem; +} + +.md-typeset.md-typeset h2 { + color: #404040; + font-family: "Source Sans Pro", sans-serif; + font-size: 1.5rem; + font-weight: bold; + margin: 4rem 0 1rem; +} + +.md-typeset.md-typeset h3 { + color: #404040; + font-family: "Source Sans Pro", sans-serif; + font-size: 1.25rem; + font-weight: bold; +} + +.md-typeset.md-typeset p { + margin-bottom: 1rem; +} + +.md-typeset.md-typeset ul { + list-style: disc outside; + margin-bottom: 1rem; +} + +.md-sidebar__scrollwrap { + margin-right: 1rem; +} + +.md-header__title { + font-size: 1.3rem; + height: 3rem; + line-height: 3rem; +} + +.md-tabs__item { + height: 3rem; +} + +.md-typeset.md-typeset .admonition, +.md-typeset.md-typeset details { + font-size: 1rem; + margin: 3rem 0; + padding: 0 2rem; +} + +.md-typeset.md-typeset .admonition-title, +.md-typeset.md-typeset.md-typeset summary { + margin: 0 -2rem 1.5rem; + padding: 0.8rem 3rem 0.8rem 4rem; + border: none; +} + +.md-typeset.md-typeset.md-typeset details:not([open]) > summary { + margin-bottom: 0; +} + +.md-typeset.md-typeset .admonition-title:before, +.md-typeset.md-typeset.md-typeset summary:before { + left: 2rem; + width: 1.5rem; + height: 1.5rem; +} + +.md-typeset.md-typeset.md-typeset summary:after { + right: 1rem; + top: 1rem; + width: 1.2rem; + height: 1.2rem; +} + +html .md-typeset.md-typeset .admonition > :last-child, +html .md-typeset.md-typeset details > :last-child { + margin-bottom: 1.2rem; +} + +.md-footer-copyright { + font-size: 0.8rem; +} + +.md-footer-copyright .extra-footer { + display: flex; + align-items: center; +} + +.md-footer-copyright .extra-footer a[href*="creativecommons"] { + display: inline-flex; + align-items: center; + margin-right: 0.5rem; +} + +.md-typeset.md-typeset .md-typeset__table.full-width { + width: 100%; +} + +.md-typeset.md-typeset .md-typeset__table { + margin: 1rem auto 1.5rem; +} + +.md-typeset.md-typeset .md-typeset__table table { + font-size: 0.9rem; + border: 0.05rem solid var(--md-default-fg-color); +} + +.md-typeset.md-typeset .table-alternating tbody tr:nth-child(even) { + background-color: var(--md-table-row-color); +} + +.md-typeset.md-typeset .table-alternating-cols td:nth-child(even) { + background-color: var(--md-table-row-color); +} + +.md-typeset.md-typeset table.table-compact tr { + padding: 0 0.5rem; +} + +.md-typeset.md-typeset table.table-compact td { + padding: 0.5rem; +} + +.md-typeset.md-typeset table.table-centered td { + text-align: center; +} + +.md-typeset.md-typeset table.table-row-col-header th { + background-color: var(--md-table-row-color); +} + +.md-typeset.md-typeset table.table-last-col-total td:last-child, +.md-typeset.md-typeset table.table-last-col-total th:last-child { + font-weight: bold; +} + +.md-typeset.md-typeset table.table-same-width { + table-layout: fixed; +} + +@media screen and (max-width: 55rem) { + + .md-content { + margin-top: 0; + margin-bottom: 0; + padding: 3rem 3rem 2.4rem; + } + + .md-main__inner { + margin-top: 0; + } + + .md-typeset.md-typeset .admonition, + .md-typeset.md-typeset details { + padding: 0 1rem; + } + + .md-typeset.md-typeset .admonition-title, + .md-typeset.md-typeset summary { + margin: 0 -1rem 1rem -1.2rem; + } + + .md-typeset.md-typeset .admonition .admonition { + margin: 0 -1rem; + } +} + +@media screen and (max-width: 30rem) { + .md-content { + padding: 1.5rem 1.5rem 1.2rem; + } + + .md-typeset.md-typeset h1 { + font-size: 2rem; + } + + .md-typeset.md-typeset h2 { + font-size: 1.17rem; + } +} + +/* print */ + +@media print { + .md-content { + box-shadow: none; + color: #000000; + margin: 0; + padding: 2rem 2.4rem 0.5rem; + } + + .md-main__inner { + margin-top: 0; + } + + h1 { + border-color: #000000; + } + + pre { + overflow-x: hidden; + page-break-inside: avoid; + } + + .md-typeset.md-typeset .admonition, + .md-typeset.md-typeset details { + border: 0.2rem solid #448aff; + } + + pre { + border: 0.2rem solid black; + } +} + +.figure { + display: block; + margin-left: auto; + margin-right: auto; +} + +.combobox { + padding: 0.4rem; + border-radius: 5px; + margin-right: 5px; +} + +.css-code-viewer { + display: flex; + justify-content: space-between; + margin-top: 0.1rem; +} + +.css-code-block-container { + position: relative; + flex-grow: 1; + display: flex; +} + +.css-code-block-container .success-check { + position: absolute; + z-index: 1; + font-size: 2rem; + color: #00c853; + right: 10px; + display: none; +} + +.css-exercise.success .css-code-block-container .success-check { + display: inherit; +} + +.css-code-viewer .code-block { + display: flex; + flex-direction: column; + width: 50%; +} + +.box-title { + margin-bottom: 0.1rem; + font-weight: bold; + width: max-content; +} + +.eye-on, +.eye-off { + display: none; + margin: 0 0.5rem; + cursor: pointer; +} + +.code-block.hide-lines .eye-off { + display: inline; +} + +.code-block.show-lines .eye-on { + display: inline; +} + +.box-title.tab { + margin-bottom: 0; + padding: 0.2rem 0.4rem; + background-color: #eceff9; + border-radius: 5px 5px 0 0; +} + +.css-code-viewer .code-block pre { + flex-grow: 1; + overflow-x: scroll; + margin-top: 0; + border-right: 1px solid white; + padding: 1rem; + background-color: #eceff9; + color: #252629; +} + +.style-container { + display: flex; + justify-content: space-between; +} + +.code-input { + font-family: monospace; + border-radius: 5px; + border: 1px solid #eceff9; +} + +textarea.code-input { + min-width: 90%; + min-height: 5rem; +} + +.html-preview { + width: 50%; +} + +hr.content-footer-sep { + margin-top: 8rem; +} + +@media screen and (max-width: 640px) { + .css-code-viewer { + flex-direction: column; + } + + .css-code-viewer .code-block { + width: 100%; + } + + .html-preview { + width: 100%; + } + + .style-container { + flex-direction: column; + } +} + +.user__container { + margin-left: 1rem; + padding-right: 0.4rem; +} + +/* CUSTOM ADMONITIONS */ + +.md-typeset.md-typeset .admonition.hidden { + display: none; +} + +.admonition.dashboard { + display: none; +} + +.admonition.auth { + display: none; +} + +/* Begin admonition exercise */ +.md-typeset.md-typeset .admonition.exercise, +.md-typeset.md-typeset details.exercise { + border-color: var(--md-primary-fg-color); +} +.md-typeset.md-typeset .exercise > .admonition-title, +.md-typeset.md-typeset .exercise > summary { + background-color: var(--md-accent-fg-color--transparent); + border-color: var(--md-primary-fg-color); +} +.md-typeset.md-typeset .exercise > .admonition-title::before, +.md-typeset.md-typeset .exercise > summary::before { + background-color: var(--md-primary-fg-color); +} +/* End admonition exercise */ + +/* Start exercise list */ +.md-typeset ul.exercise-list { + margin-left: 0; +} + +.md-typeset ul li.exercise-list--item.exercise-list--item { + display: flex; + align-items: center; + margin: 0.5rem 0; +} + +.exercise-list--item::before { + content: ""; + background-size: 2rem 2rem; + height: 2rem; + width: 2rem; + + margin-right: 1rem; +} +.exercise-list--item.difficulty-1::before { + background-image: url(../images/difficulty/dumbbell1.svg); +} +.exercise-list--item.difficulty-2::before { + background-image: url(../images/difficulty/dumbbell2.svg); +} +.exercise-list--item.difficulty-3::before { + background-image: url(../images/difficulty/dumbbell3.svg); +} +.exercise-list--item.difficulty-4::before { + background-image: url(../images/difficulty/dumbbell4.svg); +} +.exercise-list--item.difficulty-5::before { + background-image: url(../images/difficulty/dumbbell5.svg); +} +/* End exercise list */ + +/* Begin admonition answered */ +.md-typeset.md-typeset .admonition.answered, +.md-typeset.md-typeset details.answered { + border-color: #9e9e9e; +} +.md-typeset.md-typeset .answered > .admonition-title, +.md-typeset.md-typeset .answered > summary { + background-color: hsla(0, 0%, 62%, 0.1); + border-color: #9e9e9e; +} +.md-typeset.md-typeset .answered > .admonition-title::before, +.md-typeset.md-typeset .answered > summary::before { + background-color: #9e9e9e; + -webkit-mask-image: var(--md-admonition-icon--answered); + mask-image: var(--md-admonition-icon--answered); +} +/* End admonition answered */ + +/* Begin admonition calendar */ +.md-typeset.md-typeset .admonition.calendar { + display: none; +} +/* End admonition calendar */ + +/* Start contributors */ +.md-typeset.md-typeset ul.contributor-list { + display: flex; + flex-wrap: wrap; + margin: 2rem 0 4rem; + padding: 0; +} + +.md-typeset.md-typeset ul li.contributor { + position: relative; + list-style: none; + width: var(--contributor-card-size); + height: var(--contributor-card-size); + margin: 0.5rem 1rem 0.5rem 0; + padding: 0; +} + +.md-typeset.md-typeset ul li.contributor .contributor-content { + position: absolute; 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Font Awesome Pro 6.2.0 by @fontawesome - https://fontawesome.com License - https://fontawesome.com/license (Commercial License) Copyright 2022 Fonticons, Inc. --\x3e',t.classList.add("footnote-close-btn","ah-button","ah-button--borderless"),e.insertBefore(t,e.firstChild),t}(i),s=function(e,t){const n=document.createElement("span");n.classList.add("footnote-container"),window.innerWidth>(0,r.getBreakpoint)("large",1440)&&n.classList.add("opened");return e.parentElement.replaceChild(n,e),n.appendChild(e),n.appendChild(t),n}(n,i);!function(e,t,n){const a="opened";t.classList.add("footnote-anchor"),t.addEventListener("click",(t=>{t.preventDefault(),e.classList.toggle(a)})),n.addEventListener("click",(()=>{e.classList.remove(a)}))}(s,n,o),function(e,t,n){const a=e.getBoundingClientRect().left,r=n.right-a;t.style.setProperty("--dist-x",`${r}px`),t.style.setProperty("--offset-x",a-n.left+"px")}(s,i,t)}})),n.register("7srJm",(function(t,a){e(t.exports,"initParsonsPlugin",(function(){return 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")):Array.isArray(e)?r(n,e):Object.keys(e).forEach((function(n){Object.assign(a,K(e[n],t,n))})),a;function r(e,n){t&&(n=n.map((e=>e.toLowerCase()))),n.forEach((function(t){const n=t.split("|");a[n[0]]=[e,j(n[0],n[1])]}))}}function j(e,t){return t?Number(t):function(e){return Q.includes(e.toLowerCase())}(e)?0:1}const X={},Z=e=>{console.error(e)},J=(e,...t)=>{console.log(`WARN: ${e}`,...t)},ee=(e,t)=>{X[`${e}/${t}`]||(console.log(`Deprecated as of ${e}. ${t}`),X[`${e}/${t}`]=!0)},te=new Error;function ne(e,t,{key:n}){let a=0;const r=e[n],i={},o={};for(let e=1;e<=t.length;e++)o[e+a]=r[e],i[e+a]=!0,a+=b(t[e-1]);e[n]=o,e[n]._emit=i,e[n]._multi=!0}function ae(e){!function(e){e.scope&&"object"==typeof e.scope&&null!==e.scope&&(e.beginScope=e.scope,delete e.scope)}(e),"string"==typeof e.beginScope&&(e.beginScope={_wrap:e.beginScope}),"string"==typeof e.endScope&&(e.endScope={_wrap:e.endScope}),function(e){if(Array.isArray(e.begin)){if(e.skip||e.excludeBegin||e.returnBegin)throw Z("skip, 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t=this.matcherRe.exec(e);if(!t)return null;const n=t.findIndex(((e,t)=>t>0&&void 0!==e)),a=this.matchIndexes[n];return t.splice(0,n),Object.assign(t,a)}constructor(){this.matchIndexes={},this.regexes=[],this.matchAt=1,this.position=0}}class a{getMatcher(e){if(this.multiRegexes[e])return this.multiRegexes[e];const t=new n;return this.rules.slice(e).forEach((([e,n])=>t.addRule(e,n))),t.compile(),this.multiRegexes[e]=t,t}resumingScanAtSamePosition(){return 0!==this.regexIndex}considerAll(){this.regexIndex=0}addRule(e,t){this.rules.push([e,t]),"begin"===t.type&&this.count++}exec(e){const t=this.getMatcher(this.regexIndex);t.lastIndex=this.lastIndex;let n=t.exec(e);if(this.resumingScanAtSamePosition())if(n&&n.index===this.lastIndex);else{const t=this.getMatcher(0);t.lastIndex=this.lastIndex+1,n=t.exec(e)}return n&&(this.regexIndex+=n.position+1,this.regexIndex===this.count&&this.considerAll()),n}constructor(){this.rules=[],this.multiRegexes=[],this.count=0,this.lastIndex=0,this.regexIndex=0}}if(e.compilerExtensions||(e.compilerExtensions=[]),e.contains&&e.contains.includes("self"))throw new Error("ERR: contains `self` is not supported at the top-level of a language. See documentation.");return e.classNameAliases=o(e.classNameAliases||{}),function n(r,i){const s=r;if(r.isCompiled)return s;[H,z,ae,$].forEach((e=>e(r,i))),e.compilerExtensions.forEach((e=>e(r,i))),r.__beforeBegin=null,[q,V,W].forEach((e=>e(r,i))),r.isCompiled=!0;let l=null;return"object"==typeof r.keywords&&r.keywords.$pattern&&(r.keywords=Object.assign({},r.keywords),l=r.keywords.$pattern,delete r.keywords.$pattern),l=l||/\w+/,r.keywords&&(r.keywords=K(r.keywords,e.case_insensitive)),s.keywordPatternRe=t(l,!0),i&&(r.begin||(r.begin=/\B|\b/),s.beginRe=t(s.begin),r.end||r.endsWithParent||(r.end=/\B|\b/),r.end&&(s.endRe=t(s.end)),s.terminatorEnd=u(s.end)||"",r.endsWithParent&&i.terminatorEnd&&(s.terminatorEnd+=(r.end?"|":"")+i.terminatorEnd)),r.illegal&&(s.illegalRe=t(r.illegal)),r.contains||(r.contains=[]),r.contains=[].concat(...r.contains.map((function(e){return function(e){e.variants&&!e.cachedVariants&&(e.cachedVariants=e.variants.map((function(t){return 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c={ignoreUnescapedHTML:!1,throwUnescapedHTML:!1,noHighlightRe:/^(no-?highlight)$/i,languageDetectRe:/\blang(?:uage)?-([\w-]+)\b/i,classPrefix:"hljs-",cssSelector:"pre code",languages:null,__emitter:d};function _(e){return c.noHighlightRe.test(e)}function u(e,t,n){let a="",r="";"object"==typeof t?(a=e,n=t.ignoreIllegals,r=t.language):(ee("10.7.0","highlight(lang, code, ...args) has been deprecated."),ee("10.7.0","Please use highlight(code, options) instead.\nhttps://github.com/highlightjs/highlight.js/issues/2277"),r=e,a=t),void 0===n&&(n=!0);const i={code:a,language:r};v("before:highlight",i);const o=i.result?i.result:b(i.language,i.code,n);return o.code=i.code,v("after:highlight",o),o}function b(e,n,a,i){const l=Object.create(null);function _(){if(!h.keywords)return void I.addText(A);let e=0;h.keywordPatternRe.lastIndex=0;let t=h.keywordPatternRe.exec(A),n="";for(;t;){n+=A.substring(e,t.index);const r=C.case_insensitive?t[0].toLowerCase():t[0],i=(a=r,h.keywords[a]);if(i){const[e,a]=i;if(I.addText(n),n="",l[r]=(l[r]||0)+1,l[r]<=7&&(y+=a),e.startsWith("_"))n+=t[0];else{const n=C.classNameAliases[e]||e;I.addKeyword(t[0],n)}}else n+=t[0];e=h.keywordPatternRe.lastIndex,t=h.keywordPatternRe.exec(A)}var a;n+=A.substring(e),I.addText(n)}function d(){null!=h.subLanguage?function(){if(""===A)return;let e=null;if("string"==typeof h.subLanguage){if(!t[h.subLanguage])return void I.addText(A);e=b(h.subLanguage,A,!0,v[h.subLanguage]),v[h.subLanguage]=e._top}else e=T(A,h.subLanguage.length?h.subLanguage:null);h.relevance>0&&(y+=e.relevance),I.addSublanguage(e._emitter,e.language)}():_(),A=""}function u(e,t){let n=1;const a=t.length-1;for(;n<=a;){if(!e._emit[n]){n++;continue}const a=C.classNameAliases[e[n]]||e[n],r=t[n];a?I.addKeyword(r,a):(A=r,_(),A=""),n++}}function m(e,t){return e.scope&&"string"==typeof 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a/assets/js/main.js b/assets/js/main.js new file mode 100644 index 00000000..fa4a9e41 --- /dev/null +++ b/assets/js/main.js @@ -0,0 +1,56870 @@ +// modules are defined as an array +// [ module function, map of requires ] +// +// map of requires is short require name -> numeric require +// +// anything defined in a previous bundle is accessed via the +// orig method which is the require for previous bundles + +(function (modules, entry, mainEntry, parcelRequireName, globalName) { + /* eslint-disable no-undef */ + var globalObject = + typeof globalThis !== 'undefined' + ? globalThis + : typeof self !== 'undefined' + ? self + : typeof window !== 'undefined' + ? window + : typeof global !== 'undefined' + ? global + : {}; + /* eslint-enable no-undef */ + + // Save the require from previous bundle to this closure if any + var previousRequire = + typeof globalObject[parcelRequireName] === 'function' && + globalObject[parcelRequireName]; + + var cache = previousRequire.cache || {}; + // Do not use `require` to prevent Webpack from trying to bundle this call + var nodeRequire = + typeof module !== 'undefined' && + typeof module.require === 'function' && + module.require.bind(module); + + function newRequire(name, jumped) { + if (!cache[name]) { + if (!modules[name]) { + // if we cannot find the module within our internal map or + // cache jump to the current global require ie. the last bundle + // that was added to the page. + var currentRequire = + typeof globalObject[parcelRequireName] === 'function' && + globalObject[parcelRequireName]; + if (!jumped && currentRequire) { + return currentRequire(name, true); + } + + // If there are other bundles on this page the require from the + // previous one is saved to 'previousRequire'. Repeat this as + // many times as there are bundles until the module is found or + // we exhaust the require chain. + if (previousRequire) { + return previousRequire(name, true); + } + + // Try the node require function if it exists. + if (nodeRequire && typeof name === 'string') { + return nodeRequire(name); + } + + var err = new Error("Cannot find module '" + name + "'"); + err.code = 'MODULE_NOT_FOUND'; + throw err; + } + + localRequire.resolve = resolve; + localRequire.cache = {}; + + var module = (cache[name] = new newRequire.Module(name)); + + modules[name][0].call( + module.exports, + localRequire, + module, + module.exports, + this + ); + } + + return cache[name].exports; + + function localRequire(x) { + var res = localRequire.resolve(x); + return res === false ? {} : newRequire(res); + } + + function resolve(x) { + var id = modules[name][1][x]; + return id != null ? id : x; + } + } + + function Module(moduleName) { + this.id = moduleName; + this.bundle = newRequire; + this.exports = {}; + } + + newRequire.isParcelRequire = true; + newRequire.Module = Module; + newRequire.modules = modules; + newRequire.cache = cache; + newRequire.parent = previousRequire; + newRequire.register = function (id, exports) { + modules[id] = [ + function (require, module) { + module.exports = exports; + }, + {}, + ]; + }; + + Object.defineProperty(newRequire, 'root', { + get: function () { + return globalObject[parcelRequireName]; + }, + }); + + globalObject[parcelRequireName] = newRequire; + + for (var i = 0; i < entry.length; i++) { + newRequire(entry[i]); + } + + if (mainEntry) { + // Expose entry point to Node, AMD or browser globals + // Based on https://github.com/ForbesLindesay/umd/blob/master/template.js + var mainExports = newRequire(mainEntry); + + // CommonJS + if (typeof exports === 'object' && typeof module !== 'undefined') { + module.exports = mainExports; + + // RequireJS + } else if (typeof define === 'function' && define.amd) { + define(function () { + return mainExports; + }); + + // + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Álgebra Booleana - 1

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+

📝 Resolução

+
+
+

Exercise 1

+
+

Indique o nome dos elementos lógicos a seguir:

+

+
+ + + +
+
+
+

Answer

+

and, nand, or, nor, xor, not

+
+
+
+

Tabela verdade

+
+

Exercise 2

+
+

A tabela verdade a seguir representa qual porta lógica?

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABOUT
000
011
101
110
+
+ + + +
+
+
+

Answer

+

xor

+
+
+
+

Exercise 3

+
+

A tabela verdade a seguir representa qual porta lógica?

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABOUT
001
011
101
110
+
+ + + +
+
+
+

Answer

+

nand

+
+
+
+
+

Pergunta 4

+
+

Aplicando a lei da Distributividade na expressão \(A(B+\bar{C}+D)\) se tem:

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

\(A B + A\bar{C} + A . D\)

+
+
+
+
+

Pergunta 5

+
+

Aplicando o teorema de DeMorgan na expressão \(\overline{ABC}\), obtem:

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

\(\bar{A}+\bar{B}+\bar{C}\)

+
+
+
+
+

Pergunta 6

+
+

Qual simplificação está incorreta:

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

\(\overline{(\bar{x}+\bar{y})} = \bar{\bar{x}}*\bar{y} = x * \bar{y}\) e \(x . y + x ( y + z ) = x . y + x . y + z = x . y + z\)

+
+
+
+
+

Pergunta 7

+
+

Qual forma canônica está correta?

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABQ
001
010
100
111
+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

\(Q = \bar{A} . \bar{B} + A . B\)

+
+
+
+
+

Exercise 8

+
+

Dado a seguinte tabela verdade (entradas A, B e C, e a saída Q):

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABCQ
0001
0010
0100
0111
1001
1010
1100
1111
+
    +
  1. Crie uma fórmula em álgebra booleana que represente a tabela via SoP e PoS.
    +

    SoP: Soma dos Produtos / PoS: Produto das Somas

    +
    +
    2. +
  2. Simplifique SoP (interprete o resultado!)
    3. +
  3. Desenhe um circuito usando os símbolos da álgebra booleana.
    4. +
+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 9

+
+

Quantas saídas com 1 existem na tabela verdade que resulta na seguinte fórmula de soma de produtos:

+

\(A \bar{B} \bar{C} + \bar{A} B C + \bar{A} B \bar{C} + A \bar{B} \bar{C} + A B C\)

+
+ + + +
+
+
+

Answer

+

4

+
+
+
+
+

Exercise 10

+
+

Qual é a expressão em álgebra booleana do seguinte circuito:

+

+
+ + + +
+
+
+

Answer

+

\(G = (A+B) C D E\)

+
+
+
+
+

Exercise 11

+
+

Gere a Tabela Verdade das equações a seguir:

+
    +
  1. \(A . B + \overline{B + A}\)
    2. +
  2. \(A \oplus B\)
    3. +
  3. \((A \, and \, B) \, or \, C\)
    4. +
+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 12

+
+

Converta a seguinte expressão em Soma de Produtos para Produto de Somas:

+

\(A . B . C + A \bar{B} \bar{C} + A . \bar{B} C + A . B . \bar{C} + \bar{A} . \bar{B} . C\)

+
    +
  1. Faça a tabela verdade
    2. +
  2. Encontre o PoS
    3. +
+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 13

+
+

Determine os valores de A, B, C e D que fazem a fórmula a seguir ser igual a zero (Z = 0).

+

\(Z = \bar{A} + B + \bar{C} + D\)

+
+ + + +
+
+
+

Answer

+

"1010"

+
+
+
+
+

Pergunta 14

+
+

Qual das seguintes propriedades da álgebra booleana é falsa:

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

\(A + (\bar{A} . B) = A\)

+
+
+
+
+

Exercise 15

+
+

Simplifique a seguinte expressão:

+

\(\bar{A} \bar{B} \bar{C} + \bar{A} B C + \bar{A} B \bar{C} + A \bar{B} \bar{C} + A B \bar{C}\)

+
+ + + +
+
+
+

Answer

+

\(\bar{C} + \bar{A} B C\)

+
+
+
+
+

Exercise 16

+
+

Encontre as equações para os mapas de Karnaugh a seguir:

+

+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 17

+
+

Crie o mapa de Karnaugh e encontre a equação da tabela verdade a seguir.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABCOUT
0001
0011
0100
0111
1000
1011
1100
1110
+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 18

+
+

Crie o mapa de Karnaugh da tabela verdade de quatro entradas.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABCDOUT
00000
00011
00100
00110
01000
01011
01100
01110
10000
10011
10101
10111
11000
11011
11100
11111
+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 19

+
+

Crie o mapa de Karnaugh para a expressão a seguir e simplifique:

+

\(ABC\bar{D} + \bar{A}\bar{B}CD + A \bar{B}\bar{C}D + \bar{A} + \bar{B} + \bar{C} + \bar{D}\)

+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 20

+
+

A seguinte expressão foi resultado da forma canônica do produto de somas de uma tabela verdade para a produção de um circuito lógico. O objetivo é simplificar a álgebra booleana dessa lógica para o menor número possível de portas, porém visivelmente quem fez essa fórmula não percebeu que se tivesse feito a soma de produtos já partiria com um número menor de termos. Converta essa fórmula para a soma de produtos e minimize-a.

+

\((A+B+C)(A+B+\bar{C})(A+\bar{B}+C)(\bar{A}+B+C)(\bar{A}+\bar{B}+C)\)

+
+

dica: Equação -> tabela verdade -> soma dos produtos

+
+
+ + +
+
+
+
+

Acabou? Os exercícios não param por aqui, tem a parte 2!

+ + +
+ + +
+
+
+ + +
+
+
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana-2-resolucao.pdf b/commum-content/exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana-2-resolucao.pdf new file mode 100644 index 00000000..1b602b4a Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana-2-resolucao.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana-2.pdf b/commum-content/exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana-2.pdf new file mode 100644 index 00000000..40a269c5 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana-2.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana-2/index.html b/commum-content/exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana-2/index.html new file mode 100644 index 00000000..a3497f20 --- /dev/null +++ b/commum-content/exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana-2/index.html @@ -0,0 +1,1071 @@ + + + + + + + + + Exercicio Algebra Booleana 2 - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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+ + +
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Álgebra Booleana - 2

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📁 Versão para impressão.

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📝 Resolução

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Exercise 1

+
+

Dado o circuito a seguir:

+

+
    +
  1. Simplifique-o
    2. +
  2. Desenhe o circuito simplificado
    3. +
+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 2

+
+

Encontre a equação dos mapas de K. a seguir:

+

TOCCI - pg. 178

+
+

(TOCCCI - pg. 178)

+

X representa: Tanto faz, pode assumir 1 ou 0. Você deve decidir o que for melhor para a simplificação.

+
+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 3

+
+

Detector de moedas

+

Um detector de moedas em uma máquina de venda aceita quarters, dimes e nickels e ativa o sinal correspondente (Q,D,N) apenas com a moeda correta. É fisicamente impossível múltiplas moedas estarem presentes ao mesmo tempo. Um circuito digital utiliza os sinais Q,D e N como entradas e produz um número binário representando o valor da moeda, como mostrado no circuito a seguir.

+

TOCCI - pg. 178

+
    +
  • Desenvolva um circuito (diagrama lógico) que resolva o problema (dica: use um MUX)
    • +
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
MoedaValor
Quarter25
Dime10
Nickel5
+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 4

+
+

Impressora

+

A fig. a seguir mostra quatro chaves que fazem parte do circuito de controle em uma máquina copiadora. As chaves estão posicionadas ao longo da trajetória do papel dentro da máquina. Cada chave está no estado normal aberta e, quando o papel passa sobre a chave, ela é fechada. É impossível o fechamento simultâneo das chaves SW1 e SW4.

+
    +
  1. Projete um circuito lógico que gere em saída em nível ALTO sempre que duas ou mais chaves estiverem fechadas ao mesmo tempo. Utilize o mapa de Karnaught.
    2. +
+

TOCCI - pg. 179

+
+

(TOCCI - pg. 179)

+
+
+ + +
+
+
+
+
+

Exercise 5

+
+

SevenSeg

+

Encontre as equações que regem os segmentos 0 e 6 de um display de 7 segmento.

+

+
+

Warning

+

A lógica de acender um display é invertida (por ser do tipo anodo comum), para acender um segmento é necessário colocar 0 na linha e para apagar 1.

+
+
+ + +
+
+
+ + +
+ + +
+
+
+ + +
+
+
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana.pdf b/commum-content/exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana.pdf new file mode 100644 index 00000000..2073d30f Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/Exercicio-Aritmetica-Booleana.pdf b/commum-content/exercicios/Exercicio-Aritmetica-Booleana.pdf new file mode 100644 index 00000000..08a7679a Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Exercicio-Aritmetica-Booleana.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/Exercicio-CPU-1/index.html b/commum-content/exercicios/Exercicio-CPU-1/index.html new file mode 100644 index 00000000..7b874789 --- /dev/null +++ b/commum-content/exercicios/Exercicio-CPU-1/index.html @@ -0,0 +1,988 @@ + + + + + + + + + Exercicio CPU 1 - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
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+ +
+
    + + +
  • +
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+

Exercicio CPU - 1

+
+

Info

+

Os problemas aqui descritos são os mesmo do final do LAB-15.

+
+

CPU

+

Proponha uma modificação na CPU do nosso Z01.1 que:

+
    +
  1. Adiciona mais um registrador (%S) (onde é melhor?)
    2. +
  2. Você teria que modificar a linguagem de máquina do nosso HW. Proponha uma solução.
    3. +
  3. Possibilita %D endereçar a memória
      +
    • movw %A, (%D)
      • +
    +
    4. +
  4. Possibilite fazer carregamento efetivo em %D
      +
    • leaw $5, %D
      • +
    +
    5. +
+

Para cada modificação faça o desenho da nova CPU.

+

Extras

+

nop

+

Como o controlUnit controla a CPU para realizar a operação de NOP?

+

movw %D, %A e jg %D ao mesmo tempo

+

Nossa CPU suportaria executar simultaneamente a instrução movw %D, %A e ao mesmo tempo a instrução jg %D?

+

loadPC

+

Quais sinais o influenciam?

+ + +
+ + +
+
+
+ + +
+
+
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/exercicios/Exercicio-CPU-2/index.html b/commum-content/exercicios/Exercicio-CPU-2/index.html new file mode 100644 index 00000000..4c3897f7 --- /dev/null +++ b/commum-content/exercicios/Exercicio-CPU-2/index.html @@ -0,0 +1,1037 @@ + + + + + + + + + Exercicio CPU 2 - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
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+ +
+

Exercicio CPU - 2

+

falha 1

+
+

Note

+

Para resolver o exercício a seguir vocês devem verificar a instrução que está sendo executada na CPU e o que ela deveria estar fazendo no hardawre.

+
+

Vocês estavam desenvolvendo o projeto F quando o teste de integração ./testeAssemblyMyCpu.py falhou no nasm descrito a seguir. Um colega do grupo enviou o waveform a seguir para você encontrar o problema (você deve falar o que está falhando).

+

+
+

Tip 1

+
    +
  1. clique na imagem para ampliar
    2. +
  2. esse waveform é dos sinais da CPU.vhd
    3. +
+
+

Essa simulação executa o programa a seguir:

+
leaw $0, %A
+movw (%A), %D
+leaw $1, %A
+movw (%A), %A
+addw %A, %D, (%A)
+
+

Que possui a RAM iniciada com os seguintes valores:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
AddressDado
00000000000000010
10000000001000010
30000000000000000
+
+

Resolução

+

+ +
+

Engenharia reversa

+

Você foi chamado para fazer engenharia reversa em um programa executando no HW do Z01, na captura de dados a equipe responsável não conseguiu capturar o sinal da Instrução, e não sabem quais comandos estão sendo executados no computador.

+

Encontre os três comandos em nasm que estão sendo executados no hardware nesse momento:

+

+
+

Tip 2

+
    +
  1. clique na imagem para ampliar
    2. +
  2. esse waveform é dos sinais da CPU.vhd
    3. +
+
+
+

Resolução

+

+ +
+ + +
+ + +
+
+
+ + +
+
+
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/exercicios/Exercicio-Dados-1/index.html b/commum-content/exercicios/Exercicio-Dados-1/index.html new file mode 100644 index 00000000..f4102413 --- /dev/null +++ b/commum-content/exercicios/Exercicio-Dados-1/index.html @@ -0,0 +1,970 @@ + + + + + + + + + Exercicio Dados 1 - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
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    + + +
  • +
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Dados Digitais - 1

+

Versão para impressão.

+
+

📝 Resolução

+
+
+

Conteúdo: Númerio binários; Hexadecimal; Octal; Conversão entre as diferentes bases; BCD; ASCII;

+
+

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1rN_zQqYaVI8PjAhKqEBCmY-_06I0X9dD0RddcI-miJs/edit?usp=sharing

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+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/exercicios/Exercicio-Dados-2.pdf b/commum-content/exercicios/Exercicio-Dados-2.pdf new file mode 100644 index 00000000..741ad6d5 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Exercicio-Dados-2.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/Exercicio-Dados-2/index.html b/commum-content/exercicios/Exercicio-Dados-2/index.html new file mode 100644 index 00000000..0d497e7f --- /dev/null +++ b/commum-content/exercicios/Exercicio-Dados-2/index.html @@ -0,0 +1,998 @@ + + + + + + + + + Exercicio Dados 2 - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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Dados Digitais - 2

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📝 Resolução

+

Memória 1

+

+

Memória 2

+

Você está debugando uma comunicação serial entre dois equipamentos e foi capaz de capturar a seguinte sequência de dados:

+

+

Qual foi a mensagem enviada? Você sabe que a mensagem enviada está codificada em ASCII.

+

7 Segmentos

+

O display de sete segmentos é um componente muito utilizado em sistemas eletrônicos, com ele conseguimos exibir valor dígitos numéricos:

+

+
+

Fonte: https://www.sunfounder.com/media/wysiwyg/swatches/super-kit-v2-for-Arduino/10_7_seg_display/

+
+

Por exemplo, para exibir o valor 7 é necessário acionar os segmentos: a, b, c:

+

+
+

Utilize o site: http://www.uize.com/examples/seven-segment-display.html para brincar um pouco.

+
+

Os segmentos normalmente formam um vetor do tipo g, f, e, d, c, b, a. O Valor 7 seria codificado em: 0b0000111 -> 0x07 .

+

Você está fazendo um projeto que possui um display de 7 segmentos, mas infelizmente ele está queimado (pois é, essas coisas acontecem), você foi incumbido de descobrir quais valores estavam sendo enviados para ele. Para isso você plugou um analisador de sinais nas trilhas que iam para o display, e foi capaz de obter a seguinte forma de onda:

+

+

Você deve descobrir quais são os três valores (fachas) que estariam sendo exibidos no display!

+

Octal

+

Você quer modificar as permissões de um arquivo no seu Linux para:

+
    +
  • Usuário: Leitura/Escrita e execução
    • +
  • Grupo: Escrita e Leitura
    • +
  • Outros: Leitura
    • +
+

Preencha o comando a seguir, com os valores corretos (em octal) para isso:

+
$ chmod ________  FILE.py
+
+
+

Tip 1

+

Consulte a teoria.

+
+ + +
+ + +
+
+
+ + +
+
+
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/exercicios/Exercicio-Dados-2_resolucao.pdf b/commum-content/exercicios/Exercicio-Dados-2_resolucao.pdf new file mode 100644 index 00000000..5ee3c671 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Exercicio-Dados-2_resolucao.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/Exercicio-Logica-Sequencial-1/index.html b/commum-content/exercicios/Exercicio-Logica-Sequencial-1/index.html new file mode 100644 index 00000000..0ad1c20e --- /dev/null +++ b/commum-content/exercicios/Exercicio-Logica-Sequencial-1/index.html @@ -0,0 +1,967 @@ + + + + + + + + + Exercicio Logica Sequencial 1 - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lógica Sequencial - 1

+ + + + + +
+ + +
+
+
+ + +
+
+
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/exercicios/Exercicio-Logica-Sequencial-2/index.html b/commum-content/exercicios/Exercicio-Logica-Sequencial-2/index.html new file mode 100644 index 00000000..11ee1354 --- /dev/null +++ b/commum-content/exercicios/Exercicio-Logica-Sequencial-2/index.html @@ -0,0 +1,1437 @@ + + + + + + + + + Exercicio Logica Sequencial 2 - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Álgebra Booleana - 1

+

Versão para impressão.

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+

📝 Resolução

+
+

Indique o nome dos elementos lógicos a seguir:

+

+
+

Tabela verdade

+
    +
  • A tabela verdade a seguir representa qual porta lógica?
    • +
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABOUT
000
011
101
110
+
    +
  • A tabela verdade a seguir representa qual porta lógica?
    • +
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABOUT
001
011
101
110
+
+

\newpage

+

Aplicando a lei da Distributividade na expressão \(A(B+\bar{C}+D)\) se tem:

+
    +
  1. \(A . B + A . C + A . D\)
    2. +
  2. \(A . B . C . D\)
    3. +
  3. \(A + B + C + D\)
    4. +
  4. \(A B + A\bar{C} + A . D\)
    5. +
+
+

Aplicando o teorema de DeMorgan na expressão \(\overline{ABC}\), obtem:

+
    +
  1. +

    \(\bar{A}+\bar{B}+\bar{C}\)

    +
    2. +
  2. +

    \(\overline{A+B+C}\)

    +
    3. +
  3. +

    \(A + \bar{B} + C \bar{C}\)

    +
    4. +
  4. +

    \(A . (B+C)\)

    +
    5. +
+
+

Qual simplificação está incorreta:

+
    +
  1. +

    \(\overline{(\bar{x}+\bar{y})} = \bar{\bar{x}}*\bar{y} = x * \bar{y}\)

    +
    2. +
  2. +

    \(x ( \bar{x} + y ) = x . \bar{x} + x . y = 0 + x . y = x . y\)

    +
    3. +
  3. +

    \(x . y + x ( y + z ) = x . y + x . y + z = x . y + z\)

    +
    4. +
  4. +

    \(\bar{x} . \bar{y} . z + \bar{x} . y . z + x . \bar{y} = \bar{x} . z (\bar{y} + y) + x . \bar{y} = \bar{x} . z + x . \bar{y}\)

    +
    5. +
+
+

Qual forma canônica está correta?

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABQ
001
010
100
111
+
    +
  1. +

    \(Q = A \bar{B} + A \bar{B}\)

    +
    2. +
  2. +

    \(Q = A+B * \bar{A} \bar{B}\)

    +
    3. +
  3. +

    \(Q = A . B\)

    +
    4. +
  4. +

    \(Q = \bar{A} . \bar{B} + A . B\)

    +
    5. +
+
+

Dado a seguinte tabela verdade (entradas A, B e C, e a saída Q):

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABCQ
0001
0010
0100
0111
1001
1010
1100
1111
+
    +
  1. Crie uma fórmula em álgebra booleana que represente a tabela via SoP e PoS.
    2. +
  2. Simplifique SoP (interprete o resultado!)
    3. +
  3. Desenhe um circuito usando os ícones da álgebra booleana.
    4. +
+
+

Quantas saídas com 1 existem na tabela verdade que resulta na seguinte fórmula de soma de produtos:

+

\(A \bar{B} \bar{C} + \bar{A} B C + \bar{A} B \bar{C} + A \bar{B} \bar{C} + A B C\)

+
+

Qual das seguintes opções é uma característica importante da forma canônica de soma de produtos?

+
    +
  1. Os circuitos lógicos são reduzidos a nada mais do que simples portas AND e OR.
    2. +
  2. Os tempos de atraso são muito reduzidas em relação a outras formas.
    3. +
  3. Nenhum sinal deve passar por mais de dois portas lógicas, não incluindo inversores.
    4. +
  4. O número máximo de portas que qualquer sinal deve passar é reduzido por um factor de dois.
    5. +
+
+

Qual é a expressão em álgebra booleana do seguinte circuito:

+

+
+

Gere a Tabela Verdade das equações a seguir:

+
    +
  • \(A . B + \overline{B + A}\)
    • +
  • \(A \oplus B\)
    • +
  • \((A and B) or C\)
    • +
+
+

Converta a seguinte expressão em Soma de Produtos para Produto de Somas:

+

\(A . B . C + A \bar{B} \bar{C} + A . \bar{B} C + A . B . \bar{C} + \bar{A} . \bar{B} . C\)

+
    +
  1. Faça a tabela verdade
    2. +
  2. Encontre o PoS
    3. +
+
+

Determine os valores de A, B, C e D que fazem a fórmula a seguir ser igual a zero (Z = 0).

+

\(Z = \bar{A} + B + \bar{C} + D\)

+
+

Qual das seguintes propriedades da álgebra booleana é falsa:

+
    +
  1. \(A . (\bar{A} + B)= A . B\)
    2. +
  2. \(A + (A . B) = A\)
    3. +
  3. \(A + \bar{A} = 1\)
    4. +
  4. \(A . A = A\)
    5. +
+
+

Simplifique a seguinte expressão:

+

\(\bar{A} \bar{B} \bar{C} + \bar{A} B C + \bar{A} B \bar{C} + A \bar{B} \bar{C} + A B \bar{C}\)

+
+

Encontre as equações para os mapas de Karnaugh a seguir:

+

+
+

\newpage

+

Crie o mapa de Karnaugh e encontre a equação da tabela verdade a seguir.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABCOUT
0001
0011
0100
0111
1000
1011
1100
1110
+
+

Crie o mapa de Karnaugh da tabela verdade de quatro entradas.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABCDOUT
00000
00011
00100
00110
01000
01011
01100
01110
10000
10011
10101
10111
11000
11011
11100
11111
+
+

Crie o mapa de Karnaugh para a expressão a seguir e simplifique:

+

\(ABC\bar{D} + \bar{A}\bar{B}CD + A \bar{B}\bar{C}D + \bar{A} + \bar{B} + \bar{C} + \bar{D}\)

+

A seguinte expressão foi resultado da forma canônica do produto de somas de uma tabela verdade para a produção de um circuito lógico. O objetivo é simplificar a álgebra booleana dessa lógica para o menor número possível de portas, porém visivelmente quem fez essa fórmula não percebeu que se tivesse feito a soma de produtos já partiria com um número menor de termos. Converta essa fórmula para a soma de produtos e minimize ela.

+
               _       _       _         _ _
+(A+B+C) * (A+B+C) * (A+B+C) * (A+B+C) * (A+B+C)
+
+
+

Acabou? Os exercícios não param por aqui, tem a parte 2!

+ + +
+ + +
+
+
+ + +
+
+
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/exercicios/Exercicio-Sincrono-1/index.html b/commum-content/exercicios/Exercicio-Sincrono-1/index.html new file mode 100644 index 00000000..1025e188 --- /dev/null +++ b/commum-content/exercicios/Exercicio-Sincrono-1/index.html @@ -0,0 +1,987 @@ + + + + + + + + + Exercicio Sincrono 1 - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Álgebra Booleana - 1

+

Versão para impressão.

+
+

📝 Resolução

+
+

Flip-Flop

+

Um flip-flop tipo D possui entradas: clock, D, clear, preset e as saídas Q e \(\bar{Q}\), explique quais são os papeis de cada uma das portas desse componente:

+

+
    +
  1. +

    Explique o papel das portas:

    +
    2. +
  2. +

    clock:

    +
    3. +
  3. D:
    4. +
  4. Clear:
    5. +
  5. Preset:
    6. +
  6. Q:
    7. +
  7. +

    not(Q):

    +
    8. +
  8. +

    Preencha a tabela verdade a seguir:

    +
    9. +
+ + +
+ + +
+
+
+ + +
+
+
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/exercicios/Extras/Av1_bb_respostas.pdf b/commum-content/exercicios/Extras/Av1_bb_respostas.pdf new file mode 100644 index 00000000..a1542e65 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Extras/Av1_bb_respostas.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/Extras/Av1_bb_respostas22a.pdf b/commum-content/exercicios/Extras/Av1_bb_respostas22a.pdf new file mode 100644 index 00000000..0389d371 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Extras/Av1_bb_respostas22a.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/Extras/Av2_resolucao.pdf b/commum-content/exercicios/Extras/Av2_resolucao.pdf new file mode 100644 index 00000000..2baff445 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Extras/Av2_resolucao.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/Extras/Av4_21b_resolucao.pdf b/commum-content/exercicios/Extras/Av4_21b_resolucao.pdf new file mode 100644 index 00000000..ab84ca81 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Extras/Av4_21b_resolucao.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/Extras/Ex_transistores.pdf b/commum-content/exercicios/Extras/Ex_transistores.pdf new file mode 100644 index 00000000..61c6f4a9 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Extras/Ex_transistores.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/Extras/Linguagem_de_maquina_respostas.pdf b/commum-content/exercicios/Extras/Linguagem_de_maquina_respostas.pdf new file mode 100644 index 00000000..4a7d72ef Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Extras/Linguagem_de_maquina_respostas.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/Extras/Prova-Av2_resposta.pdf b/commum-content/exercicios/Extras/Prova-Av2_resposta.pdf new file mode 100644 index 00000000..ddf7253c Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Extras/Prova-Av2_resposta.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/Extras/Prova_Av3.pdf b/commum-content/exercicios/Extras/Prova_Av3.pdf new file mode 100644 index 00000000..ecaec094 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Extras/Prova_Av3.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/Extras/Prova_Av3_resolucao.pdf b/commum-content/exercicios/Extras/Prova_Av3_resolucao.pdf new file mode 100644 index 00000000..4c8012af Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Extras/Prova_Av3_resolucao.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/Extras/enade2008.pdf b/commum-content/exercicios/Extras/enade2008.pdf new file mode 100644 index 00000000..0bbf7703 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Extras/enade2008.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/Extras/enade2014.pdf b/commum-content/exercicios/Extras/enade2014.pdf new file mode 100644 index 00000000..77735a86 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Extras/enade2014.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/Extras/enade2017.pdf b/commum-content/exercicios/Extras/enade2017.pdf new file mode 100644 index 00000000..1748229a Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Extras/enade2017.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/Linguagem_de_maquina.pdf b/commum-content/exercicios/Linguagem_de_maquina.pdf new file mode 100644 index 00000000..1f307185 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/Linguagem_de_maquina.pdf differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/7seg-manual.png b/commum-content/exercicios/figs/7seg-manual.png new file mode 100644 index 00000000..0b519661 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/7seg-manual.png differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/Algebra-Booleana-1.png b/commum-content/exercicios/figs/Algebra-Booleana-1.png new file mode 100644 index 00000000..66ba613d Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/Algebra-Booleana-1.png differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-MK-1.png b/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-MK-1.png new file mode 100644 index 00000000..c345b1b2 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-MK-1.png differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-circuito-2.png b/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-circuito-2.png new file mode 100644 index 00000000..0f824fa8 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-circuito-2.png differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-componentes.png b/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-componentes.png new file mode 100644 index 00000000..338d15e9 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-componentes.png differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-impressora-Tocci-179.png b/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-impressora-Tocci-179.png new file mode 100644 index 00000000..4c414301 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-impressora-Tocci-179.png differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-mapasK-Tocci-178.png b/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-mapasK-Tocci-178.png new file mode 100644 index 00000000..ae2b6ea7 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-mapasK-Tocci-178.png differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-moeda-Tocci-174.png b/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-moeda-Tocci-174.png new file mode 100644 index 00000000..f2593132 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-moeda-Tocci-174.png differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-tv-1a.png b/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-tv-1a.png new file mode 100644 index 00000000..84dfbe60 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-tv-1a.png differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-tv-1b.png b/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-tv-1b.png new file mode 100644 index 00000000..fb44a549 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-tv-1b.png differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-tv-1c.png b/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-tv-1c.png new file mode 100644 index 00000000..dfb1cd04 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/AlgebraBooleana-tv-1c.png differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/CPU-eng-rev-solucao.png b/commum-content/exercicios/figs/CPU-eng-rev-solucao.png new file mode 100644 index 00000000..17d7abbb Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/CPU-eng-rev-solucao.png differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/CPU-eng-rev-solucao.png~ b/commum-content/exercicios/figs/CPU-eng-rev-solucao.png~ new file mode 100644 index 00000000..be18219d Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/CPU-eng-rev-solucao.png~ differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/CPU-eng-rev.png b/commum-content/exercicios/figs/CPU-eng-rev.png new file mode 100644 index 00000000..be18219d Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/CPU-eng-rev.png differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/CPU-fail-add-loadA.png b/commum-content/exercicios/figs/CPU-fail-add-loadA.png new file mode 100644 index 00000000..d24e80ec Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/CPU-fail-add-loadA.png differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/Dados-2-hex7.png b/commum-content/exercicios/figs/Dados-2-hex7.png new file mode 100644 index 00000000..1711388a Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/Dados-2-hex7.png differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/Dados-2-memoria.png b/commum-content/exercicios/figs/Dados-2-memoria.png new file mode 100644 index 00000000..12d7ac80 Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/Dados-2-memoria.png differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/Dados-2-serial.png b/commum-content/exercicios/figs/Dados-2-serial.png new file mode 100644 index 00000000..b98cd8bb Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/Dados-2-serial.png differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/Dados-7seg.png b/commum-content/exercicios/figs/Dados-7seg.png new file mode 100644 index 00000000..64971c6f Binary files /dev/null and b/commum-content/exercicios/figs/Dados-7seg.png differ diff --git a/commum-content/exercicios/figs/Dados-7seg.svg b/commum-content/exercicios/figs/Dados-7seg.svg new file mode 100644 index 00000000..91504b56 --- /dev/null +++ b/commum-content/exercicios/figs/Dados-7seg.svg @@ -0,0 +1,1310 @@ + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + a + b + c + d + e + f + g + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git 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1 + 1 + + d) + + + + + 10 + + + decimal + d) + + + 10 + 16 + + + diff --git a/commum-content/exercicios/figs/Dados-hex.svg b/commum-content/exercicios/figs/Dados-hex.svg new file mode 100644 index 00000000..09b47133 --- /dev/null +++ b/commum-content/exercicios/figs/Dados-hex.svg @@ -0,0 +1,1236 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 2 + + + 123 + 10 + + + binário + + + + + + + + + + + + + + + 2 + + + -123 + 10 + + + binário + + + + + + + + + + + 2 + + + 16 + hexadecimal + 0 + 1 + 0 + 1 + 1 + 0 + 1 + 0 + + + + + + + + + + + + 2 + 1 + 1 + 1 + 1 + 0 + + + + + + + + + 2 + 1 + 1 + 1 + 1 + 0 + 0 + + + + + + + + + + + + + + 2 + + + + + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + + + a) + b) + c) + e) + + + 10 + + + + + + + + + + 2 + + + decimal + 1 + 1 + 1 + 0 + 1 + 1 + 1 + 1 + + d) + + + + + 10 + + + decimal + d) + + + 10 + 16 + + + diff --git a/commum-content/exercicios/figs/Logica-Sequencial-BinaryDigit-table.svg 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argument 0 + 5 + + + + + + SP + + + + 13 + xxxxx + + + + + push argument 1 + 5 + 8 + + + + + + + + + 13 + xxxxx + + + + SP + + sub + -3 + + 8 + + + + + + + + -3 + + + + SP + + pop local 0 + -3 + + 8 + 13 + + + + + + + + 13 + + + + SP + + add + 10 + + -3 + + + + + + + + -3 + + + + SP + + return + 10 + + -3 + 13 + + + + + SP + + + + 13 + + + + + push local 1 + 13 + -3 + + -3 + -3 + + + + + SP + + + + 13 + -3 + + + + + push local 0 + 13 + + 8 + + LCL1 + LCL0 + LCL0 + LCL1 + LCL0 + LCL1 + + + + function SimpleFunction 2 + + + + + diff --git a/commum-content/figs/vm/function.svg.2018_05_15_17_29_08.0.svg b/commum-content/figs/vm/function.svg.2018_05_15_17_29_08.0.svg new file mode 100644 index 00000000..09f313a4 --- /dev/null +++ b/commum-content/figs/vm/function.svg.2018_05_15_17_29_08.0.svg @@ -0,0 +1,3669 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 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Binary files /dev/null and b/commum-content/figs/vm/lcl.pdf differ diff --git a/commum-content/figs/vm/lclArg.pdf b/commum-content/figs/vm/lclArg.pdf new file mode 100644 index 00000000..e79c7fa6 Binary files /dev/null and b/commum-content/figs/vm/lclArg.pdf differ diff --git a/commum-content/figs/vm/lclArg.svg b/commum-content/figs/vm/lclArg.svg new file mode 100644 index 00000000..321f60f5 --- /dev/null +++ b/commum-content/figs/vm/lclArg.svg @@ -0,0 +1,460 @@ + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + n+2 + n+0 + + + + + + + + + + + + + 0: SP + 1: LCL + + + + + + + + + local 0 + local 1 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + SP + + + n+0 + n+1 + n+2 + + + + LCL + + + + + + + + + + + + + + + + arg 0 + arg 1 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + m+0 + m+1 + + + + ARG + + + m+0 + + + 2: ARG + + + + + diff --git a/commum-content/figs/vm/sistema-vm.svg b/commum-content/figs/vm/sistema-vm.svg new file mode 100644 index 00000000..74bfd824 --- /dev/null +++ b/commum-content/figs/vm/sistema-vm.svg @@ -0,0 +1,285 @@ + + + +image/svg+xmlRegistradores + + +Program Counter + + +ULA + + +MemóriaRAM + + +MemóriaROMCPUComputador + + +LCD + + +Teclado + + +Assembler + + +VM + + +Linguagemalto nível + + +Assembly + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/figs/vm/sistema-vmtranslator.pdf b/commum-content/figs/vm/sistema-vmtranslator.pdf new file mode 100644 index 00000000..3e2a6eaf Binary files /dev/null and b/commum-content/figs/vm/sistema-vmtranslator.pdf differ diff --git a/commum-content/figs/vm/solucao.pdf b/commum-content/figs/vm/solucao.pdf new file mode 100644 index 00000000..32e69859 Binary files /dev/null and b/commum-content/figs/vm/solucao.pdf differ diff --git a/commum-content/figs/vm/static.pdf b/commum-content/figs/vm/static.pdf new file mode 100644 index 00000000..24a53da9 Binary files /dev/null and b/commum-content/figs/vm/static.pdf differ diff --git a/commum-content/figs/vm/static.svg b/commum-content/figs/vm/static.svg new file mode 100644 index 00000000..aa40b01c --- /dev/null +++ b/commum-content/figs/vm/static.svg @@ -0,0 +1,242 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/commum-content/figs/vm/static2.pdf b/commum-content/figs/vm/static2.pdf new file mode 100644 index 00000000..bd986f7d Binary files /dev/null and b/commum-content/figs/vm/static2.pdf differ diff --git a/commum-content/figs/vm/static2.svg b/commum-content/figs/vm/static2.svg new file mode 100644 index 00000000..23bef3ab --- /dev/null +++ b/commum-content/figs/vm/static2.svg @@ -0,0 +1,1212 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/commum-content/figs/vm/that.pdf b/commum-content/figs/vm/that.pdf new file mode 100644 index 00000000..02a827ec Binary files /dev/null and b/commum-content/figs/vm/that.pdf differ diff --git a/commum-content/figs/vm/that.svg b/commum-content/figs/vm/that.svg new file mode 100644 index 00000000..35d914f0 --- /dev/null +++ b/commum-content/figs/vm/that.svg @@ -0,0 +1,825 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/commum-content/figs/vm/vm-proj.png b/commum-content/figs/vm/vm-proj.png new file mode 100644 index 00000000..5d066510 Binary files /dev/null and b/commum-content/figs/vm/vm-proj.png differ diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-Algebra-Booleana/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-Algebra-Booleana/index.html new file mode 100644 index 00000000..e27c84fb --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-Algebra-Booleana/index.html @@ -0,0 +1,2188 @@ + + + + + + + + + Teoria Algebra Booleana - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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Álgebra Booleana

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  • Conteúdo: Equações; Operações (portas lógicas); Tabela Verdade; Sintetização de funções; Soma dos Produtos; Produto das Somas; Simplificação Algébrica; Mapa de Karnaught.
    • +
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Estudando
Bibliografia
[Cap1. Cap2. NISAN, 2005]
[Cap6. TOCCI, 2011]
[Cap1. FLOYD, 2007]
[LAING, 2004]
Vídeos (extra)
👍
Logic 101 (#11): Truth Tables
Logic 101 (#12): Truth Table Practice
Computer Science: Karnaugh Maps – Introduction
👍Computer Science: Karnaugh Maps - 4 vars
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A álgebra booleana foi desenvolvida por George Boole, um matemático britânico que desenvolveu os conceitos em 1847, base da computação moderna. Muito tempo depois, nos anos 30, Claude Shannon, um importante engenheiro na história da computação moderna, aplicou as ideias de Boole em circuitos elétricos. Ele trabalhava no Analisador Diferencial de Vannevar Bush, e logo percebeu a relação dos relés com álgebra booleana. Ele fazia um relé acionar o outro usando usando uma lógica binária do relé fechado ou aberto. Sua dissertação e artigos, levaram outras pessoas a perceber os benefícios da álgebra booleana em eletrônica e consequentemente computação.

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Em Álgebra Booleana as variáveis só podem assumir dois valores. Desligado e ligado, ou falso e verdadeiro, 0 volt e 5 volts, branco e preto. Porém normalmente na computação usamos 0 e 1 pela conveniência. Todos os computadores tem como sua menor unidade de dado, esse elemento. Em computação chamamos isso de bit. que vem de dígito binário (ou do inglês binary digit).

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Note

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Bit é a unidade mais simples de representação de dados digitais, um bit é uma unidade que pode assumir apenas dois valores: 0 ou 1. Com um bit podemos representar o estado de uma luz na sala de aula, se uma cadeira está vazio ou não, .... não conseguimos representar com apenas um bit uma informação que não seja binária. Mas se combinarmos mais de um bit, criando um vetor de bits, somos capazes de representar quantos estados desejarmos.

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Equações

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Uma equação de lógica booleana pode possuir uma ou mais 'entradas' e apenas uma saída, na equação exemplo a seguir, X é uma saída (e pode assumir apenas valor 1 ou 0) e A e B são entradas também do tipo binária.

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    X(A,B) = A . B
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+

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Note

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A operação . é chamada de E (and) que também pode ser representada pelo simbolo: ^

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X = A and B
+
+X = A . B
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+X = A ^ B
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+
+

A operação de and pode ser entendida como uma multiplicação: A saída (X) só é verdadeira se as entradas A e B forem verdadeiras: 1 . 1 = 1. Como A e B são números binários, é possível encontrar uma tabela que relaciona o TODOS os valor da saída X com todas as entradas possiveis: A e B

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Entrada AEntrada BSaída X
000
010
100
111
+
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Tabela Verdade

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Essa tabela que acabamos de construir chama tabela verdade, e será muito utilizada +ao longo do curso.

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Também podemos representar essa equação X = A . B como sendo um circuito digital:

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+
+

Note

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Resolver funções booleanas é entender quando a saída será Verdadeira ou Falsa dado a combinação possível de entradas.

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+ +
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+
+
+
+
+
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Operações

+

O and utilizado no exemplo anterior é um operador da lógica booleana, operadores possuem uma ou mais entradas e geram uma saída. Os operadores mais comuns são: not, and, or, nand, nor, xor.

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+ +
+

NOT

+

O operador not atua sobre uma variável, tornando a saída o inverso da entrada, ou seja, se a entrada do operador for 1 sua saída será 0 e vice versa.

+
+

Uso: a luz interna do carro será acesa ('1') quando a porta estiver fechada ('0').

+
+

Notação: not, -, ~, ¬:

+
X = not A  /  X = A  /  X = Ã / X = ¬ A
+
+

Tabela Verdade:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
Entrada AX = not A
01
10
+

Simbologia:

+

+

AND

+

O operador and atua sobre duas variável, tornando a saída verdadeira somente se as duas entradas forem verdadeiras, se uma das entradas forem falsa a saída será falsa.

+
+

Uso: o cofre será aberto somente quando as duas chaves de seguranças forem inseridas.

+
+

Notação: and, ., ^:

+
X = A and B  /  X = A . B   /  X = A ^ B
+
+

Tabela Verdade:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABX = A and B
000
010
100
111
+

Simbologia:

+

+

OR

+

O operador or atua sobre duas variável, tornando a saída verdadeira sempre que uma das entradas forem verdadeira.

+
+

Uso: O alarme de incêndio será acionado caso alguns dois dois botões sejam pressionados.

+
+

Notação: or, +, v:

+
X = A or B  /  X = A + B   /  X = A v B
+
+

Tabela Verdade:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABX = A or B
000
011
101
111
+

Simbologia:

+

+

NAND

+

Podemos começar a 'unir' operadores para formar novos comportamentos, o nand é a inversão (not) da porta lógica and. Na porta nand a saída só é verdadeira quando as entradas são falsas.

+
+

Uso: Soar o alarme se os sensores de batimento cardíaco e o de pressão falharem.

+
+

Notação: nand, ¬( ∧ )

+
                    _____
+X = A nand B  /  X = A . B  / X = ¬(A ∧ B)
+
+

Tabela Verdade:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ABX = A nand B
001
011
101
110
+

Simbologia:

+

+

NOR / XOR / XNOR

+

Para as demais portas lógicas, consulte a referência: https://en.wikipedia.org/wiki/Logic_gate#Symbols

+

Estudar as portas pois iremos precisar que vocês saibam.

+
+

CheckPoint 1

+
+

O que é correto afirmar sobre bits?

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+

CheckPoint 2

+
+

Qual o resultado de: y = 1 and 0

+
+
+ + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+

CheckPoint 3

+
+

Qual o resultado de: y = 1 or 0

+
+
+ + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+
+
+
+
+

Tabela Verdade

+

Nessa tabela criamos colunas para cada variável de entrada e de saída e colocamos as situações possíveis (resultado). Para construirmos uma tabela verdade basta seguir as regras a seguir (na sequência):

+
    +
  1. Criar uma coluna para cada entrada do sistema (n)
    2. +
  2. Criar uma coluna para cada saída do sistema
    3. +
  3. A tabela verdade vai ter 2^n números de linhas (onde n é a quantidade de entradas)
      +
    • um sistema com 2 entradas possui 2² = 4 linhas
      • +
    • um sistema com 3 entradas possui 2³ = 8 linhas ...
      • +
    +
    4. +
  4. Preencher as entradas (com '1's e '0's ) de forma a cobrir todas as possibilidades.
    5. +
  5. Para cada linha, analisar se a combinação de '1's e '0' torna a saída '1' e '0'
    6. +
+

+
+

Exercise 4

+
+

É correto afirmar sobre a tabela verdade: +((pode existir mais de um item correto)

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+

Exercise 5

+
+

Considerando um circuito de 4 entradas (A,B, C, D) quantas são as linhas da tabela verdade?

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

2^4 = 16

+
+
+
+

Exercise 6

+
+

Qual tabela verdade a seguir foi montada correta?

+
+
+ + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+

Exercise 7

+
+

Considerando a equação: X = not(B) + A, e a tabela verdade da imagem, qual resposta está correta (na sequência da tabela)? +Resposta na sequência: X0; X1; X2; X3

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+
+
+
+
+

Funções geradas a partir de Tabelas Verdade

+
+ +
+

É possível a partir de uma tabela verdade obter uma equação lógica que a represente (caminho inverso), podemos fazer isso por duas técnicas diferentes (chamadas de forma canônicas):

+
    +
  • Soma dos Produtos (SoP)
    • +
  • Produto das Somas (PoS)
    • +
+

Soma Dos Produtos

+

Na soma dos produtos iremos encontrar uma equação booleana que possui a seguinte forma:

+
 X = ( . . . ) + ( . . . ) + ... + ( . . . )
+       ----- 
+         |
+         | = '1'
+
+

Nesse método, precisamos encontrar as linhas da tabela verdade que resultam em uma saída '1' (Verdadeira) e invertendo (ou não) as entradas fazendo com que o termo ( . . . .) resulte em '1' para a linha em questão.

+

Produto das somas

+
 X = ( + + + ) . ( + + + ) . ... . ( + + + )
+       -----
+         |
+         | = '0'
+
+

Nesse método, precisamos encontrar as linhas da tabela verdade que resultam em uma saída '0' e invertendo (ou não) as entradas fazendo com que o termo ( . . . .) resulte em '0' para a linha em questão.

+
+

Example

+

+
+
+

Exercise 8

+
+

Qual forma é a mais adequada para tabela verdade em questão?

+

+
+
+ + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+

Exercise 9

+
+

Qual forma é a mais adequada para tabela verdade em questão?

+

+
+
+ + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+

Exercise 10

+
+

Qual equação representa a tabela verdade?

+

+
+
+ + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+

Exercise 11

+
+

Qual equação representa a tabela verdade?

+

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+
+
+
+
+

Simplificação

+

Existem duas formas bastante populares de simplificar uma equação booleana: algébrica ou via mapa de Karnaugh. Veremos as duas com mais detalhes.

+

Simplificação algébrica

+

Na simplificação algébrica iremos utilizar as seguintes propriedades de lógica booleana para nos ajudar a simplificar uma equação:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
PropriedadeOperação
Lei da IdentidadeA = A
\(\bar{A} = \bar{A}\)
Lei da ComutatividadeA . B = B . A
A + B = B + A
Lei da AssociatividadeA . (B . C) = A B C
A + (B + C) = A + B + C
Lei da IdempotênciaA . A = A
A + A = A
Lei do Complemento Duplo\(\overline{\overline{A}} = A\)
Lei da Complementariedade\(A \, \overline{A} = 0\)
\(A + \overline{A} = 1\)
Lei da IntersecçãoA . 1 = A
A . 0 = 0
Lei da UniãoA + 1 = 1
A + 0 = A
Lei da DistributividadeA . (B + C) = (A . B) + (A . C)
A + (B . C) = (A + B) (A + C)
Teorema de DeMorgan\(\overline{A \, B} = \bar{A} + \bar{B}\)
\(\overline{A + B} = \bar{A} \, \bar{B}\)
+
+

Explicação da tabela

+

Para essas simplificações nós usaremos as propriedades das operações básicas de álgebra booleana, representada na tabela anterior. As leis da identidade, comutatividade, associatividade e distributividade são bem similares ao que já fazemos normalmente em expressões matemáticas. A idempotência mostra que um AND ou OR com duas variáveis é exatamente a mesma variável. A lei do complemento duplo mostra que se negarmos duas vezes uma variável, teremos a mesma variável. A lei da complementariedade já mostra que fazermos um AND com a negação da mesma variável acabaremos com zero, ou seja, 0 vezes 1 ou 1 vezes 0 sempre dará zero. Já com o OR é o oposto e sempre teremos 1 como resposta. Na lei da interseção temos que uma variável vezes 1 é sempre ela mesma, e se for vezes 0, acabara zerando o resultado. Já a lei da união diz que uma variável mais um é sempre um, e uma variável mais zero é a própria variável. O teorema de DeMorgam é bem interessante, pois mostra uma propriedade bem peculiar da álgebra booleana, no caso o conjunto de A vezes B negado, é o mesmo que A negado, mais B negado, e da mesma forma A negado mais B negado é igual ao A vezes B, e esse resultado negado.

+
+

Para simplificarmos uma equação, aplicamos as propriedades da tabela anterior a fim de encontrarmos uma equação que:

+
    +
  1. Tenha uma forma mais explicita de sua propriedade
      +
    • exe: \(A . B + A . C\) -> \(A (B + C)\)
      • +
    +
    2. +
  2. Minimize o uso de 'portas lógicas'
      +
    • exe: \((A . B) . C + A . B . D\) -> \((A . B)(C + D)\)
      • +
    +
    3. +
  3. Elimine minimize as entradas necessárias
      +
    • exe: \(( (A + \overline{A}).B)\) -> \(B\)
      • +
    +
    4. +
+
+
+
+
+
+

Exemplos

+
+

Exemplo 1

+

+
+
+

Exemplo 2

+

+
+
+

Exemplo 3

+

+
+
+

Tip 1

+

O vídeo a seguir possui as resoluções de forma detalhada:

+

+
+

Mapa de Karnaugh (MK)

+

A simplificação por mapa de Karnaugh é uma técnica visual de encontrarmos uma equação reduzida, porém para isso precisamos primeiro:

+
    +
  1. Gerar a tabela verdade
    2. +
  2. Gerar o mapa de Karnaugh
    3. +
  3. Criar os grupos
    4. +
  4. Gerar as equações
    5. +
+
+ +
+

2. Criando o Mapa

+

O mapa pode ser criado para N entradas, mas só iremos tratar nesse curso sistemas de 2, 3 ou 4 variáveis (entradas). A seguir exemplos do mapa para 2, 3 e 4 entradas:

+

+

Para criar o mapa basta seguir a receitinha anterior, note que a sequência das entras: AB e CD é da forma:

+
     __ _      _
+     AB AB AB AB
+     -----------
+AB \ 00 01 11 10
+
+

e não:

+
AB \ 00 01 10 11
+
+

Como seria mais lógico (já que em binário: 00 = 0; 01 = 1; 10 = 2; 11 = 3). Porém o mapa de Karnaugh assume que as variáveis estão ordenadas na forma de código gray, onde um bit é alterado por vez!

+

+
+

Warning

+

Colocar qualquer sequência na criação do mapa é um dos erros mais comuns dos anos anteriores!

+
+
+

Tip 2

+

Podemos começar a sequência com qualquer combinação, se seguirmos a ordem de só mudar um bit por vez, exemplo:

+
AB \ 11 10 00 01
+
+
AB \ 01 11 10 00
+
+
+
+

Exercise 12

+
+

Qual mapa de K. foi montado certo?

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+

Exercise 13

+
+

Qual mapa de K. foi montado certo?

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+
+
+
+
+

3. Grupos

+

No MK podemos agrupar '1's na quantidade de: \(2^n\), onde n=0,1,2,3, ou seja, grupos de: 1, 2, 4, 8, ..., o agrupamento só pode ser feito na vertical ou horizontal, nunca na diagonal.

+

+
+

Tip 3

+
    +
  • Os grupos podem se sobrepor!
    • +
  • Agrupar sempre na maior quantidade possível (2, 4, 8, ...)
    • +
+
+

Devemos agrupar sempre na maior quantidade possível! A seguir exemplos do que não deve ser feito!

+

+
+

Note

+

Não agrupar na maior quantidade de uns possível impacta em não obter a equação reduzida.

+
+

Podemos pensar no MK não como sendo uma tabela plana, mas sim uma superfície mapeada em uma esfera, logo as pontas estão conectadas. Com isso podemos criar grupos nas situações a seguir:

+

+
+

Tip 4

+

O agrupamento no mapa de Karnaugh só pode ser realizado quando juntamos uns que estão a um bit de distância. Essa é a razão de não podermos juntar na diagonal.

+
  AB  00   01   11   10
+CD \---------------------
+00 | 0000 0100 1100 1000
+10 | 0010 0110 1110 1010 
+11 | 0011 0111 1111 1011
+10 | 0010 0110 1110 1010
+
+

Note que no exemplo anterior se juntarmos duas possibilidades na horizontal (as duas primeira):

+
 ---------
+[0000 0100]
+ ---------
+
+

Apenas o bit referente a entrada B muda. Mas se considerarmos a diagonal:

+
 ----
+[0000 
+     0110]
+     ----
+
+

Temos duas mudanças de bit, a da entrada B e a da entrada C, isso não pode!

+

O ultimo caso são os cantos, por exemplo:

+
----              ----
+0000]            [1000
+----              ----
+
+

Nesse caso apenas o bit A muda, logo podemos juntar!

+

Um caso que não pode juntar são as extremidades:

+
----
+0000]
+----
+                   ----
+                  [1010
+                   ----
+
+

Nesse caso A e C mudam!

+
+
+

Exercise 14

+
+

Qual agrupamento é o mais correto?

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+

Exercise 15

+
+

Qual agrupamento é o mais correto?

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+

.

+
+
+
+
+
+
+
+

4. Gerando as equações

+

Gera-se uma equação por agrupamento, cada grupo irá fornecer um componente na forma da equação da Soma Dos Produtos: (. . . ) + (. . . ). O truque é identificar no grupo quais são as variáveis que assumem todas as possibilidades.

+
+

Exemplo 1

+

+

Nesse caso, a variável B pode assumir tanto 0 quanto 1 para A fixo em 0, para o grupo em questão as entradas A e B são:

+

AB: 00
+AB: 01
+
+A equação feita via a tabela verdade seria:

+

\(\bar{A}.B + \bar{A} . \bar{B}\) que pode ser reduzida para \(\bar{A} (\bar{B} + B)\) e então para: \(\bar{A}\)

+

O mapa de Karnaugh já nos fornece o resultado de forma direta!

+
+
+

Exemplo 2

+

+

Nesse caso, a variável A pode assumir tanto 0 quanto 1 para B fixo em 0, ou seja, A não impacta nesse grupo.

+
+
+

Exemplo 3

+

+

Aqui temos um caso particular, para todas as combinações de entrada A e B a saída é sempre 1, logo essa equação é sempre verdadeira: \(F = 1\).

+
+
+

Exemplo 4

+

+

Nesse exemplo não foi possível agrupar uns em maior quantidade, logo, não iremos conseguir obter um resultado melhor que a tabela verdade. Nenhuma variável é descartável.

+
+
+

Exemplo 5

+

+

Nesse caso criamos dois grupos um na horizontal outro na vertical. Cada grupo irá gerar um termo da equação na forma da SoP.

+
+
+

Casos extras

+

+
+ + +
+ + +
+
+
+ + +
+
+
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-Aritmetica-Binaria-HW/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-Aritmetica-Binaria-HW/index.html new file mode 100644 index 00000000..0cabbf9f --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-Aritmetica-Binaria-HW/index.html @@ -0,0 +1,1162 @@ + + + + + + + + + Teoria Aritmetica Binaria HW - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Teoria
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Aritmética Binária - HW

+
    +
  • Conteúdo: hald-adder/ full-adder/ somador
    • +
+
+

Tip 1

+

Esse conteúdo está no cap. 2 do livro texto da disciplina The Elements of Computing Systems.

+
+

Precisamos lembrar que nosso objetivo principal é a criação de um hardware capaz de operar com números binários. Nessa teoria iremos analisar algumas técnicas de realizar o hardware necessário para realizar operação de soma binária entre dois vetores. Para isso iremos definir dois componentes: Half-Adder e o Full-Adder.

+

half-adder (HAD)

+

Half-Adder (HAD) é um circuito digital capaz de somar dois bits (a e b), tem como resultado o valor da soma e do carry, como ilustrado a seguir:

+
        ------
+  a -->|      |--> Soma
+       |  HA  |
+  b -->|      |--> Carry
+        ------
+
+

O HAD possui a seguinte tabela verdade:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
abCarry (out)Soma (out)
0000
0101
1001
1110
+

E é implementado em hardware da seguinte maneira:

+

+
+

Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Adder_(electronics)

+
+

full-adder (FAD)

+
+ +
+

Full-adder é um componente digital capaz de somar três vits (a, b e c) e possui como saída o valor da soma e do carry resultante da operação. A seguir um diagrama de blocos de um FAD:

+

+
+

Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Adder_(electronics)

+
+

O FAD possui a seguinte tabela verdade:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
abcCarry (out)Soma (out)
00000
00101
01001
01110
10001
10110
11010
11111
+

E é implementado da seguinte maneira em portas lógicas:

+

+
+

Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Adder_(electronics)

+
+
+

Tip 2

+

Você deve ser capaz de encontrar esses circuitos analisando a tabela verdade e simplificando via Mapa de K.

+

+

Note que existem duas abordagens para representar o Carry_out: A.B+A.C+B.Ce A.B+C(A xor B)

+
+

Fonte: (2011) Fundamentals of Digital and Computer Design with VHDL, pg 199.

+
+
+

Somador

+
+ +
+

Utilizando o FAD somos capazes de realizar um somador de dois vetores binários. Para isso, teremos que utilizar um full-adder para cada bit desse nosso vetor.

+

Por exemplo: se formos criar um Somador capaz de somar dois vetores de 4bits, necessitamos utilizar 4 FAD para isso com a ligação descrita a seguir:

+

+
+

Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Adder_(electronics)

+
+

Nesse diagrama, estamos realizando a soma ente os vetores A(3 downto 0) e B(3 downto 0) que resulta em um outro vetor S(3 downto 0) e um carry C4.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-Aritmetica-Binaria/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-Aritmetica-Binaria/index.html new file mode 100644 index 00000000..642da5bf --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-Aritmetica-Binaria/index.html @@ -0,0 +1,1354 @@ + + + + + + + + + Teoria Aritmetica Binaria - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Teoria
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Aritmética Binária

+
    +
  • Conteúdo: Complemento de um/ Complemento de dois/ Ponto fixo/ Soma binária/
    • +
+
+ +
+

Podemos utilizar números binários para codificar qualquer tipo de dado, como vimos na teoria de dados digitais. Mas ainda não sabemos como utilizar números binários para representar: números inteiros que possam ser negativos e números reais fracionados (exemplo: -15; 1,032; -0,0001; 10001231231).

+

Essa teoria irá tratar desses temas e também da parte referente a operações com números binários (soma e subtração).

+

Soma binária

+
+ +
+

A soma binária é realizada de maneira similar a soma de decimais, só que precisamos reforçar que 1+1 em binário (esse + é de soma não de OR), resulta em 10, o 1 do estouro e que passa para a próxima casa é chamado de carry. Esse carry é similar ao vai um em uma soma decimal, por exemplo: quando somamos em decimal 9 + 3 o resultado é 12 (10 + 2).

+
+

Exemplos a seguir consideram

+
    +
  • Palavras binárias com 8 bits
    • +
  • Números inteiros positivos
    • +
+
+
+

Tip 1

+
    +
  • 01 + 01 = 10
    • +
  • 01 + 01 + 01 = 11
    • +
  • 10 + 10= 100
    • +
+
+
    +
  • 0xAA + 0x55 = 0xFF
    • +
+
                          : Carry
+     1 0 1 0 1 0 1 0      : A 
+     0 1 0 1 0 1 0 1 +    : B
+     ---------------  
+     1 1 1 1 1 1 1 1      : Resultado (A+B)
+
+
    +
  • 0xAA + 0x55 = 0xFF
    • +
+
                          : Carry
+     1 0 1 0 1 0 1 0      : A 
+     0 1 0 1 0 1 0 1 +    : B
+     ---------------  
+     1 1 1 1 1 1 1 1      : Resultado (A+B)
+
+
    +
  • 0x2B + 0x57 = 0xFF
    • +
+
     1 1 1 1 1 1 1        : Carry
+     0 0 1 0 1 0 1 1      : A 
+     0 1 0 1 0 1 1 1 +    : B
+     ---------------  
+     1 0 0 0 0 0 1 0      : Resultado (A+B)
+
+

Precisamos entender que cada bit deve ser armazenado em hardware! Um sistema com 8 bits não consegue armazenar 9 bits, e se houver um estouro no último bit essa informação será perdida.

+
+

Note

+

Os bits são armazenados na memória, as memórias armazenam vetores de bits. +Computadores reais não possuem memória infinita e nem largura de bits infinita.

+
+
    +
  • 0x80 + 0x80 = 0x100, mas resulta em 0x00 por conta do somador ser 8 bits:
    • +
+
carry é perdido
+   x
+    \
+     1 0 0 0 0 0 0 0 
+     1 0 0 0 0 0 0 0 +
+     ---------------
+     0 0 0 0 0 0 0 0
+
+
    +
  • 0x03 + 0x81 = 0x84
    • +
+
               1 1        : carry (vai um)
+                  \       
+     0 0 0 0 0 0 1 1 
+     1 0 0 0 0 0 0 1 +
+     ---------------
+     1 0 0 0 0 1 0 0    
+
+

Complemento de um

+
+

Warning

+

Forma errada/ não usual de armazenar números sinalizados (+, -)

+
+
+

Exemplos a seguir consideram

+
    +
  • Palavras binárias com 8 bits
    • +
  • Números inteiros positivos
    • +
+
+

No complemento de um, utilizamos a casa/bit mais significativa de um vetor de bits para representar se o número é positivo (0) ou negativo (1). Exemplo (utilizando 8 bits):

+
    +
  • Valor +1 em binário, com complemento de 1
    • +
+
    00000001
+    ^
+    | indica que o valor é positivo
+
+
    +
  • Valor -1 em binário, com complemento de 1
    • +
+
    10000001 
+    ^
+    | indica que o valor é negativo
+
+

O problema do complemento de 1 é que:

+
    +
  • Possuímos duas representações para o valor 0: 00000000 e 10000000
    • +
  • +

    Operações de soma não funcionam corretamente entre os dois números codificados em complemento de um.

    +
    • +
  • +

    Exemplo: 1 - 1 = -2 e não 0

    +
    • +
+
                 1        : carry (vai um)
+                  \       
+     0 0 0 0 0 0 0 1      : +1
+     1 0 0 0 0 0 0 1 +    : -1
+     ---------------
+     1 0 0 0 0 0 1 0      : -2 e não 0 
+
+
+

Tabela com 3 bits

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
DecimalBinário em complemento de 1
3011
2010
1001
0000 / 100
-1101
-2110
-3111
+
+

Complemento de 2

+
+ +
+

O complemento de dois é uma outra maneira de representar números sinalizados com bits, essa técnica possui alguams vantagens:

+
    +
  • Uma única representação para o valor 0: 0000
    • +
  • A operação de soma/ subtração funciona corretamente!
    • +
  • O bit mais significativo indica se a palavra é positiva (0) ou negativa (1).
    • +
+

Para obter um número positivo ↔ negativo nessa notação é necessário seguir os seguintes passos:

+
    +
  1. Escreva o valor em binário (positivo)
    2. +
  2. Inverter todos os bits (not bit a bit) da palavra original
    3. +
  3. +

    Somar o valor 1 a palavra invertida.

    +
    4. +
  4. +

    Exemplo: -3 = 11111101

    +
    5. +
+
     0 0 0 0 0 0 1 1      : 3
+    -----------------------
+     1 1 1 1 1 1 0 0      : not bit a bit da palavra original
+     0 0 0 0     + 1      : Soma um a palavra invertida
+    -----------------------
+     1 1 1 1 1 1 0 1  <-- -3 em complemento de 2       
+
+
    +
  • Exemplo: -5 = 111111011
    • +
+
    0 0 0 0 0 1 0 1      : 5
+    -----------------------
+    1 1 1 1 1 0 1 0      : not bit a bit da palavra original
+    0 0 0 0 0 0 0 1 +    : Soma um a palavra invertida
+    -----------------------
+    1 1 1 1 1 0 1 1  <-- -5 em complemento de 2
+
+
    +
  • Exemplo (com 4 bits para simplificar): -9 (não funciona porque não cabe)
    • +
+
(exemplo com 4 bits!)
+
+     1 0 0 1      : 9
+     0 1 1 0      : not bit a bit da palavra original
+         + 1      : Soma um a palavra invertida
+     0 1 1 1    <-- 7 !! (não funcionou)
+     ^
+     | não funcionou =(
+
+

O exemplo anterior não funciona pois faltam bits para representar o valor -9, para isso seria necessário 5 bits e não 4 como no exemplo.

+
+

Tabela com 3 bits

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
DecimalBinário em complemento de dois
3011
2010
1001
0000
-1111
-2110
-3101
-4100
+
+

Multiplicação/ Divisão por múltiplo de 2

+
+

Assumindo

+
    +
  • Um número positivo
    • +
+
+

Em binário, para multiplicar uma palavra (positiva) por 2 basta rotacionar todos os bits uma casa para esquerda. Para dividir por 2 basta rotacionar todos os bits uma vez para direita (sempre colocando 0 no bit que entra e desaparecendo com o bit que sai).

+

Exemplos a seguir:

+
    +
  • 2 x 1 (00000001) = 2 00000010
    • +
+
      <-- 1x 
+    00000001 => 00000010
+
+
    +
  • 2 x 4 (00000100) = 8 00001000
    • +
+
      <-- 1x 
+    00000100 => 00001000
+
+
    +
  • 9 (00001001) / 2 = 4 00000100
    • +
+
1x --> 
+    00001001 => 00000100
+
+
+

Note

+

A divisão de 9/2 retorna um número inteiro. Isso se dá devido a técnica só funcionar com números inteiros.

+
+

Essa técnica de rotacionar vale para múltiplos de 2, se deseja multiplicar/dividir por M, onde M é um múltiplo de 2 (M=Nx2), é necessário rotacionar o vetor de bits N vezes:

+
    +
  • exemplo: 4 x 1 (00000001) = 00000100
    • +
+
      <-- 2x 
+    00000001 => 00000100
+
+

Ponto fixo

+

Ponto fixo é uma das técnicas de representação de números fracionados em binário, nessa notação fixasse quantos bits serão utilizados para a parte inteira e quantos serão utilizados para a fração. É aplicado o mesmo conceito dos números decimais, as casas a direita do ponto possuem peso na ordem 2^-n.

+

Vamos pegar como exemplo o valor 26.5, e assumindo que estamos trabalhando com uma palavra de 8 bits onde o ponto está localizado no bit 3: XXXXX.YYY.

+

Nesse caso, cada casa binária possui o peso a seguir:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
2^52^42^32^22^12^02^-12^-22^-3
321684210.50.250.125
+

Para construirmos o valor 26.5 basta selecionarmos os bits que somados dão esse valor:

+

011010100 : 0*32 + 1*16 + 1*8 + 0*4 + 1*2 + 0*1 + 1*0.5 + 0*0.025 + 0*0.125 = 26.5

+

A questão dessa notação é que uma vez escolhido onde o ponto vai estar localizado (projeto de hardware) não da para mudar depois, se o número a ser armazenado é apenas fração, perdemos muitos bits sem uso com a parte inteira, o que faz possuirmos menor resolução.

+

A solução para isso é a notação de ponto flutuante - IEEE 754 vocês vão ver isso na disciplina de Sistemas Hardware Software do 5s).

+

Ponto flutuante

+

Ponto flutuante é uma outra notação na qual é possível representar números racionais digitalmente (binário), nessa técnica a vírgula não é fixa, e a notação +pode se adequar para armazenar números muito trandes ou muito pequenos. No entanto, existe um custo computacional mais elevado envolvido nisso.

+

Processadores modernos possuem um hardware (ULA) dedicada a realizar operações em +ponto flutuante, normalmente usando o padrão IEEE 754.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-Assembler-SymbolTable/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-Assembler-SymbolTable/index.html new file mode 100644 index 00000000..b3739e2c --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-Assembler-SymbolTable/index.html @@ -0,0 +1,1128 @@ + + + + + + + + + Teoria Assembler SymbolTable - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Teoria
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Tabela de Símbolos

+

O Z01 possui alguns símbolos definidos para facilitar o desenvolvimento de um programa em assembly, por exemplo, não é preciso saber de cor que o LCD começa no endereço 16384, basta usarmos o símbolo SCREEN no código que o mesmo será substituído pelo valor 16384. Além de facilitar o desenvolvimento, possibilita uma maior portabilidade já que o compilador que é encarregado de substituir o valor, se o endereço uma maior portabilidade do código.

+

Símbolos padrões

+

Esse são os símbolos que são definidos estaticamente, sempre devem existir. Eles indicam um endereço da memória RAM. Exemplo :

+
leaw $LED, %A
+movd %D, (%A)
+
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
SimbEndereço
R0-R150-15
SP0
LCL1
ARG2
THIS3
THAT4
SCREEN16384
LED21184
SW21185
+

Labels

+

São os símbolos que indicam um endereço da memória ROM, são utilizados pelas operações de salto para indicar o seu destino :

+
LOOP:
+leaw $LOOP, %A
+jmp
+
+

Endereços de memória

+

São endereços de memória criados automaticamente pelo assembler, será utilizado pela VM e futuramente pelo compilador para alocar variáveis no START_RAM_ADDRESS computador. Funciona da seguinte maneira :

+
leaw $var, %A    
+movw %D, (%A)
+
+

O Assembler deve alocar um endereço automaticamente ainda não utilizado para var0, o valor a ser alocado é a partir do endereço 16 da RAM.

+ + + + + + + + + + + + + +
Simbvalor
var016
+

O nome da variável pode ser qualquer uma, desde que não repita um nome de label.

+

Exemplo

+

Vamos supor o código (que não faz nada coerente) a seguir:

+
 0:    leaw $x, %A
+ 1:    movw $1, (%A)
+ 2:  LOOP:
+ 3:    leaw $UPDATE, %A
+ 4:    je %D
+ 5:    nop
+ 6:    leaw $temp, %A
+ 7:    movw (%A), %A
+ 8:    addw %A, %S, %S
+ 9:    decw %D
+10:    leaw $LOOP, %A
+11:    jmp
+12:    nop
+13:  UPDATE:
+14:    leaw $3, %A
+15:    movw %S, (%A)
+16:  END:
+17:    leaw $END, %A
+18:    jmp
+19:    nop
+
+

A tabela de símbolos gerada deve ser:

+
|Símbolos    |  Valor |
+|------------|--------|
+| R0         |      0 |
+| R1         |      1 |
+| ...        |    ... |
+| R15        |     15 |
+| SP         |      0 |
+| LCL        |      1 |
+| ARG        |      2 |
+| THIS       |      3 |
+| THAT       |      4 |
+| SCREEN     |  16384 |
+| LED        |  21184 |
+| SW         |  21185 |
+|------------|--------|
+| x          |     16 |
+| y          |     17 |
+| LOOP       |      2 |
+| UPDATE     |     12 |
+| END        |     14 |
+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-Assembler/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-Assembler/index.html new file mode 100644 index 00000000..0be12841 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-Assembler/index.html @@ -0,0 +1,1087 @@ + + + + + + + + + Teoria Assembler - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Teoria
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Assembler

+
+

EDSAC

+

O EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) é creditado como um dos primeiros computadores a utilizar um Assembler.

+

+
+

https://people.cs.clemson.edu/~mark/edsac.html

+
+
+
+

Grace Hopper

+

Foi uma das primeiras pessoas a programar os computadores Mark I, Mark II, Mark III, UNIVAC I e UNIVAC II o que tornou ela uma das grandes pioneiras da computação e seus trabalhos influenciaram futuras gerações. Ela desenvolveu compiladores como o A-O e B-O que levaram ao desenvolvimento do COBOL, que foi usada durante muito tempo em diversos sistemas computacionais e ainda hoje, possui uso em sistemas críticos de governos e instituições financeiras ao redor do mundo.

+

Também um fato curioso, é que o primeiro bug de computadores se atribui a ela, no caso ela encontrou uma mariposa preso a um relay do Mark II que interrompeu uma execução de um programa dela.

+

+
+

https://en.wikipedia.org/wiki/Grace_Hopper

+
+
+

Linguagens Assembly são as representações simbólicas dos comandos binários do computador (linguagem de máquina), facilitando o desenvolvimento de programas. Essa é uma linguagem que chamamos de baixo nível, ou seja, ela não é tão sofisticada como uma linguagem Java onde os comandos abstraem o hardware, e não possuem uma relação direta com o hardware. Em geral instruções Assembly são convertidas diretamente para uma instrução de linguagem de máquina.

+

Podemos dizer que é um mapeamento um para um, assim cada instrução Assembly vira uma instrução de máquina.

+

O que um assembler faz?

+

+
+

Assembler

+

Em português é conhecido como montador.

+
+

As CPUs tem suas linguagens máquinas, que são descritas pelas sequências de bits, ou seja, seus 0s e 1s. O assembly é um formalismo que permite a criação dos programas em uma linguagem mais humanamente tratável, porém os computadores não conseguem executar diretamente esse tipo de instrução, uma série de tratamentos e conversões são necessárias e o que o Assembler faz é justamente traduzir essa linguagem de mnemônicos para os códigos binários da arquitetura em questão, ou seja, os 0s e 1s que o computador consegue diretamente executar.

+
+

Tip 1

+

Os Assemblers presentes nos sistemas operacionais disponíveis são normalmente o NASM para a sintaxe intel e o GAS para a sintaxe AT&T, mas podem haver variações.

+

http://www.ibm.com/developerworks/library/l-gas-nasm/

+
+

Etapas de montagem

+

O montador proposto nesse curso tem as seguintes etapas:

+
    +
  1. Abrir arquivo
    2. +
  2. Análise sintática
    3. +
  3. Parsing (Tabela de Símbolos)
    4. +
  4. Geração de código (code)
    5. +
+

Análise Sintática

+

O assemble faz a análise sintática (parsing) dos arquivos, identificando cada sequencia de caracteres, e posteriormente gerando os códigos binários para uma determinada arquitetura.

+

Fazer o Parsing significa detectar cada símbolo para determinar a estrutura sintática de uma expressão, que é escrita de acordo com as regras de uma determinada gramática. Para analisar essa expressão, você tem que dividi-la no que chamamos de tokens:

+

+

Símbolos

+

Uma das dificuldades em se programar em Assembly está relacionada ao gerenciamento de memória, ou seja, como saber em que endereço de memória devemos armazenar um valor ou para qual endereço realizar um salto, ou seja, um JUMP, ou Branching.

+

Para isso podemos usar referências simbólicas nos programas para endereçar memórias físicas no computador. Usamos uma variável como em linguagens de alto nível e esses símbolos são posteriormente convertidos em números pelo Assembler.

+
leaw $END, %A
+
+

Para as variáveis de valores podemos escolher endereços seguindo alguma regra, que posteriormente podem ser recuperados e armazenados em uma tabela que relaciona o nome ao valor.

+
leaw $var1, %A
+movw %D, (%A)
+
+

Já para os saltos, como a tradução do Assembly é direta, ou seja, as instruções em Assembly se mapeiam em instruções em linguagem de máquina como uma função bijetora, A tabela de símbolos pode ser usada para localizar onde estão marcados os marcadores que vamos chamar aqui de Labels e também armazenar na memória.

+

Finalmente vale ressaltar que a tabela de símbolos muitas vezes vem com uma série de símbolos pré definidos, que podem acessar posições de memória padronizadas para algo específico da arquitetura.

+
leaw $R0, %A
+leaw $LED, %A
+
+

O programa assembler varre o código em busca desses símbolos e cria uma tabela relacionando o seu nome a um valor que pode ser convertido em binário:

+

+

Sempre que o assembler encontrar um símbolo, ele consulta essa tabela em busca do valor associado a ele.

+

Geração de código

+

O assembler necessita ler os opcodes e transformar em linguagem de máquina. É essa etapa que irá realmente criar uma saída binária. A geração de código deve identificar o tipo do comando que está sendo executado, os seus parâmetros e símbolos e então gerar a saída binária com base no instruction set de referência.

+

+

Ferramental do curso

+

Desenvolvemos no projeto E-Assembly uma série de programas escritos em nasm, mas você já parou para pensar como esses programas são montados? Quando vocês executam o script ./testeAssembly.py algumas coisas acontecem:

+
    +
  1. O script abre o arquivo de configurações de teste: config.txt e busca quais módulos nasm deve compilar
    2. +
  2. Para cada arquivo .nasm encontrado é chamado um programa em java que é o assembler, exemplo:
    3. +
+
+
+
+
$ java -jar ~/Z01-Tools/jar/Z01-Assembler.jar -i ./src/add.nasm -o /bin/add.hack
+
+
+
+
$ ./bits.py assembler from-nasm sw/assembly/add.nasm add.hack
+
+
+
+
+
+

Tip 2

+

Experimente você rodar esse comando e ver o que ele gera de output.

+
+

O programa em Java está dentro da pasta Z01-Tools/jar na raiz do usuário de vocês no linux. Esse programa em Java implementa o Assembler, e gera para cada nasm passado um executável.

+

O script de teste não para por aí, ele precisa agora pegar esse executável, junto com os testes e jogar no Hardware, executar e pegar o resultado.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-Assembly/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-Assembly/index.html new file mode 100644 index 00000000..366b4b04 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-Assembly/index.html @@ -0,0 +1,977 @@ + + + + + + + + + Teoria Assembly - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
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+ + + + + + + +
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  • +
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ASM - Assembly

+

Assembly é a linguagem de programação mais próxima do hardware, nela cada linha de código é traduzida diretamente para um linha do executável (código binário).

+

Para mais informações sobre o assembly utilizado no curso acesse a página: Z01 ➡️ Resumo Assembly.

+

Exemplo:

+
INICIO:
+      leaw $0, %A
+      movw %A, %D                   ; Carrega 0 em S
+
+ADD:                                  ; Label para saltar
+      incw %D                       ; Incrementa S
+      leaw $ADD, %A                 ; Carrega endereço do label ADD
+                                    ; (3 no caso)
+      jmp                           ; Salto incondicional
+      nop                           ; No-Operation
+                                    ; (necessário após jump)
+
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+ + +
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+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-CMOS/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-CMOS/index.html new file mode 100644 index 00000000..91a94f28 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-CMOS/index.html @@ -0,0 +1,1039 @@ + + + + + + + + + Teoria CMOS - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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  • Teoria
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Lógica CMOS (Complementary Metal–Oxide–Semiconductor)

+
    +
  • Conteúdo: CMOS
    • +
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Estudando
Bibliografia
[Cap7. FLOYD, 2005]
[Cap8. TOCCI, 2011]
+
+

Tip 1

+

Mais informações em: https://en.wikipedia.org/wiki/CMOS

+
+

Transistores MOS

+

Os transistores MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor) são os mais utilizados nos circuitos integrados analógicos e digitais, sendo que seu princípio básico foi proposto por Julius Edgar Lilienfeld em 1926. Mas, foi só em 1960 que esse transistor foi produzido. Seu princípio de funcionamento de baseia na presença de um capacitor MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) que controla a quantidade de cargas na região semicondutora, chamada de canal. Os transistores MOS podem ser classificados de acordo com o portador de cargas: transistor nMOS onde a corrente é conduzida por elétrons e transistor pMOS onde a corrente é conduzida por lacunas. Para que esses dispositivos operem como chave, é necessária a aplicação de uma tensão de forma a atrair os portadores de corrente. Assim, no nMOS uma tensão positiva entre porta e fonte atrai elétrons para o canal, enquanto que no pMOS uma tensão negativa entre porta e fonte deve ser aplicada para atrair cargas positivas para a região do canal.

+

Tecnologia CMOS

+

A tecnologia CMOS (Complementary MOS) é um tipo de processo de fabricação criado na década de 60, que utiliza pares simétricos e complementares de nMOS e pMOS para realizar funções lógicas. Para a análise dos circuitos lógicos CMOS, pode-se considerar que quando a tensão na porta de um nMOS foi positiva, ele se comporta como uma chave fechada e, quando a tensão for nula, se comporta como uma chave aberta. Para o pMOS, o comportamento é oposto: se comporta como chave fechada para a tensão nula e aberta para a tensão positiva.

+

Lógica NOT

+

+

Quando ambos os transistores estão ligados em série como apresentado na figura, ao se aplicar uma tensão de entrada positiva, o nMOS (transistor inferior) se comporta como chave fechada enquanto o pMOS (transistor superior) se comporta como chave aberta. Assim, a tensão na saída será nula. Ao se aplicar uma tensão de entrada nula, o nMOS passa a se comportar como chave aberta enquanto o pMOS se comporta como chave fechada. Assim, a tensão na saída será positiva. Pode-se observar que o circuito opera como um inversor.

+

Lógica NAND

+

+

Para formar a porta lógica NAND, dois transistores nMOS são ligados em série enquanto que dois pMOS são ligados em paralelo. A análise pode ser feita de mesma forma que para o circuito inversor.

+

Lógica NOR

+

+

Para formar a porta lógica NOR, dois transistores pMOS são ligados em série enquanto que dois nMOS são ligados em paralelo. A análise pode ser feita de mesma forma que para o circuito inversor.

+

As demais porta lógicas podem ser criadas a partir dessas fundamentais.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-Componentes/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-Componentes/index.html new file mode 100644 index 00000000..8155ed3a --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-Componentes/index.html @@ -0,0 +1,1565 @@ + + + + + + + + + Teoria Componentes - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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  • Teoria
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Componentes Digitais

+

Aqui iremos alguns dos inúmeros componentes combinacionais +(não precisam de clock) que são utilizados no desenvolvimento de circuitos digitais e que serão usados na disciplina.

+

portas lógicas

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+
+
+
+
S <= A and B;
+S <= A nand B; S <= not (A and B)
+S <= A or B;
+S <= A nor B;  S <= not (A or B);
+S <= A xor B;
+S <= (not A);
+
+
+
+
S = A and B
+S = not (A and B)
+S = A or B
+S = not (A or B)
+S = A ^ B
+S = not B
+
+
+
+
+

Multiplexado (mux)

+

+
+

fonte wikipedia: Schematic of a 2-to-1 Multiplexer. It can be equated to a controlled switch.

+
+
+
+
+
entity mux is port(
+    in0 : in  std_logic;
+    in1 : in  std_logic;
+    sel : in  std_logic;
+    o : out std_logic);
+end entity;
+
+
+
+
@block
+def mux2Way(in0, in1, sel, o):
+    @always_comb
+    def comb():
+        if sel == 0:
+            o.next = in0
+        else:
+            o.next = in1
+    return comb
+
+
+
+
+

O mux como é chamado o Multiplexador é um componente que possui n entradas e uma saída q, um sinal chamado de seletor sel seleciona qual entrada irá ser copiada para a saída.

+

As entradas n e a saída q podem ser binárias ou vetor de tamanho m.

+

A seguir uma tabela verdade para um mux de 2 entradas:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
in 0in 1Selout
1X01
X010
0X00
X111
+
+

Note

+

A tabela verdade do mux de 2 entradas possuir 2^3 linhas (o seletor conta como entrada), totalizando 8 linhas. Porém para simplificar, utilizamos o X que significa tanto faz (0 ou 1), logo cada linha que possui X seria expandida para duas linhas.

+
+
+

Tip 1

+

O tamanho do seletor deve ser um numero inteiro: \(log2(size(n))\).

+
| Quantidade de entras | Tamanho do seletor |
+|  ------------------- | ------------------ |
+|                    2 |                  1 |
+|                    3 |                  2 |
+|                    4 |                  2 |
+|                    5 |                  3 |
+|                    8 |                  3 |
+
+
+

Demutiplexador (demux)

+

É similar com o mux só que possui uma entrada in e n saídas q, o demux conecta a entrada a alguma das saídas, sendo controlado pelo seletor.

+

+
+

fonte wikipedia: Schematic of a 1-to-2 Demultiplexer. Like a multiplexer, it can be equated to a controlled switch.

+
+
+
+
+
entity demux is
+port(
+        in0   : in  std_logic;
+        sel   : in  std_logic;
+        out0  : out std_logic;
+        out1  : out std_logic
+);
+end entity;
+
+
+
+
@block
+def deMux2Way(in0, sel, out0, out1):
+    @always_comb
+    def comb():
+        if sel == 0:
+            out0.next = a
+            out1.next = 0
+        else:
+            out0.next = 0
+            out1.next = a
+    return comb
+
+
+
+
+

A entrada in e a saída q podem ser binárias ou de vetorer de tamanho m.

+

A seguir uma tabela verdade para um demux de 2 saídas:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
inSelout 0out 1
1010
1101
0100
0000
+

Enconders

+

Enconders são componentes que codificam uma entrada em uma saída de outro formato, algum exemplos são:

+ +

BCD

+

Binary-coded decimal (BCD) é uma forma de codificação de números inteiros em binário na qual utiliza-se para cada dígito de um número inteiro, 4 bits em binário.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Decimal NumberBCD 8421 Code
00000 0000
010000 0001
020000 0010
030000 0011
040000 0100
050000 0101
060000 0110
070000 0111
080000 1000
090000 1001
10 (1+0)0001 0000
11 (1+1)0001 0001
12 (1+2)0001 0010
continuaem blocos de 4
+
             |-----------|
+             |           |  out1[3..0]
+   x[n..0]   |  Binary   |-----/-------->
+ ----/------>|    to     |  ....
+             |   BCD     |  outm[3..0]
+             |           |-----/-------->
+             |-----------|
+
+
+
+
+
entity binaryToBCD is
+port(
+        x    : in  std_logic(4 downto 0);
+        out0 : out std_logic_vector(3 downto 0); -- Unidade
+        out1 : out std_logic_vector(3 downto 0)  -- Dezena
+);
+end entity;
+
+
+
+
@block
+def binaryToBCD(x, out0, out1):
+    @always_comb
+    def comb():
+        ...
+    return comb
+
+
+
+
+
+

Tip 2

+

O maior valor que um bloco de 4 bits do BCD assume é o 1001 que é referente ao número inteiro 9.

+
+

O BCD é bastante utilizado para o controle de displays de 7 segmentos, como demonstrado na figura a seguir que usa o chip

+

+
+

fonte electronics-tutorials

+
+

Código Gray

+

O código gray é uma forma de codificar números binários, nessa codificação apenas um bit muda por vez.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Código decimalCódigo BinárioCódigo Gray
000000000
100010001
200100011
300110010
401000110
501010111
601100101
701110100
810001100
910011101
1010101111
1110111110
1211001010
1311011011
1411101001
1511111000
+
+

Note

+

Esse sistema era muito utilizado antigamente quando relés eram utilizados no lugar de transistor, em um contador binário comum ocorre de muitos bits mudarem de uma única vez (0111 -> 1000) isso gerava um pico de corrente elétrica e muito ruído.

+
+
+

Tip 3

+

Utilizamos o código Gray para montar o Mapa de Karnaugh

+
+

Comparador

+

Comparadores são componentes que podem possuir diversos atributos, tais como comparar:

+
    +
  • se duas entradas são iguais
    • +
  • se a entrada A é maior que entrada B
    • +
  • se entrada A é igual a zero
    • +
  • ...
    • +
+

A seguir um exemplo de um comparador que possui apenas uma entrada x[1..0] e compara se essa entrada é igual a zero (x == 0), ou maior que zero (x > 0).

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
x (inteiro)x binárioeqgt
00010
10101
-11100
-21000
+
             |-----------|
+             |           |  eq
+  x[1..0]    |           |---------->
+ ----/------>| comparador|
+             |           |  gt
+             |           |---------->
+             |-----------|
+
+
+
+
+
entity COMPARADOR is
+port(
+        x  : in  std_logic_vector(1 downto 0);
+        eq : out std_logic;
+        gt : out std_logic
+);
+end entity;
+
+
+
+
@block
+def binaryToBCD(x, eq, gt):
+    @always_comb
+    def comb():
+        gt = 1 if x >  0 else 0
+        eq = 1 if x == 0 else 0
+    return comb
+
+
+
+
+

Somadores

+

Os somadores são componentes que realizam a soma de dois números binários, eles podem ser construídos de diversas maneiras.

+
 in0[1..0]   |-----------|
+ ----/------>|           |
+             |           |  out[2..0]
+             |  ADDER    |-----/----->
+ in1[1..0]   |           |
+ ----/------>|           |
+             |-----------|
+
+
+
+
+
    entity ADDER is
+    port(
+            in0   : in  std_logic(1 downto 0);
+            in1   : in  std_logic(1 downto 0);
+            o     : out std_logic_vector(2 downto 0)
+    );
+    end entity;
+
+
+
+
@block
+def adder(in1, in2, o):
+    @always_comb
+    def comb():
+        o = in1 + in2
+    return comb
+
+
+
+
+

Um somador de dois vetores de dois bits cada possui o seguinte comportamento:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
in0in1out
0000000
0001001
0101010
1001011
1011101
1111110
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-Dados/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-Dados/index.html new file mode 100644 index 00000000..865d4d7f --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-Dados/index.html @@ -0,0 +1,1587 @@ + + + + + + + + + Teoria Dados - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Teoria
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Dados Digitais

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Estudando
Bibliografia
[Cap 3,5. NISAN, 2005]
[Cap 8,11,12. FLOYD, 2011]
[Cap 7 TOCCI]
Leitura extra:
Introduction to Digital Systems - Cap. 1
Introduction to Digital Systems - Cap. 2
Vídeos (extra)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
KhanAcademy
Why Do Computers Use 1s and 0s? Binary and Transistors Explained.
+
+

Primeiras Máquinas de Calcular

+

Wilhelm Schickard (1592–1635) construiu em 1623 uma calculadora para seu amigo astrônomo Johannes Kepler. Esta é a mais antiga calculadora mecânica conhecida de quatro funções, que foi descoberta por esboços da sua criação.

+

+
+

Fonte: http://people.idsia.ch/~juergen/schickard.html

+
+
+
+

História

+

Blaise Pascal (1623-1662) inventou e produziu em 1642 a Pascaline. Ela só podia fazer adição e subtração, manipulando os números inscritos em seus mostradores. Ele construiu 50 deles ao longo de 10 anos, embora só tenha vendido 15.

+

+
+

Fonte: http://www.computerhistory.org/revolution/calculators/1/47

+
+
+
+

Primeiras Máquinas de Calcular

+

Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646-1716) é creditado como um dos inventores do cálculo diferencial e integral. Porém, foi o primeiro a documentar e estudar profundamente o sistema binário de numeração (base 2). Em 1672 Leibniz começou a inventar uma máquina capaz de fazer as 4 operações aritméticas, o Staffelwalze.

+

+
+

Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Gottfried_Wilhelm_Leibniz

+
+
+

Sistemas numéricos é a maneira como os seres humanos representam números, ao decorrer da história as civilizações assumiam maneiras diferentes de representar números, muitas vezes possuindo diferentes maneiras de codificar oralmente/escrito.

+

O sistema decimal é o mais utilizado pelas civilizações modernas, nele utilizamos 10 símbolos: 0, 1 ... 9 para representar qualquer número, essa notação remonta do fato de possuirmos 10 dedos em nossas mãos. Nesse sistema, cada digito possui um peso da ordem \(10^n\):

+

+
+

Algarismos indo-arábicos

+

O sistema de numeração hindu como a conhecemos hoje, pode ser atribuído a dois homens: o astrônomo Ariabata (आर्यभट) e seu pupilo Bhāskara I, durante 499-522 ac. Eles inventaram um sistema que se baseia na utilização da combinação de sílabas para formar os números, em um sistema incluindo a notação do zero.

+

+
+

Fonte: https://kids.britannica.com/kids/assembly/view/89478

+
+
+

Base 2

+

No sistema de base 2 possuímos apenas duas opções de símbolo: 0 e 1. Nessa base, cada posição possui um peso da ordem \(2^n\):

+

+
+ +
+

Dessa maneira podemos construir o valor que desejarmos de decimal (\(m\)) em binário, para isso será necessário ocupar \(ceil(log2(m))\) bits para armazenar o valor. A tabela a seguir ilustra algumas situações:

+
+

ceil: arredondar para cima

+
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Valor decimalBits necessário
\(0 .. 1\)1
\(0 .. 3\)ceil(log2(4)) = 2
\(0 .. 4\)2
\(0 .. 6\)3
\(0 .. 7\)3
\(0 .. 15\)4
\(0 .. 31\)5
\(0 .. 63\)6
\(0 .. 127\)7
+

Supondo que possuímos um binário de três dígitos, um contador de 0 a 7 em decimal seria em binário: 000 -> 001 -> 010 -> 011 -> 100 -> 101 -> 110 -> 111 ... . O número 45 em binário é 0b101101:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
543210posição
2^52^42^32^22^12^0peso
32168421valor
101101número binário
+
+

Tip 1

+

Não tem muito segredo, para interpretar números binários facilmente é necessária prática!

+
+
+

Tip 2

+

Para saber qual o valor máximo de decimal que é possível armazenar com \(n\) bits:

+

\(0 .. 2^n-1\)

+
+
+

Nomenclatura

+

Iremos utilizar os prefixos:

+
    +
  • : Para indicar um número em decimal
    • +
  • 0b: Para indicar um número em binário
    • +
  • 0x: Para indicar um número em hexadecimal
    • +
+

Exemplo:

+
hex      bin      dec
+0x100 != 0b100 != 100
+
+
+
+

Base 2 1

+
+

Converta 15 de decimal para base 2 (binário)

+
+
+ + + + + + + + + +
+ +
+
+
+

Answer

+
 8+4+2+1 = 15
+ 1 1 1 1
+
+
+
+

Definições

+

Em muitas linguagens de programação é necessário definirmos o tamanho da variável que iremos armazenar um dado, para facilitar o entendimento damos nome a quantidade de bits que ela irá ocupar:

+
    +
  1. 4 bits: nibble
    2. +
  2. 8 bits: byte
    3. +
  3. 16 bits: halfword
    4. +
  4. 32 bits: word
    5. +
+

Conversão Decimal <-> Binário

+

Existem diversas técnicas de conversão binário 🔄 decimal, a seguir detalhes de como realizar essas conversões, o segredo é entender os pesos de cada casa de um bit no sistema binário e então fazer a conta inversa.

+
+ +
+
+ +
+

Base 16

+
+ +
+

A base 16, ou hexadecimal, é outra maneira de representarmos números utilizando não só 2 ou 10 símbolos como acabamos de ver, mas 16 símbolos! É como se conseguimos representar o valor 10 com um único carácter, no caso iremos utilizar o A.

+

Nessa base, cada unidade possui um peso na forma \(2^{16}\):

+

+

Um contador no formato hexadecimal possui a seguinte forma:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
DecimalBinárioHexadecimal
000000
100011
200102
300113
401004
501015
601106
701117
810008
910019
101010A
111011B
121100C
131101D
141110E
151111F
160001 000010
+

Base 16 ↔ Base 2

+
+ +
+

A conversão de número na base 16 para a base 2 e vice-versa acontece de forma trivial. Da base 2 para a base 16 basta separar os bits da palavra em unidades de 4 casas e então realizar a conversão de cada grupo de 4 bits para o seu equivalente em Hexa. Para a conversão de hexa para binário, basta converter cada símbolo de hexa para o seu equivalente em binário (4 dígitos), seguindo a tabela anterior.

+

Exemplos:

+

a) 0xA01 para binário:

+
  A   0    1
+  |    \    \
+  |     \    \
+ 1010   0000  0001
+
+ -> 0b1010_0000_0001
+
+

b) 0b1111_0101_1000 para hexa:

+
 1111 0101 1000
+  |    |    |
+  |    |    |
+  F    5    8
+
+  -> 0xF58
+
+

Base 16 ↔ Base 10

+ + +

Para converter de Hexa para Decimal basta aplicar os pesos em cada um das unidades, como demonstrado a seguir:

+

a) 0xA01 para decimal:

+
    A       0       1
+    |       |       |
+    |       |       |
+A.16^2  0.16^1   1.16^0
+
+

-> 10.256 + 0.16 + 1.1 = 2561

+

Para alterar a base de Decimal para Hexa, uma das soluções mais triviais é a de converter primeiro para binário e então agrupar os bits de 4 em 4 e converter para hexa:

+
   Decimal -> Binário -> Hexa
+
+

b) 42 -> 0x ???

+
     32 +  8 +  2 = 42
+      \   |   /     ---------------
+       \  |  /      |             |
+        \ | /       |             v
+42 -> 0b101010 -> 0010 1010 -> 0x2A
+                        |        ^
+                        |        |
+                        ----------
+                ----|----
+                    |
+                Blocos de 4 bits
+
+

Base 8

+

Similar as outras bases de número, o sistema octal é composto por 8 símbolos: 0 .. 7, e nele cada posição possui valor na forma de: \(8^n\). Veja o exemplo a seguir:

+

a) 137 em octal para decimal: \(1.8^2 + 3.8^1 + 7.8^0=95\)

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
210posição
8^28^18^0peso
6481peso
137valor octal
1*643*87*1➡️ \(64+24+7=95\)
+

Para representarmos um valor octal em binário, é necessário reservarmos 3 bits para cada símbolo do número octal, a conversão é feita como no sistema hexadecimal, porém aqui separando blocos de 3 bits:

+

b) 137 para binário:

+
001 011 111
+
+

O sistema octal é utilizado no Linux para permissões de arquivos onde são necessários 3 bits para controlar se um usuário possui: acesso de leitura, escrita e/ou execução de um determinado arquivo:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
PermissionrwxBinaryoctal
read, write and executerwx1117
read and writerw-1106
read and executer-x1015
read onlyr--1004
write and execute-wx0113
write only-w-0102
execute only--x0011
none---0000
+

Para modificar a permissão de um arquivo no linux é necessário fornecer a informação para três grupos diferentes: usuário, grupos na qual o usuário faz parte e qualquer outro user. Para isso basta escrever no terminal:

+
         / user
+        /
+$chmod 754 FILE
+        | \
+        |  \ others
+        group
+
+

Isso da permissão de:

+
    +
  • user: read/write/execute
    • +
  • group: read/execute
    • +
  • others: read
    • +
+
+

Povos 3

+

Alguns povos da América do Norte, México e Europa utilizam o sistema octal, pois consideram a quantidade dos vãos dos dedos e não os dedos propriamente.

+
+

Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Octal#By_Native_Americans

+
+
+
+

Início da computação 4

+

Para que serve o sistema octal? No começo da computação a IBM possuía memórias com: 6-bit, 12-bit, 24-bit e 36-bit. Sendo todas as unidades divisíveis por 3, o que facilita a interpretação em um sistema octal.

+
+

Outros sistemas

+

Existem inúmeras maneiras de codificação de números e/ou caracteres diversos, as mais utilizadas são:

+
    +
  • BCD
    • +
  • ASCII
    • +
  • UTF-8
    • +
+

BCD

+

No sistema Binary-coded decimal (BCD) cada unidade de um sistema decimal é convertido para 4 bits, muito parecido com a conversão para Hexadecimal. Ele é muito utilizado em relógios e quando há a necessidade de exibição do valor em decimal em binário (Display de 7 segmentos).

+
    +
  • Exemplo, 356 em BCD:
    • +
+
     3    5    6    : Decimal
+    0011 0101 0110  : BCD
+
+
+ +
+

ASCII

+

ASCII (do inglês American Standard Code for Information Interchange; "Código Padrão Americano para o Intercâmbio de Informação") é uma maneira de codificar em binário (8 bits) 95 sinais gráficos (letras, símbolos e números) e alguns sinais de controle. É muito utilizada pelos programas para armazenarem 'caracteres' e 'strings'.

+

+
+

Fonte: www.asciitable.com

+
+

Por exemplo, a palavra Insper convertido para ASCII fica da seguinte maneira (em decimal):

+

+
+ +
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-Linguagem-de-Maquina/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-Linguagem-de-Maquina/index.html new file mode 100644 index 00000000..ed639bba --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-Linguagem-de-Maquina/index.html @@ -0,0 +1,1040 @@ + + + + + + + + + Teoria Linguagem de Maquina - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Teoria
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Linguagem de máquina

+
+

Um programa em código de máquina consiste em uma sequência de bytes que correspondem a instruções que serão executadas pelo processador. As instruções do processador, chamadas de opcodes, são representadas por valores em hexadecimal.

+

Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3digo_de_m%C3%A1quina

+
+

É o que efetivamente será convertido em binário e gravado na memória de programa para ser lido e interpretado pela CPU. Essa conversão é realizada normalmente um por software chamado de Assembler ou Montador. Ele é responsável por converter os OPCODES (leaw) no código de máquina (000000101010).

+

Uma linguagem de máquina é específica para um Conjunto de instruções (instruction set), que define os recursos de hardware que uma determinada CPU oferece (uso de registradores, operações aritméticas, operações lógicas, ...).

+

Fabricantes de chips tendem a modificar o instruction set melhorando o HW entre gerações, essas mudanças tem que ser feito de modo que permita que códigos antigos executem em hardwares mais modernos (retrocompatibilidade).

+
+

Defeito de ponto flutuante

+

Em 1994, a Intel cometeu um erro no projeto do primeiro processador Pentium que causou um prejuízo devido a um recall de US$ 450.000.000, esse bug de hardware fazia com que raramente uma conta de ponto flutuante tivesse resultado errado.

+ +
+
+

Pentium F00F bug

+

É um bug descoberto em 1997 que quando uma instrução específica: F0 0F C7 C8 fosse executada no hardawre, o mesmo travava e só voltava ao normal com um reset.

+ +
+

Z01

+

A linguagem de máquina utilizada no curso é adaptada do livro Texto com umas pequenas mudanças, ela possui 18 bits de largura e cada bit possui uma ação direta sobre a CPU, esse tipo de linguagem de máquina é chamado de microcode.

+
+

Note

+

CPUs mais complexas não possuem essa relação de que cada bit da instrução controla algum funcionamento direto (sinal) da CPU.

+
+

A seguir a definição da linguagem de máquina da nossa CPU:

+

+

Instruções do tipo A

+

Instruções do tipo A são aquelas que possibilitam o carregamento efetivo de um dado salvo no programa (ROM) para dentro da CPU. É a maneira que possuímos de carregar uma constante no nosso hardware. Essas instruções são definidas pelo bit17 = 0.

+

No versão atual da CPU só possuímos uma instrução nessa categoria, a leaw.

+
+

exemplo

+
    +
  • leaw $3, %A
    • +
  • 000000000000000011
    • +
+
+

Instruções do tipo C

+

Instruções do tipo C são aquelas que computam alguma coisa (númerico ou lógico), movem dados, ou realizam mudanças no Program Counter (salto / jump condicional ou não-condicional). Essas instruções são definidas pelo bit17 = 1.

+
+

Example

+
    +
  • addw %A, %D, %D
    • +
  • 100000000100010000
    • +
+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-Logica-Sequencial/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-Logica-Sequencial/index.html new file mode 100644 index 00000000..2d75f311 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-Logica-Sequencial/index.html @@ -0,0 +1,1240 @@ + + + + + + + + + Teoria Logica Sequencial - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Lógica Sequencial

+
+ +
+
+

Colossus

+

O Colossus foi um computador Britânico de 1700 válvulas, feito +em 1943 para decifrar códigos nazistas durante a segunda +guerra mundial. O computador e planos foram destruídos para +manter o projeto em segredo.

+

Uma característa importante desse computador é que ele podia +ser programado e reprogramado para decifrar as mensagens nazistas. +Essa flexibilidade de programação foi revolucionária. O computador +usava um mecanismo de memória chamado de flip-flops, que foi +desenvolvido muitos anos antes pelos professores

+ +
+

Até este momento do curso só usamos circuitos criados com lógica combinacional, porém nem todos os tipos de lógica digital podem ser enquadrados nessa categoria. Nessa lógica uma tabela verdade define bem a saída de um circuito. Nesses casos, podemos dizer que ao colocar os sinais nas entradas de uma unidade lógica aritmética temos quase que instantaneamente uma saída válida independente dos sinais que estavam anteriormente no circuito.

+

+

Já na lógica sequencial o estado anterior das entradas influencia na saída, ou seja, essa lógica possui uma memória. E é justamente essa característica de memória de estados anteriores que nos interessa. Podemos por exemplo armazenar valores para uso futuro, ou tomar uma decisão com base no estado anterior/atual.

+

+

http://www.inf.pucrs.br/~emoreno/undergraduate/SI/orgarq/class_files/Aula06.pdf +http://www.ee.surrey.ac.uk/Projects/CAL/seq-switching/General_seq_circ.htm

+

Sistemas sequências são em sua grande maioria combinados com sistema síncrono, onde todos o circuito digital opera em um determinado ritmo, esse sinal é conhecido como clock do sistema.

+

Circuitos biestáveis

+

Um dos circuitos sequenciais mais simples existentes são os circuitos biestáveis, que são chamados assim pois permanecem em um dos dois estados binários (0 ou 1) enquanto estiver energizado. Eles são usados para armazenar e recuperar os estados dos bits dos computadores.

+ +

O latch SR é um circuito biestável composto de duas portas NOR que armazenam um valor simples.

+

+
+

Fonte: WikiBook

+
+

Neste circuito normalmente as entradas S e R, conhecidas como Set e Reset, ficam em nível baixo. Enquanto estiverem assim o valor das saídas Q e \(\bar{Q}\), que é sempre o inverso do Q, se mantem inalterados. Se o nível do S subir (1) a saída Q fica em nível alto, ou podemos dizer 1, já se o nível do R, Q fica em nível lógico baixo, ou seja 0. A tabela a seguir ilustra o texto:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
\(S\)\(R\)\(Q\)\(\bar{Q}\)
00Armazenado!Armazenado
1010
0101
11metaestávelmetaestável
+
+

Metaestável

+

Oxford Languages: capaz de perder a estabilidade através de pequenas perturbações (diz-se de sistema físico).

+

No circuito anterior mestaestável indica que a saída pode ser 0 ou 1, e que não podemos prever qual será.

+
+

Um outro circuito biestável é o latch tipo D, nesse caso o circuito mantem o valor da entrada de Dados D enquanto a entrada de Enable E estiver em nível alto, se o sinal E for para nível baixo o circuito não muda de estado.

+

+

Esse componente possui a tabela verdade a seguir:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
\(E\)\(D\)\(Q\)\(\bar{Q}\)
00Armazenado!Armazenado
01Armazenado!Armazenado
10Copia Entrada D: 0Copia Entrad D negada: 1
01Copia Entrada D: 1Copia Entrada D negada: 0
+
+ +
+

Clock

+

Em sistemas digitais, precisamos considerar que cada porta lógica possui um tempo de propagação do resultado, a resposta de uma porta AND não é imediata, leva alguns ns para que o resultado da operação a and b estabilize na saída. Cada porta possui tempos de propagação distintos (até uma mesma porta AND possui diferença de tempo entre elas).

+

Imagine um sistema com centenas de milhares de portas lógicas onde um sinal pode percorrer por diversos caminhos diferentes, mas precisa chegar na saída ao mesmo tempo. Em hardware isso é muito difícil de prever/ controlar. A solução utilizada nesses casos é a de sincronizar os sinais com diferentes tempos de propagação.

+
+

Podemos fazer analogia com uma banda que possui um saxofonista muito virtuoso chamado de Nand-Parker e um pianista mais calmo chamado de Or-Brubeck, o que aconteceria se cada um tocasse em seu tempo? O resultado com certeza não serial bom! Para isso cada música possui um ritmo/ batida, na qual os músicos por mais 'velozes/lentos' que sejam, precisam seguir. Em um sistema digital, esse é um dos papeis do clock! fazer com que todos executem ao mesmo tempo.

+
+

O clock é um sinal elétrico periódico utilizado para sincronizar sistemas digitais, utilizado em todo circuito síncrono, serve como o 'baterista' da banda, dando o ritmo de execução para a eletrônica. A cada novo clock (instante que ocorre uma mudança no sinal 0 -> 1), o sistema começa uma nova operação. O sinal do clock é geralmente periódico e de modulação 50% (50% em alto e 50% em baixo):

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+
+

Frequência

+

F=1/L

+
+
+

Clock de 3Ghz

+

São 3 bilhões 3_000_000_000 de bordas (0 -> 1) em um segundo!! Imagine que a cada borda, uma operação é realizada no computador, são 3 bilhões de operações em um único segundo....

+
+
+

Overclock?

+

Muitos de vocês já ouviram falar overclock? Nessa técnica, aumentasse o clock para uma frequência na qual o sistema não foi projetado +para operar, consequências disso são:

+
    +
  • Possíveis erros de processamento (dado que parte do circuito pode ser mais lento que o 1/f)
    • +
  • Superaquecimento do chip, já que a tecnologia atual utilizada para fabricação de componentes eletrônicos (MOSFET) 'gasta' energia a cada clock. Com um aumento no clock, mais energia é gasta por segundo.
    • +
+
+
+

Borda

+

Nem todo sistema digital trabalha com borda de subida (rising_edge) (0 -> 1), outras opções são:

+
    +
  • borda de descida (falling_edge): 1 -> 0.
    • +
  • double data rate (DDR): Uma nova mudança a cada borda, subida e descida. (Dai que vem o nome da memória DDR4 do seu computador!)
    • +
+
+
+ +
+ +

Flip-Flop

+

Flip-Flop (FF) é um circuito similar ao LATCH porém síncrono, ou seja, a mudança na saída (Q) só ocorre na borda do clock.

+
+

Tip 1

+

FF são usados por diversas razões, nesse curso vamos explorar o uso do FF para a criação de uma unidade de armazenamento de bits.

+
+
+

Note

+

Sabe o CI 555? Aquele usado em acionamentos para gerar o PWM? Internamente ele possui um FF do tipo D:

+

+
+

Fonte: https://www.electronics-tutorials.ws/waveforms/555_timer.html

+
+
+

Existem diversos tipos de FF, mas vamos explorar apenas o FF do tipo D.

+

FF tipo D

+

O FF tipo D possui as seguintes portas:

+
    +
  • \(D\) entrada do de Dado
    • +
  • \(Q\) saída do dado copiado
    • +
  • \(\bar{Q}\) saída do dado copiado
    • +
  • \(CLK\) entrada do clock
    • +
+

+

Toda vez que o ocorre uma borda de subina no clock, o sinal que está na entrada D é copiado para a saída Q, conforme diagrama a seguir:

+

+

A tabela verdade desse componente é representada da seguinte maneira:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
\(D\) (in)\(clk\) (in)\(Q\) (out)
00Q*
11Q*
0^0
1^1
+
    +
  • ^: borda de subida
    • +
  • Q*: Q armazenado anteriormente
    • +
+

Clear e Preset

+

FF do tipo D podem possuir mais dois sinais de controle: clear e preset. O sinal clear faz com que a saída Q vá para 0 independe da entada D e do clock. O sinal preset faz com que a saída Q vá para 1 independente da entrada D e do clock.

+

A tabela verdade com esses sinais a mais fica:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
\(D\) (in)\(clr\)\(set\)\(clk\) (in)\(Q\) (out)
x00xQ*
x10x0
x01x1
000^0
100^1
+
+ +
+ + +
+ + +
+
+
+ + +
+
+
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-Numeros-Binarios/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-Numeros-Binarios/index.html new file mode 100644 index 00000000..2b386e3c --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-Numeros-Binarios/index.html @@ -0,0 +1,1041 @@ + + + + + + + + + Teoria Numeros Binarios - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Números binários

+
    +
  • Conteúdo: Complemento de um/ Complemento de dois/ Ponto fixo/ Soma binária/
    • +
+

Podemos utilizar números binários para codificar qualquer tipo de dado, como vimos na teoria de dados digitais. Mas ainda não sabemos como utilizar números binários para representar: números inteiros que possam ser negativos e números reais (exe: 1,032). Essa teoria irá tratar desses temas e também da parte referente a operações com números binários (soma e subtração).

+

Soma binária

+ + +

A soma binária é realizada de maneira similar a soma de decimais, só que precisamos notar que 1 + 1 em binário (esse um é de soma não de OR), resulta em 10, esse 1 do estouro e que passa para a próxima casa é chamado de carry. Esse carry é similar ao vai um em uma soma decimal, no caso quando somamos 9 + 3 o resultado é 12.

+
+

Exemplos consideram

+
    +
  • Somador de 8 bits
    • +
  • Números inteiros não sinalizados
    • +
+
+
    +
  • 0xAA + 0x55 = 0xFF
    • +
+
                          : Carry
+     1 0 1 0 1 0 1 0      : A 
+     0 1 0 1 0 1 0 1 +    : B
+     ---------------  
+     1 1 1 1 1 1 1 1      : Resultado (A+B)
+
+

Precisamos perceber que cada bit é armazenado 'real', um sistema com 8 bits não consegue armazenar 9 bits, e se houver um estouro no último bit essa informação será perdida.

+
    +
  • 0x80 + 0x80 = 0x100, mas resulta em 0x00 por conta do somador ser 8 bits:
    • +
+
carry é perdido
+   1
+    \
+     1 0 0 0 0 0 0 0 
+     1 0 0 0 0 0 0 0 +
+     ---------------
+     0 0 0 0 0 0 0 0
+
+
    +
  • 0x03 + 0x81 = 0x84
    • +
+
               1 1        : carry (vai um)
+                  \       
+     0 0 0 0 0 0 1 1 
+     1 0 0 0 0 0 0 1 +
+     ---------------
+     1 0 0 0 0 1 0 0    
+
+

complemento de 1

+
+

Warning

+

Forma 'errada' de armazenar números sinalizados (+, -)

+
+

No complemento de 1, utilizamos a casa mais significativa de um vetor de bits para representar se o número é positivo (0) ou negativo (1). Exemplo (utilizando 4 bits):

+
    +
  • Valor +1 em binário, com complemento de 1
    • +
+
    0001
+    ^
+    | indica que o valor é positivo
+
+
    +
  • Valor -1 em binário, com complemento de 1
    • +
+
    1001
+    ^
+    | indica que o valor é negativo
+
+

O problema do complemento de 1 é que:

+
    +
  • Possuímos duas representações para o valor 0: 0000 e 1000
    • +
  • Operações de soma não funcionam corretamente entre os dois números codificados em complemento de 1.
    • +
+

Complemento de 2

+ + +

O complemento de dois é uma outra maneira de representar números sinalizados com bits, para obter um número positivo <-> negativo nessa notação é necessário seguir os seguintes passos:

+
    +
  1. Inverter todos os bits (not bit a bit) da palavra original
    2. +
  2. Somar um a palavra invertida
    3. +
+ + +
+ + +
+
+
+ + +
+
+
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-RTL/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-RTL/index.html new file mode 100644 index 00000000..2cad35e8 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-RTL/index.html @@ -0,0 +1,1054 @@ + + + + + + + + + Teoria RTL - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Teoria
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Resistor-Transistor Logic (RTL)

+
    +
  • Conteúdo: RTL
    • +
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Estudando
Bibliografia
[Cap7. FLOYD, 2005]
[Cap8. TOCCI, 2011]
+
+

Exercise 1

+
+

Leitura das páginas 1 - 13 (ler somente até buffer) do livro: RTL (Resistor-Transistor Logic) Cookbook by Don Lancaster. O livro está disponível em:

+ +
+ + +
+
+
+ + +
+

Tip 1

+

Mais informações em: https://en.wikipedia.org/wiki/Resistor%E2%80%93transistor_logic

+
+

Usando Transistores para recriar portas lógicas

+

O uso de transistores para criação de portas lógicas depende de seu uso como chave controlada eletronicamente. No transistor tipo BJT, quando o diodo na base-emissor está conduzindo, o transistor é levado a saturação e a tensão entre coletor e emissor se aproxima de zero.

+

Lógica E - AND

+

+

Para a lógica E (AND), ambos transistores estão em série e ambos devem estar conduzindo para que a saída (OUT) esteja em nível ALTO.

+

Lógica OU - OR

+

+

Para a lógica OU (OR), ambos transistores estão em paralelo e enquanto pelo menos um deles estiver conduzindo, a saída (OUT) ficara em nível ALTO.

+

Lógica NÃO E - NAND

+

+

Para a lógica NÃO E (NAND), ambos transistores estão em série e a saída está acima deles, a saída será nível ALTO a não ser que ambas entradas sejam colocadas em ALTO, no qual fará que os transistores conduzam e levem a saída para nível BAIXO.

+

Lógica NÃO OU - NOR

+

+

Para a lógica NÃO OU (NOR), ambos transistores estão em série e a saída está acima deles, a saída será nível BAIXO desde que um deles esteja conduzindo.

+

+

Usando dois resistores no controle da base do transistor, é possível recriar a porta NOR com apenas um transistor.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-Sequencial-Componentes/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-Sequencial-Componentes/index.html new file mode 100644 index 00000000..17ad64cd --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-Sequencial-Componentes/index.html @@ -0,0 +1,1070 @@ + + + + + + + + + Teoria Sequencial Componentes - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Teoria
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Componentes Síncronos

+
+

Leitura necessária

+

The Elements of Computing Systems (Livro texto do curso), cap 3

+

+
+

Binary digit - bits

+

+

Criado com um FlipFlop tipo D, esse componente (que vamos chamar de bit) é capaz de armazenar um bit e será usado na construção das unidades de memória utilizadas na CPU.

+

+
+

DFF = FlipFlop do tipo D

+
+

Esse componente funciona da seguinte maneira:

+
    +
  1. load = '0' FF é realimentando e mantém o valor que foi armazenado.
    2. +
  2. load = '1', na subida do clock o componente 'captura' o valor da entrada in.
    3. +
+

Pseudo código que descreve o funcionamento do bit é:

+
if load = '1' then:
+  out = in
+out = out
+
+

Registrador

+

+

O registrador é um componente formado por vários bits e é capaz de armazenar um vetor de bits: 8 bits; 16 bits; 32 bits; ... .

+

Pseudo código que descreve o funcionamento do register e

+
if load = '1' then:
+  q[7:0] = d[7:0]
+d[7:0] = d[7:0]
+
+

Internamente o register é formado por diversos bits, um para cada index do vetor de bits de entrada:

+

+

Ele é utilizado geralmente dentro da CPU, como uma memória do tipo 'rápida'.

+
+

Note

+

Podemos utilizar registradores de largura w para construir registradores de largura m*w:

+
  --------------------------------
+  | ------------- -------------  |
+  | | reg_8     | | reg_8     |  |
+  | ------------- -------------  |
+  -------------------------------- reg_16
+
+
+
+

uso 1

+

+

Na nossa CPU do lab 10, o registrador é o HW que armazena a saída da ULA, nesse +caso ele possui 16 bits de largura!

+
+

Memória RAM

+

Uma memória é um array de registradores, ela funciona como uma tabela, onde conseguimos armazenar um vetor de bits em algum endereço (linha), a RAM possui as seguintes portas:

+
    +
  • in clk: entrada de clock
    • +
  • in d: entrada do dado a ser armazenado (vetor de bits)
    • +
  • in address: endereço onde o word será armazenado
    • +
  • in load
      +
    • load = '0': não armazena word
      • +
    • load = '1': armazena nova word
      • +
    +
    • +
  • out q: saída do valor armazenado no endereço address
    • +
+

O sinal load funciona como um controle se a operação a ser realizada na memória é a de gravar (load = 1) ou apenas ler o que já foi salvo (load = 0).

+

Pseudo código que descreve o funcionamento da memória RAM

+
if load = '1' then:
+   ram[address] = d
+else:
+   q = ram[address]
+
+

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-ULA/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-ULA/index.html new file mode 100644 index 00000000..e90b0be5 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-ULA/index.html @@ -0,0 +1,1248 @@ + + + + + + + + + Teoria ULA - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Teoria
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

ULA

+

Unidade Lógica Aritmética (ULA) é a parte da Unidade de Processamento (CPU) responsável por realizar operações binárias.

+
+

Leitura necessária

+ +

+
+
+

Warning

+

Estudar pelo livro, o restante dessa teoria é apenas um resumo e algumas notas.

+
+
+ +
+
+

Tip 1

+

No coursera temos os autores do livro dando uma aula sobre esse tópico.

+ +
+

Arquitetura

+

A ULA utilizada no curso tem a seguinte arquitetura interna:

+

+

Os sinais do diagrama são:

+
    +
  • X e Y: Entradas de 16 bits
    • +
  • OUT: Saída da ULA
    • +
  • zx, nx, zy, ny, f, no: Sinais de controle da ULA
    • +
  • zr e ng: Saída de flags da ULA e que a operação realizada na ULA:
      +
    • zr: resultou em zero
      • +
    • ng: resultou em um número negativo
      • +
    +
    • +
+

Operações

+

As operações suportadas pela ULA são (OUT):

+
    +
  • 0: Gera o valor 0 (000000000000000)
    • +
  • 1: Gera o número 1 (000000000000001)
    • +
  • -1: Gera o número -1 (111111111111111)
    • +
  • X: Replica a entrada X
    • +
  • Y: Replica a entrada Y
    • +
  • !X: Inverte bit a bit a entrada X
    • +
  • !Y: Inverte bit a bit a entrada Y
    • +
  • -X: Nega (complemento de dois) a entrada X
    • +
  • -Y: Nega (complemento de dois) a entrada Y
    • +
  • X+1: Soma um a entrada X
    • +
  • Y+1: Soma um a entrada Y
    • +
  • X-1: Subtrai um da entrada X
    • +
  • Y-1: Subtrai um da entrada Y
    • +
  • X+Y: Soma as entradas X e Y
    • +
  • X-Y: Subtrai Y de X
    • +
  • Y-X: Subtrai X de Y
    • +
  • Y&X: Realiza a opera AND bit a bit de X com Y
    • +
  • Y|X: Realiza a opera or bit a bit de X com Y
    • +
+

Controle

+

Para realizar as operações é necessário controlar o sinais de controle da ULA, a tabela a seguir indica o que deve ser feito para cada umas das operações suportadas:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
zxnxzynyfnoout
1010100
1111111
111010-1
001100x
110000y
001101!x
110001!y
001111-x
110011-y
011111x+1
110111y+1
001110x-1
110010y-1
000010x+y
010011x-y
000111y-x
000000x&y
010101x| y
+

Operação não trivial

+

A maioria das operações da nossa ULA são imediatas, a menos imediata de entender é a operação y-x, nesse caso, se olharmos a operação que é realizada na ULA para executar isso notamos que:

+
    +
  1. \(y-x=\overline{x+\bar{y}}\)
      +
    • esse + é de operação de soma, não OR!
      • +
    +
    2. +
  2. Precisamos fazer um truque, note que: \(\bar{y}=-y-1\)
    3. +
  3. Substituindo: \(\overline{x+ (-y -1)}\)
    4. +
  4. Podemos chamar: \(x+ (-y -1) = z\)
    5. +
  5. \(\overline{z}\), aplicando a mesma substituição que 2.
    6. +
  6. \(\overline{z}=-z-1\), recuperando z
    7. +
  7. \(-y-x=-(x -y -1)-1\)
    8. +
  8. \(y-x=-x+y\)
    9. +
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-Z01-mapadeMemoria/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-Z01-mapadeMemoria/index.html new file mode 100644 index 00000000..61f0adce --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-Z01-mapadeMemoria/index.html @@ -0,0 +1,1275 @@ + + + + + + + + + Teoria Z01 mapadeMemoria - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Teoria
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

ASM - Mapa de memória

+

A forma na qual a maioria das CPUs acessam periféricos (teclado/ mouse/ USB/ tela/ ...) é a do periférico mapeado em memória. Essa técnica utiliza da capacidade do computador de escrever e ler da memória RAM, fazendo com que regiões de endereços da memória não sejam uma 'memória' física, mas sim um periférico do computador.

+

+

Vamos trabalhar com o exemplo do nosso Z01, a memória é composta de:

+
    +
  • RAM
    • +
  • LCD
    • +
  • Chaves
    • +
  • LEDs
    • +
+

Nesse nosso hardware a memória que é visível pela CPU é organizada da seguinte maneira:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
EndereçoPeriféricoLeitura (r) / Escrita (w)
0 - 16383RAMr/w
16384 - 21183LCDw
21184LEDw
21185SWr
+

RAM

+ + + + + + + + + + + + + + + +
EndereçoPeriféricoLeitura (r) / Escrita (w)
0 - 16383RAMr/w
+

A memória RAM é um componente do computador que permite guardar dados voláteis (que vão se perder após o reset do computador). É nela que guardamos as variáveis do programa.

+
+

Note

+

Nossa memória RAM possui 16 bits de largura.

+
+

A princípio podemos utilizar qualquer endereço da memória RAM para armazenar dados temporários, isso não será verdade mais para frente do curso, onde iremos organizar nossa memória RAM em secções.

+
+

Tip 1

+

Iremos dar alguns nomes para os endereços específicos da memória RAM:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
endereçolabel / nome
0SP
1LCL
2ARG
3THIS
4THAT
+
+
+

Example

+

Vamos fazer um exemplo que lê um dado na RAM[3] o incrementa e salva novamente no mesmo endereço de memória:

+
+
+
+
leaw $3, %A    ; faz %A = 3 (%A aponta para RAM[3])
+movw (%A), %D  ; move o valor de RAM[%A] para %D
+incw %D        ; incrementa o valor de D (D = D + 1, D = RAM[3] + 1)
+movw %D, (%A)  ; move o valor incrementado de volta para a RAM[3]
+
+
    +
  • Podemos também usar o label ARG para referencia o endereço 3 da memória RAM:
    • +
+
leaw $ARG, %A  ; faz %A = 3 (%A aponta para RAM[ARG])
+
+
+
+

+
+
+

+
+
+
+
+
+

Tip 2

+

Execute você esse código no simulador! E analise o resultado.

+
+
+

Warning

+

É necessário notar que a memória RAM não é um registrador e possui uma grande limitação, não podemos realizar uma ação de ESCRITA E LEITURA no mesmo ciclo! O que impossibilita de fazermos o seguinte:

+
leaw $3, %A  
+incw (%A)              ; Não funciona no nosso hardware!!
+addw (%A), %D, (%A)    ; Nao funciona no nosso hardware!!
+
+
    +
  • O assembly permite que vocês escrevam essas operações, porém quando +forem executar no hardware o resultado não vai ser o esperado.
    • +
+
+

LEDs

+ + + + + + + + + + + + + + + +
EndereçoPeriféricoLeitura (r) / Escrita (w)
21184LEDw
+

+

Os LEDs da FPGA são mapeados no endereço de memória 21184 onde cada bit (9..0) representa um LED, se o bit específico estiver valor 1o LED está aceso e 0 apagado.

+
+

Example

+

Como isso é traduzido para código? Imagine que desejamos acender um LED que nosso computador controla, para isso devemos fazer com que o registrador %A aponte para o endereço de memória na qual o LED está associado e então escreva nele:

+
+
+
+
leaw $21184, %A   ; endereço do LED
+movw $1, (%A)     ; move valor 1 para ele
+
+
+
+

+
+
+
+
+
+

Tip 3

+

Execute você esse código no simulador!

+
+
+

Tip 4

+

Note que usamos movw $1, (%A). Isso é possível porque nossa ULA é capaz de gerar os valores 1, -1 e 0, mas outros valores não!

+
+

SW

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
EndereçoPeriféricoLeitura (r) / Escrita (w)
21185SWr
+

+

Os chaves (SW) da FPGA são mapeados no endereço de memória 21185 onde cada bit (9..0) representa uma chave, se o bit específico estiver valor 1 indica que a chave está ligada (on) e 0 desligada.

+
+

Example

+

O exemplo a seguir copia o valor das chaves para os LEDs:

+
+
+
+
leaw $21185, %A   ; endereço da chave
+movw (%A), %D     ; copia valor das chaves para %D
+leaw $21184, %A   ; endereço do LED
+movw %D, (%A)     ; move valor das chaves para %D
+
+
+
+

+
+
+
+
+
+

Tip 5

+

Execute você esse código no simulador!

+
+

LCD

+ + + + + + + + + + + + + + + +
EndereçoPeriféricoLeitura (r) / Escrita (w)
16384 - 21183LCDw
+

+

O nosso LCD é um dispositivo de 320x240 pixels. Cada linha do endereço de memória do LCD representa 16 pixels do dispositivo, conforme figura anterior. Para acender um pixel, basta colocar 1 ou 0 para apagar.-

+
+

endereços do LCD 6

+

Como nosso LCD possui 320px na horizontal, e como cada endereço de memória acessa 16px por vez, +uma linha é acessível por: 320/16 = 20 endereços. Ou seja, para acessar os primeiros px de cada linha devemos escrever endereço de memória:

+
    +
  • Primeira linha: 16384 + 0 vezes 20: 16384
    • +
  • Segunda linha: 16384 + 1 vezes 20: 16404
    • +
  • Terceira linha: 16384 + 2 vezes 20: 16424
    • +
  • ...
    • +
  • Última linha: 16384 + 239 vezes 20: 21164
    • +
+
+
+

LCD

+

Para desenhar um pixel no meio do LCD é necessário carregar o valor 0x0001 no endereço 18242

+
leaw $18242, %A
+movw $1, (%A)
+
+
+
+

Tip 7

+

Execute você esse código no simulador!

+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-Z01/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-Z01/index.html new file mode 100644 index 00000000..133c3978 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-Z01/index.html @@ -0,0 +1,1009 @@ + + + + + + + + + Teoria Z01 - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Teoria
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Z01

+

Nosso computador ao final das entregas de hardware (mais uma única entrega!) possuirá a estrutura a seguir:

+

+

No centro, a unidade central de processamento - CPU (Central processing unit) que é responsável por realizar todas as operações do computador (processamento, mover dados, decisões, ...). A memória ROM é onde o programa a ser executado pela CPU está armazenado. A memória RAM é onde a CPU pode armazenar dados e também é na RAM que temos os periférico do computador mapeado em memória.

+

Notem que a CPU é responsável por gerar os sinais de controle tanto da ROM quanto da memória RAM. Um dos sinais que a CPU gera é chamado de Program Counter - PC, esse sinal é conectado ao address da memória ROM:

+

+

O PC indica qual instrução a CPU irá buscar (fetch) na memória para poder executar, o PC é normalmente sequência se o código não possui nenhuma condição, a condição faz com que o PC mude o valor atual dele para um novo valor, mas no próximo clock continua a contagem a partir desse valor.

+

+

A CPU acessa a memória RAM com 4 sinais:

+
    +
  • addressM: Indica qual endereço da memória RAM a CPU está acessando
    • +
  • outM: A informação que a CPU deseja 'escrever' na RAM
    • +
  • writeM: Se a CPU quer escrever (writeM=1) ou ler (writeM=0) da RAM
    • +
  • inM: Caso a CPU leia da memória RAM, a informação é transmitida por esse sinal!
    • +
+

CPU

+

A nossa CPU (proposta originalmente no livro texto), possui internamente dois registradores %A e %D de *16*bits cada, uma ULA, um Program Counter e um Control Unit:

+

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-memoria/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-memoria/index.html new file mode 100644 index 00000000..8dbbeec2 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-memoria/index.html @@ -0,0 +1,961 @@ + + + + + + + + + Teoria memoria - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+ + +
+ + +
+
+
+ + +
+
+
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-multimidia/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-multimidia/index.html new file mode 100644 index 00000000..b667148c --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-multimidia/index.html @@ -0,0 +1,990 @@ + + + + + + + + + Teoria multimidia - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Vídeos

+

Álgebra Booleana

+

Exercícios

+

vídeos

+ + + + + + + + + + + + +

Quiz

+
+ + + + + +
+ + + + + + + +
+ + +
+
+
+ + +
+
+
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-nasm-jump/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-nasm-jump/index.html new file mode 100644 index 00000000..c6ab4a8f --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-nasm-jump/index.html @@ -0,0 +1,1187 @@ + + + + + + + + + Teoria nasm jump - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Teoria
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

ASM - jump

+

Saltos (jumps) são instruções em assembly que permitem a execução não sequêncial de um programa. As instruções de jumpo quando executadas alteram o program counter.

+

Nossa CPU é capaz de realizar códigos com condição, tal como:

+
if a > 0:
+    b = 2
+else:
+    b = 3
+
+

ou:

+
while True:
+    b = b+1
+
+

A maneira de realizarmos esse tipo de condição é com instruções de salto (jump), uma instrução de salto verifica uma determinada condição e realiza ou não o salto com base nessa condição, alterando o PC.

+

+

A sequência de execução do código é ditada pelo Program Counter (PC), um salto acontece quando o PC sofre uma mudança da sua sequência natural:

+
              | salto
+              v
+PC: 0 1 2 3 4   8 9 10 11
+--------------------------------> tempo
+
+

Essa mudança pode ser tanto para 'frente' quanto para trás:

+
              | salto
+              v
+PC: 0 1 2 3 4   0 1 2 3 4 x 
+--------------------------------> tempo
+
+
+

Salto 1

+

O salto é uma interrupção no fluxo contínuo e sequencial de um programa. O salto pode ser condicional (if, ...) ou incondicional (salta sem condição).

+
+

PC

+

Para executarmos um salto é necessário alterarmos o valor do PC, no Z01 isso é feito utilizando o valor que está salvo no registrador %A. No nosso caso, antes de realizarmos um salto é necessário carregarmos em %A o endereço da qual desejamos ir caso o salto se realize (condição).

+

+

O exemplo a seguir realiza um loop infinito (e não faz nada), ele trava nesse loop:

+
+
+
+
0: leaw $0, %A   ; carrega 0 em %A (linha 0)
+1: jmp           ; faz o salto incondicional
+2: nop           ; nop
+
+
+
+

+
+
+
+

O PC desse código fica:

+
  |     |     |     |
+  v     v     v     v 
+0 1 2 0 1 2 0 1 2 0 1 2
+
+

Note que o PC é incrementado para o valor 2 mesmo após a realização do salto (jmp), isso ocorre por um atraso no processamento do salto, é por esse motivo que um salto (de qualquer tipo) deve ser sempre acompanhado de uma instrução do tipo nop, o nop é uma instrução que não realizada nada na CPU, ela é usada para 'dar' tempo a CPU executar o salto.

+
+

jmp é o comando em assembly de salto incondicional.

+
+
+

Note

+

Repare que realizamos o comando leaw $0, %A antes de realizarmos o salto, isso é necessário pois o valor carregado em PC é o valor de %A.

+
+

nop

+

No exemplo anterior logo após o salto jmp aparece a instrução nop. O No Operation (nop) é uma instrução que não faz nada na CPU, não modifica registradores e não modifica memória.

+

Ela serve para 'dar' tempo a CPU para realizar o salto. Como o salto é algo que quebra o fluxo contínuo de execução do código (chamamos isso de pipeline), é necessário colocarmos essa instrução para que a CPU se organize internamente para realizar a nova sequência de instruções.

+
+

Imaginem que um modelo de carros específico está sendo fabricado em uma linha de produção, toda a linha (pipeline) está preparada para montar esse tipo de carro (ferramentas, desenhos técnicos, ...) e a fabrica decide por fabricar um carro de modelo diferente (quebra no pipeline). Duas são as alternativas: desligar toda a linha de produção para o pessoal se adequar ou deixar a linha em andamento, mas não colocar nenhum carro nela e dar tempo das pessoas se adequarem.

+

A opção de desligar a linha é uma analogia a 'desligarmos' o clock de parte da CPU, que é algo mais complexo. A segunda opção é a de colocar operações que não fazem nada na CPU dando assim tempo de ajuste interno (nop).

+
+

Salto incondicional

+

O salto mais simples que podemos realizar é o salto sem condições. Ou seja, chegou nessa instrução, salta. Isso é muito utilizado para realizarmos while(True), possuimos apenas uma instrução que realiza o salto incodicional:

+
    +
  • jmp
    • +
+
+

Warning

+

Antes de realizarmos qualquer salto é necessário carregarmos em %A o destino para onde desejamos ir.

+
+

label

+

Para facilitar o uso de saltos, podemos criar labels no nosso código assembly, o label é um nome que damos para a linha que desejamos saltar. Label e uma string seguida de ::

+
    +
  • LABEL:
    • +
+

O código anterior ficaria o seguinte com uso de label:

+
+
+
+
LOOP:             ; label LOOP
+leaw $LOOP, %A    ; Aqui, $LOOP seria substituido por 0 pelo montador
+jmp
+nop
+
+
+
+

+
+
+
+
+

Note

+

O label não é uma instrução, é um nome para a linha em questão e portanto não é convertido para nenhuma operação de hardware.

+
+
+

Tip 2

+

Teste o código anterior no Z01-Simulator.

+
+

Salto condicional

+

O salto condicional é aquele que é utilizado para realizarmos if ... else, nele um salto só é executado caso uma condição específica seja satisfeita. Nossa CPU é capaz de realizar a seguintes condições:

+
    +
  • je %D: Salta se valor de %Dé igual a 0
    • +
  • jne %D: Salta se valor de %D for diferente de 0
    • +
  • jg %D: Salta se valor de %D for maior que 0
    • +
  • jl %D: Salta se valor de %D for menor que 0
    • +
  • jge %D: Salta se valor de %D for maior ou igual a 0
    • +
  • jle %D: Salta se valor de %D for menor ou igual a 0
    • +
+
+

%D indica o valor salvo no registrador D.

+
+
+

Example

+

considere o pseudo código a seguir:

+
if RAM[1] > 0:
+    RAM[2] = 1
+else:
+    RAM[2] = 2
+
+
+
+
+

Em assembly do Z01:

+
leaw $1, %A    ; faz %A apontar para RAM[1]
+movw (%A), %D  ; carrega o valor de RAM[1] em %D
+leaw $ELSE, %A ; precisamos carregar em %A o valor do salto
+jle %D         ; salta se valor em %D for menor ou igual a zero
+nop            ; 
+               ; if
+leaw $2, %A    ; 
+movw $1, (%A)  ; 
+               ;
+leaw $END, %A  ; agora não podemos executar o trecho 
+jmp            ; do else, vamos pular para o fim 
+nop            ; do código
+               ;
+ELSE:          ; else
+               ;
+leaw $2, %A    ; 
+movw %A, (%A)  ; 
+               ;
+END:           ;
+
+
+
+
+

RAM[1] = 0

+
+

+
+
+
+
+
+

Warning

+

As labels precisam estar escritas da mesma maneira, altere ea linha 9 para leaw $end, $A ou a linha 15 para END:

+
+
+

Tip 3

+

Teste o código anterior no Z01-Simulator.

+
+

Hardware

+

O salto condicional utiliza o comparador que está dentro da nossa ULA para verificar a condição e realizar o salto, as etapas são:

+
    +
  1. O Control Unit faz com que o valor do registrador %D passe pela ULA
    2. +
  2. Quando %D sai pela ULA o Comparador gera os sinais
      +
    • ng: menor que zero
      • +
    • zr: igual a zero
      • +
    +
    3. +
  3. Esses sinais vão até o Control Unit
    4. +
  4. O control Unit verifica a condição do salto e os valores de ng e zr, se forem condizentes, faz load_PC <= '1' caso contrário, não salta load_pc <= '0' .
    5. +
+

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-vm-funcoes/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-vm-funcoes/index.html new file mode 100644 index 00000000..e5f2049f --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-vm-funcoes/index.html @@ -0,0 +1,1091 @@ + + + + + + + + + Teoria vm funcoes - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Teoria
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

VM - Funções

+
+ +
+

A linguagem VM possibilita o uso de funções, as funções são definidas em novos arquivos .vm na mesma pasta do arquivo Main.vm. Por exemplo :

+

Na pasta do projeto H-VM/src/vmExamples/SimpleFunction possuímos duas funções: O Main.vm e a SimpleFunction.vm. A função main deve sempre deve existir no projeto, e será a primeira chamada na inicialização do sistema (assim como no python e C).

+

Para definirmos uma função em VM basta criarmos um arquivo com a extensão .vm (que precisa ter o mesmo nome da função) que será como uma classe do nosso projeto, podendo conter mais que um método/função.

+

Uma função é definida pela seguinte estrutura :

+
    +
  • function functionName numberOfVars
    • +
+

Onde :

+
    +
  • function: é uma palavra reservado (keyword) para definir funções
    • +
  • functionName: é o nome da função
    • +
  • numberOfVars: a quantidade de variáveis locais que essa função possui.
    • +
+

Como exemplo, vamos transformar a seguinte função em Python para VM:

+
def SimpleFunction(a, b):
+   aux0 = a + b
+   aux1 = a - b
+   return(aux1+aux0)
+
+

Em VM:

+
function SimpleFunction 2
+    push argument 0
+    push argument 1
+    add
+    pop local 0       // aux0 = a + b
+    push argument 0
+    push argument 1
+    sub
+    pop local 1       // aux1 = a - b
+    push local 0
+    push local 1
+    add               // aux0 + aux1
+    return
+
+

Essa função possui duas variáveis locais, que pode ser acessada pelo segmento local, os parâmetros passados para a função (a e b) são acessíveis pelo segmento argument :

+
    +
  • +

    push argument 0

    +
      +
    • acessa o primeiro argumento da função ( a ), trazendo o dado para a pilha.
      • +
    +
    • +
  • +

    push argument 1

    +
      +
    • acessa o primeiro argumento da função ( b ), trazendo o dado para a pilha.
      • +
    +
    • +
  • +

    push/pop temp 0

    +
      +
    • acessa ou grava na primeiro variável local da função ( aux0 ).
      • +
    +
    • +
  • +

    push/pop temp 1

    +
      +
    • acessa ou grava na primeiro variável local da função ( aux1 ).
      • +
    +
    • +
+

Note que os parâmetros devem ser apenas leitura, não devendo escrever nesses segmentos.

+

return

+

A função considera como retorno o último valor da pilha, e sempre retorna um único valor apenas.

+

Chamada de função

+

A chamada de função ocorre na própria pilha, para isso é necessário colocar na pilha os parâmetros da função, no exemplo anterior :

+
     a
+     b
+SP->
+
+

e em seguida fazer a chamada de função que possui a seguinte estrutura:

+
    +
  • call functionName numberOfParameters
    • +
+

Onde :

+
    +
  • call : palavra reservada para chamada de funções
    • +
  • functioName : nome da função a ser chamada
    • +
  • numberOfPar : quantidade de parâmetros que essa função recebe.
    • +
+

O exemplo a seguir chama a função SimpleFunction com os valores 5 e 8 como argumentos / parâmetros da função.

+
function Main.main 0
+    push constant 5
+    push constant 8
+    call SimpleFunction 2
+
+

Graficamente

+

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-vm-jump/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-vm-jump/index.html new file mode 100644 index 00000000..7c8ea555 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-vm-jump/index.html @@ -0,0 +1,1046 @@ + + + + + + + + + Teoria vm jump - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Teoria
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

VM - jump

+

Goto é a maneira de desviarmos uma execução em vm, e possui a seguinte sintaxe:

+
    +
  • goto LABEL
    • +
  • if-goto LABEL
    • +
+

podemos utilizar dois tipos :

+
    +
  • goto : incondicional , salta sem condição
    • +
  • if-goto : condiconal, salta se o último valor da pilha for True
    • +
+
+

Exemplo: Salto para igual se 3 = 2

+
push constant 3
+push constant 2
+eq
+if-goto IGUAL
+..
+..
+label IGUAL
+..
+..
+
+
+
+

Exemplo: Contador utilizando for utilizando goto

+
// for(i=0; i<10; i++)
+//     x = x+1;
+
+push constant 0
+pop temp 0         
+push constant 1
+pop temp 1
+label LOOP_START
+push temp 0
+push constant 10
+eq
+if-goto END       // se temp0 = 10 salta para o fim
+push temp 0
+push constant 1
+add
+pop temp 0
+push temp 1
+push constant 1
+add
+pop temp 1
+goto LOOP_START  // If counter > 0, goto LOOP_START
+label END
+
+
+

labels

+

Os labels são definidos pela keyword label + nome :

+
    +
  • label nome
    • +
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-vm-memoria/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-vm-memoria/index.html new file mode 100644 index 00000000..c12e3b52 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-vm-memoria/index.html @@ -0,0 +1,1264 @@ + + + + + + + + + Teoria vm memoria - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
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  • Teoria
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+

VM - Memória

+

Para a máquina virtual funcionar corretamente devemos agora definir regiões de memória que serviram para aplicações específicas, tal como armazenar: o topo da pilha (SP, Stack Pointer), os locais dos parâmetros passados na chamada de função (ARG, argument), os endereços das variáveis locais de uma função (LCL, local) ...

+

A seguir um resumo dos endereços de memória e suas funções:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Endereço (RAM)SímboloNomeUso
0SPStack PointerPonteiro para o topo da pilha
1LCLLocalPonteiro para a base das variáveis de um função
2ARGArgumentPonteiro para a base dos argumentos de uma função
3THISThisPonteiro para a base do segmento this
4THATThatPonteiro para a base do segmento that
5..12TempTemporaryEndereços para armazenar variáveis temporárias
+

Além dos endereços específicos (que possuem papéis especiais), devemos também definir regiões da memória que serão utilizadas para armazenar tipos de dados específicos, são essas :

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Endereço (RAM)NomeUso
16-255StaticVariáveis estáticas (acessíveis por todas as funções)
256-2047StackPilha utilizada pela VM (stack pointer)
2048-16383HeapUsada para armazenar objetos e vetores
16384-I/OPeriféricos mapeados em memória
+

Vamos detalhar um pouco de cada item descrito nesse resumo.

+

Stack

+

A stack é a região de memória utilizada pela VM para armazenar valores e realizar operações, funciona como uma forma de abstração do hardware, já que agora toda manipulação de dados acontece na Stack e não mais nos registradores. É claro que essa manipulação influência nos registradores do hardware, mas o programador não mais precisa ter todo o conhecimento do hardware nas operações. Por exemplo a operação :

+
push constant 5
+push constant 3
+add
+
+

Adiciona o valor 5 e o 3 para o topo da pilha e os soma, resultando em um único valor : 8. Notem que para essa operação ser realizada no hardware do Z01 tivemos que usar os registradores para tornar a operação viável, porém isso não é mais visível do programa VM. Nesse camada de software não interessa mais se o hardware possui 2, 3, ... N registradores o resultado da operação será a mesma.

+

Teremos 8 no topo da pilha. O hardware vai influenciar o VMTranslator que deve traduzir a linguagem de máquina virtual por pilha para a linguagem Assembly, o número de registradores pode influenciar a performance do computador mas não irá mudar o conceito de pilha.

+

A stack é utilizada também para armazenar os valores passados na chamada de função e também para armazenar o resultado (return) de uma função.

+

Stack Pointer

+

É um ponteiro que indica a onde está o endereço do topo da pilha, como a pilha cresce e diminui dinamicamente (conforme os push, pops e operações) necessitamos armazenar em algum local o endereço do topo da pilha, conforme figura a seguir :

+

Stack Pointer

+
+

Stack Overflow

+
Agora fica mais claro o significado do site stack overflow ? Indica o estouro da pilha. Imagine a situação na qual só colocamos dados na pilha e nunca tiramos (**pop**, em algum momento a pilha irá passar seu valor máximo, que no nosso caso é : 2047 - 256 = 1791 endereços e começará a escrever na região reservada para o Heap, corrompendo os dados que estavam ali salvos).
+
+
+

Funções

+

Os ponteiros LCL e ARG são utilizados somente na execução de uma função, o ARG indica o endereço da stack na qual os parâmetros que serão passados para a função estão salvos e o LCL é indicado para apontar para o endereço na pilha utilizado para armazenar variáveis locais.

+

O fluxo de chamada de função, de forma simplificada é:

+
    +
  1. Coloca na pilha os argumentos que ser passado para a função
    2. +
  2. a quantidade varia conforme a demanda da função
    3. +
  3. Chama a função (call)
    4. +
  4. Aloca na pilha os endereços de memória para armazenar os locals
    5. +
  5. Atualiza os ponteiros : SP, LCL, ARG
    6. +
+

O fluxo de chamada de função (call) é um pouco complexo, pois demanda que salvemos algumas informações da pilha antes de executarmos a função (precisamos conseguir após a execução da função retornar para um estado similar antes da execução), isto é conhecido como salvar contexto (antes da execução da função) e restaurar contexto (após da execução da função). Para isso é salvo na pilha:

+
    +
  • Endereço de retorno
    • +
  • LCL (antes da chamada de função)
    • +
  • ARG (antes da chamada de função)
    • +
  • This (antes da chamada de função)
    • +
  • That (antes da chamada de função)
    • +
+

LCL - Local

+

Local indica o endereço na pilha na qual foi alocado para as variáveis locais de uma função, a quantidade de endereços alocados varia conforme a declaração da função, que pode possuir zero ou mais variáveis temporárias.

+

Veja como fica um exemplo em Java :

+
void example(int a, int b){
+ int aux0;
+ int aux1;
+
+ aux0 = a;
+ aux1 = b;
+}
+
+

Note que essa função possui duas variáveis locais : aux0, aux1, que são visíveis somente dentro do escopo da função, essas variáveis são alocadas quando a função é chamada e desalocada quando a função retorna. Essas variáveis (aux0, aux1) servem como variáveis locais da função, e são salvas na stack, como a ilustração a seguir:

+

Local

+

O exemplo em Java anteriormente seria traduzido para a linguagem VM (de forma imediata) na seguinte maneira :

+
function example 2
+    push argument 0  // coloca na pilha o valor a
+    pop local 0       // aux0 = a
+    push argument 1  // coloca na pilha o valor b
+    pop local 1       // aux1 = b
+
+

Note que o que define local 0 e local 1 é a ordem na qual as variáveis foram declaradas, como a variável aux0 foi declarada primeiro, ela é alocada no local 0.

+

O LCL aponta apenas para o endereço do primeiro local, os demais são inferidos da seguinte maneira:

+
+

push local n

+
+
+

Tip 1

+

Endereço local n = LCL + n

+
+

ARG - Argumento

+

O ponteiro ARG indica a onde na pilha estão salvos os argumentos que a função pode acessar, e segue a mesma lógica do LCL, onde o ARG aponta para o primeiro argumento e o endereço dos demais são inferidos com base no endereço do primeiro.

+
+

Tip 2

+

Endereço argument n = ARG + n

+
+

Static variables

+

É a região da memória utilizada para armazenar variáveis compartilhadas entre o mesmo arquivo .vm, conforme figura a seguir :

+

Static

+

A static não é visível entre diferentes arquivos .vm, deixando as variáveis limitadas a um escopo. O static será utilizado para armazenar as variáveis estáticas de uma determinada classe. Exemplo de acesso ao static:

+

O exemplo a seguir demonstra duas classes (class1.vm e class2.vm) sendo utilizadas com os seus respectivos stacks. Nesse exemplo, a função main inicializa o static da classe 1 em : static[0] = 6, static[1] = 8 e o static ca classe 2 em : static[0] = 23, static[0] = 15.

+

Static example

+

Isso será bastante utilizado para fazer a implementação da estrutura a seguir :

+
public class class1 {
+
+ static int valor0;  // alocado no static 0
+ static int valor1;  // alocado no static 1
+
+ public void set(int var1, va2){
+      valor0 = var1;
+      valor1 = var2;
+ }
+
+ public void get(void){
+     return(valor0-valor1);
+ }
+
+
+

Note

+

As variáveis estáticas são compartilhadas entre os objetos inicializados a partir da mesma classe, alocando assim apenas um slot de memória para todos os objetos criados a partir dessa classe ^1.

+

^1: https://beginnersbook.com/2013/05/static-variable/

+
+

HEAP

+

O HEAP é a região de memória a ser utilizada para armazenamento objetos e vetores, um objeto será construído a partir de uma classe e compartilhará as mesma variáveis estáticas mas não as mesmas variáveis locais ao objeto. Vamos tomar como ponto de partida o exemplo a seguir que inicializa dois objetos (terra e lua) do tipo corpoCeleste :

+
void main(){
+    corpoCeleste terra  = new corpoCeletes();
+    terra.setMassa(1200);
+    corpoCeleste lua = new corpoCeleste();
+    lua.setMassa(32);
+
+    lua.pi = 314;
+}
+
+public class corpoCeleste(){
+    static int pi;
+
+    int raio ;
+    int gravidade;
+    int massa;
+
+    void getMassa(){
+        return(this.massa);
+    }
+
+    void setMassa(int m){
+        this.massa = m;
+    }
+}
+
+

Esse exemplo aloca no Heap três endereços em locais diferentes para cada objeto criado do tipo corpoCeleste, porém a variável pi, que é estática é comum a todos os objetos criados a partir da mesma classe. A figura a seguir ilustra como essas variáveis seriam alocadas em memória.

+

Alocação de memórias para objetos - Heap

+

This

+

This é o ponteiro que referência o próprio objeto: objeto na qual o método ou construtor está sendo chamado. No caso da chamada do método getMassa() da classe corpoCeleste, o ponteiro This será ajustado para apontar para o objeto na qual o método foi chamado. O fluxo da máquina virtual será o seguinte :

+
    +
  1. Ajusta o this para apontar para o início do HEAP pertencente ao objeto
    2. +
  2. chama a função getMassa do arquivo corpoCeleste.vm
    3. +
+

That

+

O ponteiro That é utilizado para referenciar outro objeto, utilizado no exemplo a seguir:

+

Método objeto Celeste:

+
 void compareMassa(corpoCeleste outro){
+     if(this.massa == outro.massa){
+         return(True);
+     }
+     else{
+         return(False);
+     }
+ }
+
+

Código principal:

+
void main(){
+   ...
+
+   rtn = terra.compareMassa(lua);
+}
+
+

Nesse exemplo, incluimos um novo método (compareMass) na classe corpoCeleste, esse novo método compara a massa de um outro objeto com a do próprio objeto, retornando verdadeiro ou falso dependendo do resultado.

+

Como esse código seria traduzido para VM? O objeto em questão será acessado utilizando o ponteiro this e o objeto a ser comparado será acessado via o that. O compilador da linguagem de alto nível para VM será responsável por alocar os objetos nos endereços certos.

+
function main 0
+    ...
+    push constant 2048  // endereço objeto terra
+    push constant 2051  // endereço objeto lua
+    call cortpoCeleste.compare mass 2
+
+function corpoCeleste.compareMass 0
+    push argument 0
+    pop pointer 0   // atualiza endereço this
+    push argument 1
+    pop pointer 1   // atualiza endereço that
+    push this 2     // this 0 = gravidade; this 1 = raio; this 2 = massa
+    push that 2     // that 0 = gravidade; this 1 = raio; this 2 = massa
+    eq
+    return
+
+

Note que quando o método for chamado (no caso da vm o método será traduzido para uma função), os ponteiros this e that devem ser passados via a chamada da função, e no começo da função atualizado os endereços RAM[3] - This e RAM[4] - That.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-vm-segmentos/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-vm-segmentos/index.html new file mode 100644 index 00000000..61e66726 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-vm-segmentos/index.html @@ -0,0 +1,1085 @@ + + + + + + + + + Teoria vm segmentos - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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VM - Segmentos

+

Os comandos push e pop são a única maneira que temos de acessar/manipular a memória. O comando push traz para a pilha um valor da memória (RAM ou ROM) e o comando pop salva na memória um valor da pilha (RAM). Os comandos possuem a seguinte sintaxe :

+
    +
  • push segment index
    • +
  • pop segment index
    • +
+

Onde index é um número inteiro positivo e segment pode ser um dos casos a seguir:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
segmentUsoIndexComentário
argumentLocal onde o argumento da função está salvo0 ..Alocado dinamicamente pelo VMTranslator quando a função é chamada
localLocal das variáveis locais da função0 ..Alocado dinamicamente pelo VMTranslator quando a função é chamada
staticLocal onde as variáveis do objeto estão salvos0 ..Essas variáveis são compartilhadas por todas as funções do mesmo .vm, assim como em um objeto
constantCarrega uma constante na pilha0 .. 32767Mesmo uso do leaw (carrega da ROM um valor na RAM)
this/thatSegmentos de uso geral, pode apontar para qualquer lugar0 ..Usado para ler e escrever de endereços da memória, por exemplo, acessar o LCD
pointerAltera os valores do this e do that0, 1Usado para modificar a onde o this e o that apontam
tempLocal para uso de variáveis temporárias0 .. 7Acessado por qualquer função, é armazenado nos endereços R5 .. R12 da RAM
+

Exemplo, acessando o temp

+

Por exemplo, para trazermos para a pilha uma constante realizamos a seguinte operação:

+
push constant 15
+
+
    +
  • nesse caso o segmento acessado é o constant e o parâmetro é o 15.
    • +
+

Para salvarmos o valor 15 no temp 3 (endereço da RAM 7), basta:

+
push constant 15
+pop temp 3
+
+

Podemos também trazer o temp 3 para a pilha:

+
push temp 3
+
+

Escrevendo um pixel no LCD

+

Para atualizarmos o LCD via VM será necessário primeiro atualizarmos para onde o that aponta, that é a maneira que possuímos de escrever em qualquer endereço da memória. O exemplo a seguir ilustra como usamos o segmento that para escrever nos pixels centrais do LCD, supondo que gostaríamos de realizar a seguinte operação em C.

+
 int *pLCD = 16384
+ *(pLCD + 1200) = 0xFFFF
+
+

Nesse pequeno código em C o que está acontecendo é que primeiramente definimos um ponteiro pLCD que aponta para 16384, depois fazemos com que o endereço desse ponteiro + 1200 receba 0xFFFF, o mesmo código em VM é realizado da seguinte maneira :

+

exemplo that atualizando LCD

+
push constant 16384   -- carrega 16384 para a pilha
+pop pointer 1         -- atualiza para onde that aponta (int *pLCD = 16384)
+push contant 1        -- carrega 1 para a pilha
+neg                   -- nega o 1 para obter o valor 0xFFFF
+                      -- poderia ter realizado o push contant 4095 no lugar
+                      -- dessas duas operações
+pop that 1200         -- faz com que o endereço da memória 16384 + 1200 = 0xFFFF
+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/Teoria-vm/index.html b/commum-content/teoria/Teoria-vm/index.html new file mode 100644 index 00000000..7d6a06a7 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/Teoria-vm/index.html @@ -0,0 +1,1165 @@ + + + + + + + + + Teoria vm - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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VM

+
+ +
+
+
+
+
+
+

A linguagem VM proposta para o curso é baseada em pilha (assim como tantas outras), as operações nesse nível não lidam mais com registradores do computador porém com dados que são colocados e tirados de uma pilha (stack). Uma grande vantagem disso é a abstração do hardware, agora não precisamos mais nos preocuparmos com a manipulação dos dados em baixo nível e saber por exemplo quantos registradores possuímos (o VMTranslator será encarregado disso). Um código escrito em VM passa pelas seguintes etapas antes de ser executado em máquina :

+
      VMTranslator          Assembler
+ .vm -------------> .nasm -------------> .hack
+
+

Com o código vm conseguimos implementar funções, o que facilita muito o desenvolvimento de qualquer software e prepara o terreno para conseguirmos implementar uma linguagem de alto nível.

+

O código vm é traduzido para linguagem nasm pelo VMTranslator (vocês vão ter que fazer parte desse programa no último projeto), e então é montado pelo Assembler para linguagem de máquina.

+

Temos diversas vantagens quando programamos em linguagem virtual:

+
    +
  1. Abstração de Hardware
      +
    • (já não mais lidamos com o hardware diretamente)
      • +
    +
    2. +
  2. Portabilidade
    3. +
  3. Código mais alto nível
      +
    • (chamada de funções, linguagem mais próxima do que estamos acostumados, ...)
      • +
    +
    4. +
+
+

Exemplo

+

O programa a seguir escrito em vm, faz uso de uma função +de multiplicação para multiplicar 7*2:

+
function Main.main 0
+push constant 7
+push constant 2
+call mult 2
+
+

A função de multiplicação mult é implementada como a seguir: +

 function mult 2
+ push constant 0
+ pop local 0
+ push argument 1
+ pop local 1  
+label loop
+ push constant 0
+ push local 1
+ eq
+ if-goto end
+ push local 0
+ push argument 0
+ add
+ pop local 0
+ push local 1
+ push constant 1
+ sub
+ pop local 1
+ goto loop
+label end
+  push local 0
+  return
+

+
+

Pilha

+
+ +
+

A linguagem VM é baseada em pilha, ou seja, todas as operações que serão realizadas serão feitas na pilha. A pilha é uma região da memória RAM (no nosso caso começa no endereço 256 da memória RAM) reservada para armazenar os dados que estão sendo manipulados.

+

A pilha cresce conforme operações de push (envio de dados para a pilha) vão sendo executados, e decresce conforme operações cálculo ou de pull (retirar dados da pilha) são executadas.

+

A figura a seguir demonstra o código a evolução da pilha quando o código a seguir é executado:

+
push constant 3
+push constant 7
+add
+pop temp 0
+
+

Esse código carrega as constantes 3 e 7 para a pilha e faz soma deles, o resultado é guardado no endereço de temp 0.

+

Stack

+
+

Explicando

+
    +
  1. A pilha começa vazia e o Stack Pointer (SP) aponta para 256
    2. +
  2. Uma operação de push constant 3 é executada, SP é incrementando e o valor 3 é colocado no topo da pilha
    3. +
  3. Uma operação de push constant 7 é executada, SP é incrementando e o valor 7 é colocado no topo da pilha
    4. +
  4. Adicionasse os dois valores no topo da pilha add
    5. +
  5. Retira o valor do topo da pilha para o endereço de memória temporário 0.
    6. +
+
+

Stack Pointer (SP)

+

O Stack Pointer é o endereço de memória (RAM[0]) reservado por apontar o topo da pilha, ou seja, a próxima posição vazia da pilha. O SP é salvo na RAM 0 (R0) e deve ser incrementado/decrementado conforme a pilha vai sendo manipulada.

+

Stack Pointer

+

Operações

+

Considerando a seguinte disposição na pilha :

+
     ...
+     ...
+      X
+      Y
+SP ->
+
+

São suportadas as seguintes operações aritméticas na pilha:

+

add

+
    +
  • executa: X + Y
    • +
+

sub

+
    +
  • executa: X - Y
    • +
+

neg

+
    +
  • executa: -Y (complemento de dois)
    • +
+

eq

+
    +
  • compara X == Y
      +
    • True : resulta em b"11111111111111111", 0xFFFF
      • +
    • False: resulta em b"0000000000000000"", 0x0000
      • +
    +
    • +
+

gt

+
    +
  • compara X > Y
      +
    • True : resulta em b"11111111111111111", 0xFFFF
      • +
    • False: resulta em b"0000000000000000"", 0x0000
      • +
    +
    • +
+

lt

+
    +
  • compara X < Y
      +
    • True : resulta em b"11111111111111111", 0xFFFF
      • +
    • False: resulta em b"0000000000000000"", 0x0000
      • +
    +
    • +
+

and

+
    +
  • executa: X and Y (bit a bit)
    • +
+

or

+
    +
  • executa: X or Y (bit a bit)
    • +
+

not

+
    +
  • executa: not Y (bit a bit)
    • +
+
+

Note

+

As operações de comparação (eq, gt, lt) resulta em um True ou False e esse resultado é salvo na pilha. Considere o exemplo a seguir (em hexa) que possui inicialmente na pilha os valores 0x2, 0x3 e 0x5, após a operação de eq os valores 3 e 5 são comparados e resulta em um valor True ou False (0xFFFF ou 0x0000).

+
+
         -> eq ->    -> gt ->
+     0x2          0x2         0xFFFF
+     0x3          0x0    SP->
+     0x5     SP->
+SP->
+
+
+

Warning

+

A pilha não é 'limpada' a cada operação, os endereços que não sofreram modificação dado uma operação continuam lá, mas você não pode considerar que eles são válidos! Se olharmos a memória real do exemplo anterior seria a seguinte:

+
           -> eq ->      -> gt ->
+     0x2            0x2          0xFFFF
+     0x3            0x0     SP-> 0x0
+     0x5       SP-> 0x5          0x5
+SP-> 0x0            0x0          0x0
+
+

O mesmo acontece com arquivos que são deletados do seu computador, o sistema operacional não "limpa a memória" sempre que um arquivo é excluído, apenas apaga o ponteiro para aquele arquivo.

+
+
+

stackoverflow

+

Agora você consegue entender o significado do nome do site stack overflow? é um estouro na pilha (quando o tamanho da pilha ultrapassa a memória que está reservado para ela!)

+
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/teoria/figs/Adders-kmap-FAD.png b/commum-content/teoria/figs/Adders-kmap-FAD.png new file mode 100644 index 00000000..4cd0c2f3 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/Adders-kmap-FAD.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/AlgebraBoolena-quiz10a.png b/commum-content/teoria/figs/AlgebraBoolena-quiz10a.png new file mode 100644 index 00000000..c0a5744f Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/AlgebraBoolena-quiz10a.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/AlgebraBoolena-quiz10b.png b/commum-content/teoria/figs/AlgebraBoolena-quiz10b.png new file mode 100644 index 00000000..edb92ea3 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/AlgebraBoolena-quiz10b.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/AlgebraBoolena-quiz10c.png b/commum-content/teoria/figs/AlgebraBoolena-quiz10c.png new file mode 100644 index 00000000..22472ae3 Binary files /dev/null and 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file mode 100644 index 00000000..f68b1dc3 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/binarydigit.svg.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/binarydigit_v2.svg b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/binarydigit_v2.svg new file mode 100644 index 00000000..2a6b0908 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/binarydigit_v2.svg @@ -0,0 +1,409 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Mux + + + + + + + + + + + + + + + + + + + load + + + DFF + + + + + + + + + + + + + in + out + + BinaryDigit + + clock + + + diff --git a/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/drawing.svg b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/drawing.svg new file mode 100644 index 00000000..d0629f10 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/drawing.svg @@ -0,0 +1,3046 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 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. + + + + . + + + + . + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Register 2 + inout + (word)(word) + address + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Bit + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Bit + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Register + + + + + + + + + + + + + + + + + + + RAM8 + + + Register + RAM 8 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + RAM 64 + + + + 8 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 8 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Register + + + . + . + . + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Register + + + . + . + . + + + + + + + + + + + + + + + + + + + RAM8 + + + ... + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Bit + + + + . . . + + + + + + + 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diff --git a/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/g11085.png b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/g11085.png new file mode 100644 index 00000000..b0f09530 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/g11085.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/quartus-FlipFlopD.png b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/quartus-FlipFlopD.png new file mode 100644 index 00000000..205a9f20 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/quartus-FlipFlopD.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/quartus-files.png b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/quartus-files.png new file mode 100644 index 00000000..479ed4ba Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/quartus-files.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/ram.pdf b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/ram.pdf new file mode 100644 index 00000000..c790df9e Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/ram.pdf differ 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+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/register8.pdf b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/register8.pdf new file mode 100644 index 00000000..f1d974f2 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/register8.pdf differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/register8.png b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/register8.png new file mode 100644 index 00000000..91930acd Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/register8.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/register8.svg b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/register8.svg new file mode 100644 index 00000000..3bc63548 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/figs/E-LogSeq/register8.svg @@ -0,0 +1,1247 @@ + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 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-0,0 +1,383 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + LATCH + TIPO D + + + + + + preset + clear + D + Q + Q + + clock + + diff --git a/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-FF-D-full.svg.png b/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-FF-D-full.svg.png new file mode 100644 index 00000000..b7da6888 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-FF-D-full.svg.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-FF-D-time.svg b/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-FF-D-time.svg new file mode 100644 index 00000000..8c096637 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-FF-D-time.svg @@ -0,0 +1,582 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + COPIA + COPIA + + D + (IN) + + + + Q + (OUT) + + + + clock + (IN) + + + diff --git a/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-FF-D.svg b/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-FF-D.svg new file mode 100644 index 00000000..5392e778 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-FF-D.svg @@ -0,0 +1,353 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + D + + + Q + + CLK + + + Q + + + LATCH + TIPO D + + + + + símbolo que indica + entrada de clock + + diff --git a/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-bit.svg b/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-bit.svg new file mode 100644 index 00000000..7c9693c4 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-bit.svg @@ -0,0 +1,192 @@ + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + Bit + + + out + + + + + + + + + load + in + + + + + clk + + + diff --git a/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-clock.svg b/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-clock.svg new file mode 100644 index 00000000..c03bbdac --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-clock.svg @@ -0,0 +1,217 @@ + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + clock + + T + 0 + 1 + + diff --git a/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-latch-D.svg b/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-latch-D.svg new file mode 100644 index 00000000..94a12905 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-latch-D.svg @@ -0,0 +1,258 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + D + + + Q + + + E + + + Q + + + LATCH + TIPO D + + diff --git a/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-reg.svg b/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-reg.svg new file mode 100644 index 00000000..370fb4a0 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/figs/Logica-Sequencial-reg.svg @@ -0,0 +1,285 @@ + + + + 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Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-exemplo1b.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-exemplo1c.png b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-exemplo1c.png new file mode 100644 index 00000000..732038ea Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-exemplo1c.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-exemplo1d.png b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-exemplo1d.png new file mode 100644 index 00000000..3b9b64d6 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-exemplo1d.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-exemplo1e.png b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-exemplo1e.png new file mode 100644 index 00000000..7137f06b Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-exemplo1e.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-exemplo2.png b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-exemplo2.png new file mode 100644 index 00000000..b6c12691 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-exemplo2.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-grupos1.png b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-grupos1.png new file mode 100644 index 00000000..aaf09cdd Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-grupos1.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-grupos2.png b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-grupos2.png new file mode 100644 index 00000000..162db410 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-grupos2.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-grupos3.png b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-grupos3.png new file mode 100644 index 00000000..3cede861 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-mk-grupos3.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-nand.png b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-nand.png new file mode 100644 index 00000000..e121d745 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-nand.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-nor-table.png b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-nor-table.png new file mode 100644 index 00000000..0c4b6850 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-nor-table.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-not.png b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-not.png new file mode 100644 index 00000000..db74506d Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-not.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-or.png b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-or.png new file mode 100644 index 00000000..eba0498f Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-or.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-simplificacao1.png b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-simplificacao1.png new file mode 100644 index 00000000..3d38b88a Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-simplificacao1.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-simplificacao2.png b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-simplificacao2.png new file mode 100644 index 00000000..1f30867f Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-simplificacao2.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-simplificacao3.png b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-simplificacao3.png new file mode 100644 index 00000000..8310c598 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-simplificacao3.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-tv-exe1.png b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-tv-exe1.png new file mode 100644 index 00000000..263173e6 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-tv-exe1.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-tv.png b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-tv.png new file mode 100644 index 00000000..055aea88 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/LogicaBooleana-tv.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/LogicaSequencial-Combinacional.png b/commum-content/teoria/figs/LogicaSequencial-Combinacional.png new file mode 100644 index 00000000..13be9c96 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/LogicaSequencial-Combinacional.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/LogicaSequencial-reg2.svg b/commum-content/teoria/figs/LogicaSequencial-reg2.svg new file mode 100644 index 00000000..b50640f5 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/figs/LogicaSequencial-reg2.svg @@ -0,0 +1,7068 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 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a/commum-content/teoria/figs/RTL-Transistor-NOR1.png b/commum-content/teoria/figs/RTL-Transistor-NOR1.png new file mode 100644 index 00000000..d729c56b Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/RTL-Transistor-NOR1.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/RTL-Transistor-NOR2.png b/commum-content/teoria/figs/RTL-Transistor-NOR2.png new file mode 100644 index 00000000..9d2d5d67 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/RTL-Transistor-NOR2.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/RTL-Transistor-OR.png b/commum-content/teoria/figs/RTL-Transistor-OR.png new file mode 100644 index 00000000..967daf30 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/RTL-Transistor-OR.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/Z0-CPU.svg b/commum-content/teoria/figs/Z0-CPU.svg new file mode 100644 index 00000000..38e5556f --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/figs/Z0-CPU.svg @@ -0,0 +1,1352 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 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00000000..50c9d17b --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/figs/Z0-nasm-comparador.svg @@ -0,0 +1,1379 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + 0 1 234567891011 + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + + + + + + 0 1 234567891011 + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + wdadwaddfwfawfawfw + + + x + + + 0 1 234567891011 + 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+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + PC + 0x02 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 0x03 + + + 0x43 + outM + writeM + addressM + + inM + + + + + + + + + + Control Unit + + + + + + + + + + + + + + zr,ng + + + %A + %D + + + ROM + + 0x0: leaw $3, %A 0x1: movw (%A), %D0x2: incw %D 0x3: movw %D, (%A) + + + + + + + + + + + + + RAM + 0: 0x02 + 1: 0x22 + 2: 0x32 + 3: 0x42 + 4: 0x00 + 5: 0x01 + + + diff --git a/commum-content/teoria/figs/Z0-nasm-ram/8.svg b/commum-content/teoria/figs/Z0-nasm-ram/8.svg new file mode 100644 index 00000000..86ac5ee6 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/figs/Z0-nasm-ram/8.svg @@ -0,0 +1,1489 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + PC + 0x03 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 0x03 + + + 0x43 + outM + writeM + addressM + + inM + + + + + + + + + + Control Unit + + + + + + + + + + + + + + zr,ng + + + %A + %D + + + ROM + + 0x0: leaw $3, %A 0x1: movw (%A), %D0x2: incw %D 0x3: movw %D, (%A) + + + + + + + + + + + + + RAM + 0: 0x02 + 1: 0x22 + 2: 0x32 + 3: 0x42 + 4: 0x00 + 5: 0x01 + + + diff --git a/commum-content/teoria/figs/Z0-nasm-ram/8a.svg b/commum-content/teoria/figs/Z0-nasm-ram/8a.svg new file mode 100644 index 00000000..31a14d02 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/figs/Z0-nasm-ram/8a.svg @@ -0,0 +1,1495 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + PC + 0x03 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 0x03 + + + 0x43 + outM + writeM + addressM + + inM + + + + + + + + + + Control Unit + + + + + + + + + + + + + + zr,ng + + + %A + %D + + + ROM + + 0x0: leaw $3, %A 0x1: movw (%A), %D0x2: incw %D 0x3: movw %D, (%A) + + + + + + + + + + + + + RAM + 0: 0x02 + 1: 0x22 + 2: 0x32 + 3: 0x43 + 4: 0x00 + 5: 0x01 + + + + diff --git a/commum-content/teoria/figs/Z0-nasm-ram/9.svg b/commum-content/teoria/figs/Z0-nasm-ram/9.svg new file mode 100644 index 00000000..9a901af1 --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/figs/Z0-nasm-ram/9.svg @@ -0,0 +1,1489 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + PC + 0x03 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 0x03 + + + 0x43 + outM + writeM + addressM + + inM + + + + + + + + + + Control Unit + + + + + + + + + + + + + + zr,ng + + + %A + %D + + + ROM + + 0x0: leaw $3, %A 0x1: movw (%A), %D0x2: incw %D 0x3: movw %D, (%A) + + + + + + + + + + + + + RAM + 0: 0x02 + 1: 0x22 + 2: 0x32 + 3: 0x43 + 4: 0x00 + 5: 0x01 + + + diff --git a/commum-content/teoria/figs/Z0-nasm-sw-simulator.gif b/commum-content/teoria/figs/Z0-nasm-sw-simulator.gif new file mode 100644 index 00000000..f2b9569b Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/Z0-nasm-sw-simulator.gif differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/Z0-pc.png b/commum-content/teoria/figs/Z0-pc.png new file mode 100644 index 00000000..aa0d50b3 Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/Z0-pc.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/Z0-ram.png b/commum-content/teoria/figs/Z0-ram.png new file mode 100644 index 00000000..ba4bdd2a Binary files /dev/null and b/commum-content/teoria/figs/Z0-ram.png differ diff --git a/commum-content/teoria/figs/Z0-toplevel.svg b/commum-content/teoria/figs/Z0-toplevel.svg new file mode 100644 index 00000000..35581b6b --- /dev/null +++ b/commum-content/teoria/figs/Z0-toplevel.svg @@ -0,0 +1,340 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + ROM + + Memória + + + CPU + + program counter + + instrução + + + + addressM + writeM + + outM + + + inM + + diff --git a/commum-content/util/Util-Aulas/index.html b/commum-content/util/Util-Aulas/index.html new file mode 100644 index 00000000..4ff2d4a1 --- /dev/null +++ b/commum-content/util/Util-Aulas/index.html @@ -0,0 +1,1636 @@ + + + + + + + + + Util Aulas - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Resumo Aulas

+

Resumo e planejamento das aulas.

+

+ + +

10/06 - Av4 - AF

+

Aula 08/06

+
    +
  1. +

    Expositiva/Dúvidas (1h00)

    +
    2. +
  2. +

    Laboratório (1h00)

    + +
    3. +
+

Aula 03/06

+ + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Exercícios VM - Lab 17
+
    +
  1. +

    Expositiva/Dúvidas (1h00)

    +
    2. +
  2. +

    Laboratório (1h00)

    + +
    3. +
+

Aula 01/06

+ + + + + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
VM - jump
VM - Funções
+
    +
  1. +

    Expositiva/Dúvidas (1h00)

    +
    2. +
  2. +

    Laboratório (1h00)

    + +
    3. +
+

Aula 27/05

+ + + + + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
VM - Segmentos
VM - Memória
+
    +
  1. +

    Expositiva/Dúvidas (1h00)

    +
    2. +
  2. +

    Laboratório (1h00)

    + +
    3. +
+

Aula 25/05

+ + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Linguagem de Máquina Virtual
+
    +
  1. +

    Expositiva/Dúvidas (1h00)

    +
    2. +
  2. +

    Laboratório (1h00)

    +
    3. +
+

Aula 20/05

+ + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Assembler - Tabela de símbolos
+
    +
  1. +

    Resolução prova (0h30)

    +
    2. +
  2. +

    Dúvidas/ Expositiva (0h30):

    +
    3. +
  3. +

    Laboratório (1h00)

    + +
    4. +
+

18/05 - Av3

+

Aula 13/05

+ + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Assembler
+
    +
  1. +

    Revisão/ Dúvidas/ Expositiva (1h00):

    +
    2. +
  2. +

    Laboratório (1h00)

    + +
    3. +
+

Aula 11/05

+ + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Assembler
+
    +
  1. +

    Expositiva/Dúvidas (1h20)

    +
    2. +
  2. +

    Laboratório (0h40)

    + +
    3. +
+

Aula 06/05

+
    +
  1. +

    Exercícios - CPU/ Dúvidas (1h00)

    +
    2. +
  2. +

    Aula estúdio (1h00)

    +
    3. +
+

Aula 04/05

+ + + + + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
CPU
Linguagem de máquina
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (1h00)

    +
    2. +
  2. +

    Laboratório (1h00)

    + +
    3. +
+

Aula 29/04

+ + + + + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
CPU
Linguagem de máquina
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (1h00)

    +
    2. +
  2. +

    Laboratório (1h00)

    + +
    3. +
+

Aula 27/04

+ + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
ASM - Jump
+
    +
  1. +

    Revisão/ Dúvidas/ Expositiva (0h30):

    +
    2. +
  2. +

    Laboratório (1h30)

    + +
    3. +
+

Aula 20/04

+ + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
ASM - Mapa de memória
+
    +
  1. +

    Revisão/ Dúvidas/ Expositiva (1h00):

    +
    2. +
  2. +

    Laboratório (1h00)

    + +
    3. +
+

Aula 13/04

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Linguagem de máquina
ASM - Assembly
Resumo - Assembly
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (1h00):

    +
    2. +
  2. +

    Laboratório (1h00)

    + +
    3. +
+

Aula 01/04

+

Segunda Avaliação Individual - Av2

+

Aula 30/03

+

Projeto D-Lógica Sequencial.

+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (0h30)

    +
    2. +
  2. +

    Aula estúdio (1h30)

    +
    3. +
+

Aula 25/03

+

Começo do projeto D-Lógica Sequencial.

+ + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Lógica Sequencial
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (1h00):

    +
    2. +
  2. +

    Laboratório (1h00)

    + +
    3. +
+

Aula 23/03

+

Detalhes da ULA da CPU do Z01.1.

+ + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
ULA
+
    +
  1. +

    Expositiva/Dúvidas (0h30)

    +
    2. +
  2. +

    Laboratórios (0h30)

    + +
    3. +
  3. +

    Aula estúdio (1h00)

    +
    4. +
+

Aula 18/03

+

Começo do projeto C-ULA, trabalhando com aritmética binária.

+ + + + + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Aritmética Binária
Aritmética Binária - HW
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (0h30):

    +
    2. +
  2. +

    Handout (0h40):

    + +
    3. +
  3. +

    Laboratórios (0h50)

    + +
    4. +
+

Aula 16/03

+

Projeto B - Lógica Combinacional

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
https://insper.github.io/Z01.1/Teoria-Componentes/
https://insper.github.io/Z01.1/VHDL-basico/
https://insper.github.io/Z01.1/VHDL-Combinacional/
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (0h30)

    +
    2. +
  2. +

    Laboratórios (1h30)

    + +
    3. +
+

Aula 11/03

+

Inicio do projeto B - Lógica Combinacional, começo do uso de VHDL.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
https://insper.github.io/Z01.1/Teoria-Componentes/
https://insper.github.io/Z01.1/VHDL-basico/
https://insper.github.io/Z01.1/VHDL-Combinacional/
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (0h40)

    +
    2. +
  2. +

    Laboratórios (1h20)

    + +
    3. +
+

Aula 09/03

+

Primeira Avaliação Individual - Av1

+

Aula 04/03

+ + + + + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Teoria RTL
Teoria CMOS
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (0h40):

    +
    2. +
  2. +

    Laboratório (1h20):

    + +
    3. +
+

Aula 25/02

+

Trabalhar com transistores e circuitos integrados.

+ + + + + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Teoria RTL
Teoria CMOS
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (0h40):

    +
    2. +
  2. +

    Laboratório (1h20):

    + +
    3. +
+

Aula 23/02

+

Estudar lógica booleana e praticar

+ + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Teoria Álgebra Booleana
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (45 min)

    +
    2. +
  2. +

    Handout/ Exercício/ Vevox (1h15):

    + +
    3. +
+

Aula 18/02

+

Dúvidas sobre dados digitais, uma breve visão geral sobre git e github.

+ + + + + + + + + + + +
Estudo prévio
Dados digitais
+
    +
  1. +

    Expositiva/ Dúvidas (0h40):

    +
      +
    • Slides
      • +
    +
    2. +
  2. +

    Handout/ Exercício (1h20):

    + +
    3. +
+

Aula 16/02

+

Aula de apresentação da matéria; visão geral do que vai ser feito; criação de grupos.

+
    +
  1. +

    Slides (1h00):

    + +
    2. +
  2. +

    Handout/ Estudo/ Exercício (1h00):

    +
      +
    • Montar grupos
      • +
    • Mural
      • +
    +
    3. +
+ + + + +
+ + +
+
+
+ + +
+
+
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/util/Util-Comecando-novo-projeto/index.html b/commum-content/util/Util-Comecando-novo-projeto/index.html new file mode 100644 index 00000000..e179b081 --- /dev/null +++ b/commum-content/util/Util-Comecando-novo-projeto/index.html @@ -0,0 +1,1080 @@ + + + + + + + + + Util Comecando novo projeto - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Começando novo projeto

+
+

Scrum Master

+
    +
  1. O grupo deve escolher um novo mediador
    2. +
  2. Aconselhável no primeiro projeto o facilitador ser aquele que tem mais facilidade git.
    3. +
  3. Até que todos tenham sido mediadores, não pode repetir.
    4. +
+
+

Você deve fazer a secção do seu papel: Mediador/ Desenvolvedor

+

Antes de começar - Mediador

+
+

Mediador

+

Somente mediador, mas todos devem acompanhar (uma hora será sua vez).

+
+

Antes de começar será necessário atualizar o repositório de vocês com os novos arquivos no repositório oficial da disciplina, e também configurar o Travis para executar os testes nesse novo projeto.

+

upstream

+
+

Abrindo terminal no Linux 1

+

ctrl+alt+t

+
+

No terminal:

+
    +
  1. Referenciando repositório original da disciplina
    2. +
+
+
+
+
$ git remote add upstream https://github.com/insper/Z01.1
+
+
+
+
$ git remote add upstream git@github.com:Insper/bits-e-proc-proj.git
+
+
+
+
+
    +
  1. Atualizando repositório do grupo com alterações feitas no repositório da disciplina:
    2. +
+
$ git fetch upstream
+$ git checkout main
+$ git merge upstream/main
+
+

Novos arquivos devem ter aparecido no repositório, para saber quais:

+
$ git diff HEAD~ --name-only
+
+

Actions

+
+

Arquivos ocultos 2

+

No linux os arquivos que começam com . são ocultos, ou seja, eles não +aparecem normalmente no gerenciador de arquivos ou no comando ls, para ver os arquivos ocultos:

+
    +
  • No gerenciador de arquivos aperte crtl+h (h de hide)
    • +
  • ls -a (onde -a indica all)
    • +
+
+

Edite o arquivo actions.yml localizado na pasta .github/workflows/ modificando o final do arquivo para ficar como:

+
+
+
+
python3 Projetos/B-LogicaCombinacional/testeLogicaCombinacional.py
+python3 Projetos/C-UnidadeLogicaAritmetica/testeULA.py
+python3 Projetos/D-LogicaSequencial/testeLogicaSequencial.py
+
+
+
+

Cada entrega terá um arquivo de configuracão, no caso do primeiro projeto ele já está +configurado, mas de uma olhada no arquivo: .github/workflows/componentes.yml.

+
  - name: Combinacional
+    run: |
+    pytest hw/test_components.py
+
+
+
+
+

Agora vamos realizar um commit e submeter aos demais colegas do grupo as alterações:

+
$ git add .github/
+$ git commit -m "configurando repo para novo projeto"
+
+

Atualizando infra

+
+

Warning

+

Todos devem realizar essa etapa: Mediadores e Desenvolvedores

+
+

Atualizar a infra da disciplina executando o comando a seguir na pasta raiz ro repositório:

+
+
+
+
$ ./updateZ01tools.sh
+
+

Isso irá baixar as dependências phython (via pip) e também clonar um repositório chamado Z01-Tools na raiz do usuário: $HOME/Z01-Tools/.

+
+
+

Install:

+
pip install -r requirements.txt
+pip install pip-upgrader
+
+

E execute:

+
pip-upgrade requirements.txt
+
+

Irá instalar / atualizar a lib python que possui a infra de testes da disciplina.

+
+
+
+

Antes de começar - Desenvolvedores

+
+

Desenvolvedores

+
    +
  1. Todos desenvolvedores devem fazer essa etapa.
    2. +
  2. Fazer isso somente depois que o mediador fez a parte dele!
    3. +
+
+

Volte para a branch main:

+
$ git checkout main
+
+

Agora todos os integrantes do grupo devem atualizar o repositório local:

+
$ git pull origin main
+
+ + +
+ + +
+
+
+ + +
+
+
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/util/Util-VM-Linux/index.html b/commum-content/util/Util-VM-Linux/index.html new file mode 100644 index 00000000..14866eb9 --- /dev/null +++ b/commum-content/util/Util-VM-Linux/index.html @@ -0,0 +1,1000 @@ + + + + + + + + + Util VM Linux - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Boot SSD via VirtualBox

+

Através deste guia, você conseguirá criar uma máquina virtual no VirtualBox que realiza o boot de um HD Externo, este roteiro foi feito e testado no Windows 10 (mas com o devido cuidado funciona no Mac OS e Linux também).

+
    +
  1. +

    Antes, verifique se não há nenhum pendrive, se sim, ejete ele no Windows Explorer.

    +
    2. +
  2. +

    Conecte o HD Externo de tipo A (MBR) no Windows, neste momento deverá aparecer uma mensagem dizendo para formatar a unidade para poder utiliza-la, clique em Não.

    +
    3. +
  3. +

    Agora, abra o Painel de Controle, procure por Ferramentas Administrativas e em seguida Gerenciamento do Computador (Cuidado para não confundir com Gerenciador de Dispositivos!). +Gerenciamento do Computador

    +
    4. +
  4. +

    Agora no menu lateral, procure por Gerenciamento de Discos, na parte central, você deve ser capaz de ver o seu HD e o HD Externo conectado, caso contrário, verifique a conexão USB e certifique-se que clicou no botão Ignorar ao conecta-lo.

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Gerenciamento de Discos

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  1. +

    Com foco no HD Externo e procure pelo número do Disco (geralmente fica na parte inferior em baixo do nome, no gráfico de barras). Deve haver algo como Disco 2 ou Disco 1.

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    2. +
  2. +

    Agora, abra uma Linha de Comando como Administrador (botão direito, e executar como Administrador). Navegue até a pasta do VirtualBox em C:\Program Files\Oracle\VirtualBox e execute o seguinte comando, substituindo o N pelo número de disco corresponde visto anteriormente (deve-se manter o \.\PhysicalDrive). +VBoxManage internalcommands createrawvmdk -filename Elementos.vmdk -rawdisk \\.\PhysicalDriveN

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    3. +
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Se tudo ocorrer bem, deve aparecer a mensagem RAW host disk access VMDK file Elementos.vmdk created successfully. Caso sim, continue, caso contrário, verifique o comando digitado.

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  1. +

    No passo 6, criamos um disco virtual, que na realidade não armazena dados e sim diz ao VirtualBox procurar pelo HD Externo. No entanto, este acesso ao HD Externo em nível de partições de boot, necessita de acesso de administrador ao computador. Portanto, vamos ter que abrir o VirtualBox como administrador no Windows. Primeiro, certifique-se que o VirtualBox está fechado completamente. Procure qualquer atalho ou no menu Iniciar pelo VirtualBox e clique com botão direito e Executar como Administrador.

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    2. +
  2. +

    Com êxito, a janela do VirtualBox deve aparecer. Clique para criar uma nova máquina virtual, clique em seguida no modo Expert, de um nome apropriado a máquina virtual, na pasta da máquina virtual, sugiro que mude o caminho para C:\Users\SEU_USUARIO\VirtualBox VMs (crie caso não exista). Ele irá utilizar esta pasta apenas para arquivos de configuração. Troque o Tipo para Linux e Versão para Ubuntu (64-bits). É recomendável que aloque pelo menos 4GB (4096 MB) para o sistema. Na opção de Disco Rígido, escolha a opção Utilizar um disco virtual existente, e selecione o arquivo Elementos.vmdk criado no passo 6. Clique em Criar.

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  3. +

    Clique para executar a máquina virtual criada, se tudo ocorrer bem, você deve ver o boot do Ubuntu iniciando, não esqueça depois de ligar, de verificar a resolução da tela e se a aceleração de vídeo está habilitada.

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+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/util/Util-VM-MAC/index.html b/commum-content/util/Util-VM-MAC/index.html new file mode 100644 index 00000000..a7326c81 --- /dev/null +++ b/commum-content/util/Util-VM-MAC/index.html @@ -0,0 +1,1000 @@ + + + + + + + + + Util VM MAC - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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Através deste guia, você conseguirá criar uma máquina virtual no VirtualBox que realiza o boot de um HD Externo, este roteiro foi feito e testado no Mac OS Mojave (mas com o devido cuidado funciona no Windows e Linux também).

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  1. +

    Antes, verifique se não há nenhum pendrive ou instalador montado (mostrando como unidade), se sim, ejete eles no Finder.

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    Conecte o HD Externo de tipo A (MBR) no Mac OS, neste momento deverá aparecer uma mensagem dizendo que o Mac OS não é capaz de ler o disco, atenção, você deve clicar no botão 'Ignorar'

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  3. +

    Agora, abra o Disk Utility (Utilitário de Disco), ele pode ser encontrado pelo Spotlight ou pelo Launchpad, conforme imagem.

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Utilitário de Disco

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  1. Clique no botão Visualizar e selecione Mostrar todos os dispositivos. Agora no menu lateral, você deve ser capaz de ver o HD Externo conectado, caso contrário, verifique a conexão USB e certifique-se que clicou no botão Ignorar ao conecta-lo.
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Utilitário de Disco

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  1. Selecione o HD Externo no Disk Utility e nas informações exibidas procure por Dispositivo: diskN, sendo que haverá um número no lugar do N, no caso da foto é disk2. Verifique qual o número em seu Mac OS.
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Utilitário de Disco

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  1. +

    Agora, abra um Terminal. E execute o seguinte comando, substituindo o diskN pelo disco corresponde visto anteriormente (deve-se manter o /dev/ inicial). Ele irá solicitar a sua senha do Mac OS, por favor digite. +sudo VBoxManage internalcommands createrawvmdk -filename Elementos.vmdk -rawdisk /dev/diskN

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    Se tudo ocorrer bem, deve aparecer a mensagem RAW host disk access VMDK file Elementos.vmdk created successfully. Caso sim, continue, caso contrário, verifique o comando digitado.

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    No passo 6, criamos um disco virtual, que na realidade não armazena dados e sim diz ao VirtualBox procurar pelo HD Externo. No entanto, este acesso ao HD Externo em nível de partições de boot, necessita de acesso de administrador ao computador. Portanto, vamos ter que abrir o VirtualBox como administrador no Mac OS. Primeiro, certifique-se que o VirtualBox está fechado completamente. Em seguida, no terminal novamente, digite o comando sudo /Applications/VirtualBox.app/Contents/MacOS/VirtualBox

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    4. +
  4. +

    Com êxito, a janela do VirtualBox deve aparecer. Clique para criar uma nova máquina virtual, clique em seguida no modo Expert, de um nome apropriado a máquina virtual, na pasta da máquina virtual, sugiro que mude o caminho para /Users/SEU_USUARIO/VirtualBox VMs (crie caso não exista). Ele irá utilizar esta pasta apenas para arquivos de configuração. Troque o Tipo para Linux e Versão para Ubuntu (64-bits). É recomendável que aloque pelo menos 4GB (4096 MB) para o sistema. Na opção de Disco Rígido, escolha a opção Utilizar um disco virtual existente, e selecione o arquivo Elementos.vmdk criado no passo 6. Clique em Criar.

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  5. +

    Clique para executar a máquina virtual criada, se tudo ocorrer bem, você deve ver o boot do Ubuntu iniciando, não esqueça depois de ligar, de verificar a resolução da tela e se a aceleração de vídeo está habilitada.

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+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/util/Util-VM-Windows/index.html b/commum-content/util/Util-VM-Windows/index.html new file mode 100644 index 00000000..7f5ccad4 --- /dev/null +++ b/commum-content/util/Util-VM-Windows/index.html @@ -0,0 +1,999 @@ + + + + + + + + + Util VM Windows - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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Através deste guia, você conseguirá criar uma máquina virtual no VirtualBox que realiza o boot de um HD Externo, este roteiro foi feito e testado no Windows 10 (mas com o devido cuidado funciona no Mac OS e Linux também).

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    Antes, verifique se não há nenhum pendrive, se sim, ejete ele no Windows Explorer.

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    Conecte o HD Externo de tipo A (MBR) no Windows, neste momento deverá aparecer uma mensagem dizendo para formatar a unidade para poder utiliza-la, clique em Não.

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    Agora, abra o Painel de Controle, procure por Ferramentas Administrativas e em seguida Gerenciamento do Computador (Cuidado para não confundir com Gerenciador de Dispositivos!). +Gerenciamento do Computador

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    Agora no menu lateral, procure por Gerenciamento de Discos, na parte central, você deve ser capaz de ver o seu HD e o HD Externo conectado, caso contrário, verifique a conexão USB e certifique-se que clicou no botão Ignorar ao conecta-lo.

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Gerenciamento de Discos

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    Com foco no HD Externo e procure pelo número do Disco (geralmente fica na parte inferior em baixo do nome, no gráfico de barras). Deve haver algo como Disco 2 ou Disco 1.

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    Agora, abra uma Linha de Comando como Administrador (botão direito, e executar como Administrador). Navegue até a pasta do VirtualBox em C:\Program Files\Oracle\VirtualBox e execute o seguinte comando, substituindo o N pelo número de disco corresponde visto anteriormente (deve-se manter o \.\PhysicalDrive). +VBoxManage internalcommands createrawvmdk -filename Elementos.vmdk -rawdisk \\.\PhysicalDriveN

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Se tudo ocorrer bem, deve aparecer a mensagem RAW host disk access VMDK file Elementos.vmdk created successfully. Caso sim, continue, caso contrário, verifique o comando digitado.

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    No passo 6, criamos um disco virtual, que na realidade não armazena dados e sim diz ao VirtualBox procurar pelo HD Externo. No entanto, este acesso ao HD Externo em nível de partições de boot, necessita de acesso de administrador ao computador. Portanto, vamos ter que abrir o VirtualBox como administrador no Windows. Primeiro, certifique-se que o VirtualBox está fechado completamente. Procure qualquer atalho ou no menu Iniciar pelo VirtualBox e clique com botão direito e Executar como Administrador.

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    Com êxito, a janela do VirtualBox deve aparecer. Clique para criar uma nova máquina virtual, clique em seguida no modo Expert, de um nome apropriado a máquina virtual, na pasta da máquina virtual, sugiro que mude o caminho para C:\Users\SEU_USUARIO\VirtualBox VMs (crie caso não exista). Ele irá utilizar esta pasta apenas para arquivos de configuração. Troque o Tipo para Linux e Versão para Ubuntu (64-bits). É recomendável que aloque pelo menos 4GB (4096 MB) para o sistema. Na opção de Disco Rígido, escolha a opção Utilizar um disco virtual existente, e selecione o arquivo Elementos.vmdk criado no passo 6. Clique em Criar.

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    Clique para executar a máquina virtual criada, se tudo ocorrer bem, você deve ver o boot do Ubuntu iniciando, não esqueça depois de ligar, de verificar a resolução da tela e se a aceleração de vídeo está habilitada.

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+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/util/Util-Video-Aulas/index.html b/commum-content/util/Util-Video-Aulas/index.html new file mode 100644 index 00000000..b8e3fc17 --- /dev/null +++ b/commum-content/util/Util-Video-Aulas/index.html @@ -0,0 +1,1052 @@ + + + + + + + + + Util Video Aulas - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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Material desenvolvido pelo Prof. Luciano Soares no ano de 2017, pode ser utilizado para estudar!

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+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/util/Util-vixi-sou-dev/index.html b/commum-content/util/Util-vixi-sou-dev/index.html new file mode 100644 index 00000000..53af16b6 --- /dev/null +++ b/commum-content/util/Util-vixi-sou-dev/index.html @@ -0,0 +1,1018 @@ + + + + + + + + + Util vixi sou dev - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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Vixi! Sou scrum master

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Passos 1

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Você é o mediador (Scrum Master) do projeto e não sabe por onde começar? A seguir os passos que devem ser realizados!

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  1. +

    Sincronizar repositório com upstream

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    2. +
  2. +

    Editar SCRUM_MASTER.json com suas informações

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    3. +
  3. +

    Ler documentação do projeto

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    4. +
  4. +

    Configurar GH-Actions para executar teste do projeto

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    5. +
  5. +

    Criar Project e issues no github (detalhes ao final dessa página)

    +
      +
    • Discuta com os seus colegas
      • +
    +
    6. +
  6. +

    Acompanhe o grupo ajudando o pessoal trabalhar, seu papel é entregar!! e no prazo!!!

    +
    7. +
  7. +

    Na entrega do projeto, todos os issues devem ter sido resolvidos (e arquivados). Todos as tarefas devem ser movidas para done no projects.

    +
    8. +
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Com o projeto finalizado:

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    +
  1. +

    Criar uma tag no git para marcar o commit que tudo funciona, exemplo: git tag Projeto-C + git push --tag

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    2. +
  2. +

    Preencher formulário de relatório (página de projeto)

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    3. +
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Criar project no github

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    +
  • Criando um project no github
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  • Adicionando issues
    • +
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Tip 2

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Os issues devem ser todos os módulos a serem implementados do projeto.

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  • Você deve manter o quadro atualizado.
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+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/util/Util-vixi-sou-scrum/index.html b/commum-content/util/Util-vixi-sou-scrum/index.html new file mode 100644 index 00000000..eb6a07c4 --- /dev/null +++ b/commum-content/util/Util-vixi-sou-scrum/index.html @@ -0,0 +1,1017 @@ + + + + + + + + + Util vixi sou scrum - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
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  • +
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Vixi! Sou desenvolvedor

+

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Passos 1

+

Você é desenvolvedor do projeto e não sabe por onde começar? A seguir os passos que devem ser realizados!

+
    +
  1. +

    Aguarde o scrum sincronizar o repositório com o upstream e então atualize o seu repositório local: git pull origin main

    +
    2. +
  2. +

    Ler documentação do projeto

    +
    3. +
  3. +

    Junto com o scrum defina as tarefas que você quer fazer, elas vão virar issues no github.

    +
    4. +
  4. +

    Para cada tarefa sua você deve:

    +
      +
    • Criar uma branch
      • +
    • Configurar o github actions para executar teste do projeto
      • +
    • Implemente e teste o módulo
      • +
    • Enviar branch para github
      • +
    • Criar pull-request
      • +
    +
    5. +
  5. +

    Acompanhe o desenvolvimento do projeto pelo seus colegas, não faca apenas a sua parte!

    +
    6. +
  6. +

    Na data da entrega preencha o formulário que vai estar na página do projeto.

    +
    7. +
+
+

Comandos

+

Criando uma branch:

+
git checkout -B NAME main
+
+
    +
  • NAME: escolha um nome que faca sentido.
    • +
  • Lembre de criar o branch sempre do main, por isso que temos um main no final do comando
    • +
+
+

Enviando uma branch para o github:

+
git push origin NAME
+
+
+

Adicionado teste no CI:

+
.github/workflows/componentes.yml
    - name: Test MODULO
+      run: |
+        pytest hw/test_components.py -k MODULO
+
+
    +
  • MODULO: Nome do modulo que está implementando.
    • +
+
+

Criando PR:

+ + +
+ + +
+
+
+ + +
+
+
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/util/figs/C-2-project.gif b/commum-content/util/figs/C-2-project.gif new file mode 100644 index 00000000..b49b27e3 Binary files /dev/null and b/commum-content/util/figs/C-2-project.gif differ diff --git a/commum-content/util/figs/C-3-issues.gif b/commum-content/util/figs/C-3-issues.gif new file mode 100644 index 00000000..0f1c07af Binary files /dev/null and b/commum-content/util/figs/C-3-issues.gif differ diff --git a/commum-content/z01/figs/HWv0.svg b/commum-content/z01/figs/HWv0.svg new file mode 100644 index 00000000..e26ad962 --- /dev/null +++ b/commum-content/z01/figs/HWv0.svg @@ -0,0 +1,1256 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + PC + PC + + Program Counter output + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + A register + + + D register + outM + writeM + addressM + instruction + inM + reset + + + A registeroutput + + + + + + + + + ALU + M input + Memory address output + 1 + 1 + + + Decoder + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/commum-content/z01/figs/HWv1.svg b/commum-content/z01/figs/HWv1.svg new file mode 100644 index 00000000..88f69dd4 --- /dev/null +++ b/commum-content/z01/figs/HWv1.svg @@ -0,0 +1,1609 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + PC + A register + D register + S register + outM + writeM + addressM + PC + instruction + inM + reset + + + A registeroutput + + + + + + + + + + + ALU + + M input + Program Counter output + Memory address output + 1 + 1 + 1 + + + Decoder + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/commum-content/z01/figs/HWv11.svg b/commum-content/z01/figs/HWv11.svg new file mode 100644 index 00000000..a2a76c70 --- /dev/null +++ b/commum-content/z01/figs/HWv11.svg @@ -0,0 +1,1939 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + PC + A register + D register + S register + outM + writeM + addressM + PC + instruction + inM + reset + + + A registeroutput + + + + + + + + + ALU + + M input + Program Counter output + Memory address output + 1 + 1 + 1 + + + Decoder + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 1 + + + diff --git a/commum-content/z01/figs/HWv11.svg.png b/commum-content/z01/figs/HWv11.svg.png new file mode 100644 index 00000000..85dd0d13 Binary files /dev/null and b/commum-content/z01/figs/HWv11.svg.png differ diff --git a/commum-content/z01/figs/IS-Z011.pdf b/commum-content/z01/figs/IS-Z011.pdf new file mode 100644 index 00000000..a07cccd6 Binary files /dev/null and b/commum-content/z01/figs/IS-Z011.pdf differ diff --git a/commum-content/z01/figs/IS-Z011.svg b/commum-content/z01/figs/IS-Z011.svg new file mode 100644 index 00000000..9abafe24 --- /dev/null +++ b/commum-content/z01/figs/IS-Z011.svg @@ -0,0 +1,2913 @@ + + + +image/svg+xml2020a - Instrution set Z01 + +Versão Insper 2020a da arquitetura do livro : Elements of Computer System + +nessa versão temos 3 bits a mais no Instruction Set + +Instruções do tipo A + +se bit 17 == 0: + +transfere 16 bits para o registrador A + +17 + +16 + +15 + +14 + +13 + +12 + +11 + +10 + +9 + +8 + +7 + +6 + +5 + +4 + +3 + +2 + +1 + +0 + +[15:0] : Palavra de 16 bits + +0 + +X + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +Instruções do tipo C + +se bit 17 == 1: + +executa ação + +17 + +16 + +15 + +14 + +13 + +12 + +11 + +10 + +9 + +8 + +7 + +6 + +5 + +4 + +3 + +2 + +1 + +0 + +[13:0] : Indica ação a ser executada pela CPU + +1 + +0 + +0 + +0 + +r0 + +c5 + +c4 + +c3 + +c2 + +c1 + +c0 + +0 + +d2 + +d1 + +d0 + +j2 + +j1 + +j0 + +Cálculo + +Destino + +Jump + +mux + +zx + +nx + +zy + +ny + +f + +no + +(A) + +D + +A + +<0 + +=0 + +>0 + +r0 + += 0 + +r0 = 1 + +c5 + +c4 + +c3 + +c2 + +c1 + +c0 + +Dest + +d2 + +d1 + +d0 + +Caso + +j2 + +j1 + 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+ +(A)-D + +0 + +0 + +0 + +1 + +1 + +1 + +D&A + +D&(A) + +0 + +0 + +0 + +0 + +0 + +0 + +D|A + +D|(A) + +0 + +1 + +0 + +1 + +0 + +1 + +Prof. Rafael Corsi - rafael.corsi@insper.edu.br + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/z01/figs/Z01.1-a.pdf b/commum-content/z01/figs/Z01.1-a.pdf new file mode 100644 index 00000000..c5b6d62b Binary files /dev/null and b/commum-content/z01/figs/Z01.1-a.pdf differ diff --git a/commum-content/z01/figs/Z01.1.svg b/commum-content/z01/figs/Z01.1.svg new file mode 100644 index 00000000..a52e438d --- /dev/null +++ b/commum-content/z01/figs/Z01.1.svg @@ -0,0 +1,17758 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 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+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/z01/z01-Resumo-Assembly/index.html b/commum-content/z01/z01-Resumo-Assembly/index.html new file mode 100644 index 00000000..0848acfb --- /dev/null +++ b/commum-content/z01/z01-Resumo-Assembly/index.html @@ -0,0 +1,1306 @@ + + + + + + + + + Resumo Assembly - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Z01
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Z01 - Resumo Assembly

+
+

Notação 1

+
    +
  • reg : Registrador (%A, %D)
    • +
  • mem : Acesso a memória (%A)
    • +
  • im: Imediato, pode ser: ($1, $0, $-1)
    • +
  • const: Constante positiva ($0, $9, ....)
    • +
+
+
+

Arquivos: extensões

+
    +
  • .nasm: Arquivo assembly
    • +
  • .hack: Linguagem de máquina (arquivo com zeros e uns)
    • +
  • .mif: Arquivo .hack que pode ser salvo na memória da FPGA
    • +
  • .lst: saída do simulador com os estados da CPU
    • +
+
+
+

Warning

+

Nosso hardware não suporta operações que realizam escrita e leitura na memória RAM ao mesmo tempo. Operações como:

+
    +
  • incw (%A)
    • +
  • decw (%A)
    • +
  • addw (%A), %D, (%A)
    • +
  • subw %D, (%A), (%A)
    • +
  • ...
    • +
+

Vão ser aceitas pelo assembler, mas vão executar erradas no HW.

+
+

Instruções

+

LEA - Carregamento Efetivo do Endereço (Valor)

+
+

leaw const, reg

+
+
+

Restrição

+

A operação de leaw só aceita o registrador %A

+
+

A instrução leaw armazena o valor passado (const) no +registrador especificado

+
; Exemplo: %A = 15
+leaw $15, %A
+
+
+

MOV - Copia Valores

+
+

movw im*/reg/mem, reg/mem {, reg/mem, reg/mem}

+
+
+

Dica 2

+

A operação de mov faz na verde uma cópia, deixando a origem com o +dado original.

+
+

A instrução mov, copia o valor da primeira posição para +a segunda posição (terceira e quarta opcional).

+
; Exemplo: D = RAM[A]
+movw (%A), %D
+
+
+

ADD - Adição de Inteiros

+
+

addw reg/mem, reg/mem/im*, reg/mem {, reg/mem, reg/mem}

+
+
+

Dica 3

+

A operação permite salvar o resultado em mais de um destino.

+
+

instrução add, soma o primeiro valor ao segundo +valor e armazena o resultado no terceiro parâmetro (quarto e quinto +opcional).

+
; Exemplo: D = RAM[A]+D 
+addw (%A), %D, %D
+
+
+

SUB - Subtração de Inteiros

+
+

subw reg/mem, rem/mem/im*, reg/mem {, reg/mem, reg/mem}

+
+

A instrução sub, subtrai o segundo valor do primeiro +valor e armazena o resultado no terceiro parâmetro (quarto e quinto +opcional).

+
; Exemplo: A = D - RAM[A] 
+subw %D, (%A), %A
+
+
+

RSUB - Subtração de Inteiros Reversa

+
+

rsubw reg/mem/im*, rem/mem, reg {, reg, reg}

+
+

A instrução rsub, subtrai o segundo valor do primeiro +valor e armazena o resultado no terceiro parâmetro (quarto e quinto +opcional).

+
; Exemplo: A = RAM[A] - D
+rsubw %D, (%A), %A
+
+
+

INC - Incrementa Inteiro

+
+

incw reg

+
+
+

Restrição

+

O destino é o próprio registrador! A operação não permite +salvar em um registrador diferente.

+
+
+

Dica 4

+

Se quiser fazer a operação de inc e salvar em outro +registrador, pode utilizar a operação de addw:

+
; D = A + 1
+addw $1, %A, %D 
+
+
+

A instrução inc, adiciona um (1) ao valor do +registrador ou memória.

+
; Exemplo: D = D + 1
+incw %D
+
+
+

DEC - Decrementa Inteiro

+
+

decw reg

+
+

A instrução dec, subtrai um (1) do valor do registrador +ou memória.

+
; Exemplo: A = A-1
+decw %A
+
+
+

NOT - Negação por Complemento de Um

+
+

notw reg

+
+

A instrução not, inverte o valor de cada bit do reg origem, ou seja, +se um bit tem valor 0 fica com 1 e vice-versa.

+
; Exemplo:  D = !D
+notw %D
+
+
+

NEG - Negação por Complemento de dois

+
+

negw reg

+
+

A instrução neg, faz o valor ficar negativo, ou seja, +um valor de x é modificado para -x.

+
; Exemplo: A = -A
+ negw %A
+
+
+

AND - Operador E (and)

+
+

andw reg/mem, rem/mem

+
+

A instrução and executa o operador lógico E (and).

+
; Exemplo: D = A&D
+andw %A, %D, %D
+
+
+

OR - Operador OU (or)

+
+

orw reg/mem, rem/mem

+
+

A instrução or executa o operador lógico Ou (or).

+
; Exemplo: D = RAM[A] | D
+orw (%A), %D, %D
+
+
+

JMP - Jump

+
+

jmp

+
+

A instrução jmp executa um desvio, no fluxo de +execução, para o endereço armazenado em %A.

+
jmp
+
+
+

JE - Desvia Execução se Igual a Zero

+
+

je reg

+
+

A instrução je faz um desvio, no fluxo de execução, +para o endereço armazenado em %A, somente se o valor do reg. for igual a +zero.

+
je %D
+
+
+

JNE - Desvia Execução se Diferente de Zero

+
+

jne reg

+
+

A instrução jne faz um desvio, no fluxo de execução, +para o endereço armazenado em %A, somente se o valor do reg. for +diferente de zero.

+
jne %D
+
+
+

JG - Desvia Execução se Maior que Zero

+
+

jg reg

+
+

A instrução jg desvia, o fluxo de execução, para o +endereço armazenado em %A, somente se o valor do reg. for maior que +zero.

+
jg %D
+
+
+

JGE - Desvia Execução se Maior Igual a Zero

+
+

jge reg

+
+

A instrução jge faz um desvio, no fluxo de execução, +para o endereço armazenado em %A, somente se o valor do reg. for maior +ou igual a zero.

+
jge %D
+
+
+

JL - Desvia Execução se Menor que Zero

+
+

jl reg

+
+

A instrução jl faz desvio, no fluxo de execução, para o +endereço armazenado em %A, somente se o valor do reg. for menor que +zero.

+
jl %D
+
+
+

JLE - Desvia Execução se Menor Igual a Zero

+
+

jle reg

+
+

A instrução jle faz um desvio, no fluxo de execução, +para o endereço armazenado em %A, somente se o valor do reg. for menor +ou igual a zero.

+
jle %D
+
+
+

NOP - Não faz nada (No Operation)

+
+

nop

+
+

A instrução nop não faz nada, usado para pular um ciclo +de execução.

+
nop
+
+
+

Descrição Detalhada

+

Formato das Instruções

+

Em Assembly, codificamos uma instrução por linha e ela é construída a +partir do mnemônico da operação e seus argumentos. Além disso, temos +marcadores de posição (endereço usado em desvios), constantes e +possíveis variáveis. O formato das instruções na sintaxe AT&T segue o +seguinte formato:

+

mnemônico origem, destino

+

Registradores

+

Todos os registradores devem ter como prefixo o sinal de porcentagem +'%\', por exemplo: %A ou %D.

+

Valores Literais

+

Todos os valores literais devem ter como prefixo o sinal de cifrão +'$\', por exemplo: $55, $376, sendo o maior valor 2047 (15 bits).

+

Endereçamento de Memória

+

Na sintaxe AT&T, a memória é referenciada com parêntese em volta do +registrador que armazena o endereço: por exemplo (%A).

+

Tamanho dos operadores

+

Algumas instruções podem trabalhar com diferentes tamanhos de dados, +assim as instruções podem ter um sufixo, informando o tamanho do dado +que irá manipular, sendo b (8 bits), w (16 bits) e l (32 bits). Por +exemplo:

+

movw $2000, (%A)

+

Instruções de Transferência de Controle

+

As instruções de jump, fazem o fluxo do programa desviar de uma posição +do programa para outra. Para marcar as posições no programa, são usados +marcadores (labels) que sempre terminam com dois pontos (:). Por +exemplo: loop:

+

Registradores virtuais

+

Os símbolos R0, ..., R15 são automaticamente predefinidos para se +referir aos endereços de RAM 0, ..., 15

+

Ponteiros de I/O

+

Os símbolos SCREEN e KBD são automaticamente predefinidos para se +referir aos endereços de RAM 16384 e 24576, respectivamente.

+

Ponteiros de controle da VM

+

Os símbolos SP, LCL, ARG, THIS, e THAT são automaticamente predefinidos +para se referir aos endereços de RAM 0-4, respectivamente.

+

Notações:

+

im : valor imediato (somente os valores 1, 0 e -1).

+

reg : registrador.

+

mem: memória, ou seja (%A).

+

Limitações:

+
    +
  • +

    A arquitetura não permite somar o valor da memória apontada por (%A) + com o valor de %A, ou de (%A) com (%A), tampouco %A com %A.

    +
    • +
  • +

    Não é possível somar (ou subtrair, se é que isso faz sentido) o + registrador com o mesmo, por exemplo somar %D com %D.

    +
    • +
  • +

    Não é possível ler e gravar a memória ao mesmo tempo. Por exemplo, + as instruções abaixo não funcionam no nosso computador:

    +
      +
    • incw (%A);
      • +
    • subw (%A),%D,(%A).
      • +
    +
    • +
+

Observação:

+

A linguagem Assembly apresentada é especifica para o processador +produzido no curso. Embora muito similar a outras usadas em produtos de +mercado, as instruções possuem limitações inerentes a cada hardware.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/z01/z01-Resumo-VM/index.html b/commum-content/z01/z01-Resumo-VM/index.html new file mode 100644 index 00000000..99d20cb1 --- /dev/null +++ b/commum-content/z01/z01-Resumo-VM/index.html @@ -0,0 +1,1263 @@ + + + + + + + + + Resumo VM - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + + +
  • Z01
    • + + +
  • +
+ + +
+ +
+

Linguagem VM

+

Notação

+
    +
  • Pilha: Local onde a operação é executada
    • +
  • Primeiro endereço: Dado no topo da pilha
    • +
  • Segundo endereço: Segundo dado no topo da pilha
    • +
  • Stack Pointer: Ponteiro para o endereço do dado no topo da pilha
    • +
+
     ...
+     ...
+      X     <- Segundo Valor
+      Y     <- Primeiro Valor
+SP ->
+
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
OperaçãoArgumentosretornoDescrição
add : AdiçãoX, YXX = X + Y
sub : SubtraçãoX, YXX = X - Y
neg : NegaçãoYYY = - Y
not : Not bit a bitYYY = ! Y
and : And bit a bitX, YXX = X and Y
or : Or bit a bitX, YXX = X or Y
eq : EqualX, YXX = True if X = Y else False
gt : Greater ThanX, YXX = True if X > Y else False
lt : Less ThanX, YXX = True if X < Y else False
+

Operações

+

add - Adição

+
+

add

+
+
    +
  • X = X + Y
    • +
+

A operação add adiciona dois valores da pilha, e retorna o resultado +no local do segundo valor.

+
+Pilha +
       ----------------------------------------
+       |     Antes        |     Depois        |
+       -------------------|--------------------
+          ....            |             ....
+            X             |              X+Y
+            Y             |       SP ->
+      SP ->               |        
+
+
+
+

sub - Subtração

+
+

sub

+
+
    +
  • X = X-Y
    • +
+

A operação sub subtrai dois valores da pilha, e retorna o resultado +no local do segundo valor.

+
+

neg - Negação

+
+

neg

+
+
    +
  • Y = -Y
    • +
+

A operação neg nega (complemento de dois) o valor no topo da pilha, e retorna o resultado +no mesmo local.

+
+Pilha +
       ----------------------------------------
+       |     Antes        |     Depois        |
+       -------------------|--------------------
+          ....            |            ....
+            X             |              X
+            Y             |             -Y
+      SP ->               |        SP ->
+
+
+
+

not - not bit a bit

+
+

and

+
+
    +
  • Y = !Y
    • +
+

A operação not inverte (bit a bit) o valor no topo da pilha, e retorna o resultado +no mesmo local.

+
+

or - Or bit a bit

+
+

or

+
+
    +
  • Y = X or Y
    • +
+

A operação or aplica um or (bit a bit) com os valores no topo da pilha, e retorna o resultado +no segundo endereço.

+
+

and - and bit a bit

+
+

and

+
+
    +
  • Y = X and Y
    • +
+

A operação and aplica um or (bit a bit) com os valores no topo da pilha, e retorna o resultado +no segundo endereço.

+
+

eq - Equal

+
+

eq

+
+
 X = True se X==Y ou
+     False
+
+

A operação eq verifica se os dois valores no topo da pilha são iguais, re +retorna o resultado (True ou False) no segundo valor da pilha.

+
+

True/false 1

+
    +
  • 'True' é representando por todos os bits em '1': '0xFFFF'
    • +
  • 'False' é representando por todos os bits em '0': 0x0000'
    • +
+
+
+

Pilha

+

Essa operação consume os dois valores da pilha, veja exemplo.

+
+
+Pilha +
       ----------------------------------------
+       |     Antes        |     Depois        |
+       -------------------|--------------------
+          ....            |            ....
+            X             |          True/False
+            Y             |        SP ->     
+      SP ->               |        
+
+
+
+

gt - Greater Than

+
+

gt

+
+
 X = True se X>Y ou
+     False
+
+

A operação qt verifica se o valor no topo da pilha é maior que o anterior, +retorna o resultado (True ou False) no segundo valor da pilha.

+
+

lt - Less Than

+
+

lt

+
+
 X = True se X<Y ou
+     False
+
+

A operação qt verifica se o valor no topo da pilha é menor que o anterior, +retorna o resultado (True ou False) no segundo valor da pilha.

+

Label

+

Labels são definidos pelo keyword label seguido de seu nome :

+
+

label nome

+
+

São utilizados para endereçar o código em uma condição de goto.

+

Goto

+

Existem dois tipos de GOTO, condicional (if-goto) e incondicional (goto). No condicional o salto é realizado caso a condição não for Falsa (verifica sempre o último valor da pilha).

+
+

goto nome

+

if-goto nome

+
+

Função

+

A seguir definições de funções:

+

Declaração de função

+

Uma função é definida pelo keyword function seguido do seu nome e quantidade de variáveis locais n na estrutura a seguir :

+
+

function nome n

+
+

Toda função em VM deve possuir um retorno, definido pelo keyword return

+
+Exemplo declaração de função +
funcion add 2
+    push argument 0
+    push argument 1
+    add
+
+
+

Chamada de função

+

Uma função em VM é chamada pelo keyword: call seguido do nome da função e da quantidade m de parâmetros passados para essa função.

+
+

call nome m

+
+
+Exemplo chamada de função +
  push constant 3
+  push constant 2
+  call mult 2
+
+
+

Parâmetros

+

Os parâmetros de uma função são passados na própria pilha.

+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/commum-content/z01/z01-Z01.1-Cheat-Sheet/index.html b/commum-content/z01/z01-Z01.1-Cheat-Sheet/index.html new file mode 100644 index 00000000..20b1f4ed --- /dev/null +++ b/commum-content/z01/z01-Z01.1-Cheat-Sheet/index.html @@ -0,0 +1,962 @@ + + + + + + + + + z01 Z01.1 Cheat Sheet - Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
+
+ +
+ +
+
    + + +
  • +
+ + +
+ +
+

+ + +
+ + +
+
+
+ + +
+
+
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/figs/A-Transistores/7404-pcb.png b/figs/A-Transistores/7404-pcb.png new file mode 100644 index 00000000..084cd03e Binary files /dev/null and b/figs/A-Transistores/7404-pcb.png differ diff --git a/figs/A-Transistores/7404.png b/figs/A-Transistores/7404.png new file mode 100644 index 00000000..b8c5e4f7 Binary files /dev/null and b/figs/A-Transistores/7404.png differ diff --git a/figs/A-Transistores/7404.svg b/figs/A-Transistores/7404.svg new file mode 100644 index 00000000..8daf02ef --- /dev/null +++ b/figs/A-Transistores/7404.svg @@ -0,0 +1,928 @@ + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + diff --git a/figs/A-Transistores/A-Ferramental-github-collaborators.png b/figs/A-Transistores/A-Ferramental-github-collaborators.png new file mode 100644 index 00000000..fa63d017 Binary files /dev/null and b/figs/A-Transistores/A-Ferramental-github-collaborators.png differ diff --git a/figs/A-Transistores/A-Ferramental-github-fork.png b/figs/A-Transistores/A-Ferramental-github-fork.png new file mode 100644 index 00000000..cb41e2c0 Binary files /dev/null and b/figs/A-Transistores/A-Ferramental-github-fork.png differ diff --git a/figs/A-Transistores/AandBorC-rtl.png b/figs/A-Transistores/AandBorC-rtl.png new file mode 100644 index 00000000..5484ba12 Binary files /dev/null and b/figs/A-Transistores/AandBorC-rtl.png differ diff --git a/figs/A-Transistores/AandBorC.png b/figs/A-Transistores/AandBorC.png new file mode 100644 index 00000000..c9f4f4e8 Binary files /dev/null and b/figs/A-Transistores/AandBorC.png differ diff --git a/figs/A-Transistores/carro.png b/figs/A-Transistores/carro.png new file mode 100644 index 00000000..0a63965d Binary files /dev/null and b/figs/A-Transistores/carro.png differ diff --git a/figs/A-Transistores/drawing.svg b/figs/A-Transistores/drawing.svg new file mode 100644 index 00000000..85c6e031 --- /dev/null +++ b/figs/A-Transistores/drawing.svg @@ -0,0 +1,6316 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + sources & con + linear + transformers + switches etc. + diodes + description + transistors etc. + ICs + electrical components library for SVG schematics drawingFilip Dominec et al. 2007-04-12, Wikimedia Commons, PD + + other stuff + + one-lline diagr. + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +5 V + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 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b/figs/D-ULA/drawing-4.pdf new file mode 100644 index 00000000..8d4f829a Binary files /dev/null and b/figs/D-ULA/drawing-4.pdf differ diff --git a/figs/D-ULA/drawing-4.svg b/figs/D-ULA/drawing-4.svg new file mode 100644 index 00000000..3a756574 --- /dev/null +++ b/figs/D-ULA/drawing-4.svg @@ -0,0 +1,19765 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + SW(0) + + SW(1) + + SW(2) + + SW(3) + + SW(4) + + SW(5) + + LEDR(7..0) + + + LEDR(8) + + LEDR(9) + + + 0x73 + + 0x5F + + + Zerador + + + Zerador + + Inversor + + Inversor + + + + + + + + Inversor + + + + X + Y + + + + + + + + + + Mux + Comparador + X+YAdd + X&YAnd + zx + nx + zy + ny + f + no + zr + ng + 1 + OUT + + + zx + + nx + + zy + + ny + + f + + no + + zr + + ng + + out + + + + + + + + + + + out = x + + + + + + + + + + + out = y + + + + + + + + + + + out = !y + + + + + + + + + + + out = 0 + + + + + + + + + + + out = 1 + + + + + + + + + + + out = -1 + + + + + + + + + + + out = x+y + + + + + + + + + + + out = x or y + + + + + + + + + + + out = x -y + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + LAB - 8 - ULA + + OPERAÇÃO + saída da ULA + Entradas fixas! + + diff --git a/figs/D-ULA/gtkwave.png b/figs/D-ULA/gtkwave.png new file mode 100644 index 00000000..fafa2e85 Binary files /dev/null and b/figs/D-ULA/gtkwave.png differ diff --git a/figs/D-ULA/ula-aplicada.png b/figs/D-ULA/ula-aplicada.png new file mode 100644 index 00000000..e068eb3a Binary files /dev/null and b/figs/D-ULA/ula-aplicada.png differ diff --git a/figs/D-ULA/ula-aplicada.svg b/figs/D-ULA/ula-aplicada.svg new file mode 100644 index 00000000..eec551f5 --- /dev/null +++ b/figs/D-ULA/ula-aplicada.svg @@ -0,0 +1,7249 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 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00000000..6b5fe42c Binary files /dev/null and b/figs/E-LogSeq/ffd.pdf differ diff --git a/figs/E-LogSeq/ffd.png b/figs/E-LogSeq/ffd.png new file mode 100644 index 00000000..6ba3b1ed Binary files /dev/null and b/figs/E-LogSeq/ffd.png differ diff --git a/figs/E-LogSeq/g11085.png b/figs/E-LogSeq/g11085.png new file mode 100644 index 00000000..b0f09530 Binary files /dev/null and b/figs/E-LogSeq/g11085.png differ diff --git a/figs/E-LogSeq/quartus-FlipFlopD.png b/figs/E-LogSeq/quartus-FlipFlopD.png new file mode 100644 index 00000000..205a9f20 Binary files /dev/null and b/figs/E-LogSeq/quartus-FlipFlopD.png differ diff --git a/figs/E-LogSeq/quartus-files.png b/figs/E-LogSeq/quartus-files.png new file mode 100644 index 00000000..479ed4ba Binary files /dev/null and b/figs/E-LogSeq/quartus-files.png differ diff --git a/figs/E-LogSeq/ram.pdf b/figs/E-LogSeq/ram.pdf new file mode 100644 index 00000000..c790df9e Binary files /dev/null and b/figs/E-LogSeq/ram.pdf differ diff --git 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0 + 0 + + + a) + b) + c) + e) + + + 10 + + + + + + + + + + 2 + + + decimal + 1 + 1 + 1 + 0 + 1 + 1 + 1 + 1 + + d) + + + + + 10 + + + decimal + d) + + + 10 + 16 + + + diff --git a/figs/Exercicios/Dados-hex.svg b/figs/Exercicios/Dados-hex.svg new file mode 100644 index 00000000..09b47133 --- /dev/null +++ b/figs/Exercicios/Dados-hex.svg @@ -0,0 +1,1236 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 2 + + + 123 + 10 + + + binário + + + + + + + + + + + + + + + 2 + + + -123 + 10 + + + binário + + + + + + + + + + + 2 + + + 16 + hexadecimal + 0 + 1 + 0 + 1 + 1 + 0 + 1 + 0 + + + + + + + + + + + + 2 + 1 + 1 + 1 + 1 + 0 + + + + + + + + + 2 + 1 + 1 + 1 + 1 + 0 + 0 + + + + + + + + + + + + + + 2 + + + + + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + + + a) + b) + c) + e) + + + 10 + + + + + + + + + + 2 + + + decimal + 1 + 1 + 1 + 0 + 1 + 1 + 1 + 1 + + d) + + + + + 10 + + + decimal + d) + + + 10 + 16 + + + diff --git a/figs/Exercicios/Logica-Sequencial-BinaryDigit-table.svg b/figs/Exercicios/Logica-Sequencial-BinaryDigit-table.svg new file mode 100644 index 00000000..f769c5f8 --- /dev/null +++ b/figs/Exercicios/Logica-Sequencial-BinaryDigit-table.svg @@ -0,0 +1,955 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Mux + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + load + + + + + DFF + + + + + + + + + + + + + + in + out + + BinaryDigit + + clock + + + + tempo + + diff --git a/figs/Exercicios/Logica-Sequencial-FF-D-time.svg b/figs/Exercicios/Logica-Sequencial-FF-D-time.svg new file mode 100644 index 00000000..6cab4010 --- /dev/null +++ b/figs/Exercicios/Logica-Sequencial-FF-D-time.svg @@ -0,0 +1,537 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + clock + D + preset + clear + Q + + + + + + + + A? + + + B? + + + + C? + + + + diff --git a/figs/Exercicios/Logica-Sequencial-FF-D-time.svg.png b/figs/Exercicios/Logica-Sequencial-FF-D-time.svg.png new file mode 100644 index 00000000..8098477f Binary files /dev/null and b/figs/Exercicios/Logica-Sequencial-FF-D-time.svg.png differ diff --git a/figs/Exercicios/Logica-Sequencial-FF-D-time2.svg b/figs/Exercicios/Logica-Sequencial-FF-D-time2.svg new file mode 100644 index 00000000..b662b52a --- /dev/null +++ b/figs/Exercicios/Logica-Sequencial-FF-D-time2.svg @@ -0,0 +1,530 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + clock + D + preset + clear + Q + + + + + + + + A? + + + B? + + + + C? + + + + diff --git a/figs/Exercicios/Logica-Sequencial-FFD-Tabela-Verdade.png b/figs/Exercicios/Logica-Sequencial-FFD-Tabela-Verdade.png new file mode 100644 index 00000000..7a40800b Binary files /dev/null and b/figs/Exercicios/Logica-Sequencial-FFD-Tabela-Verdade.png differ diff --git a/figs/Exercicios/Logica-Sequencial-binarydigit-table.svg.png b/figs/Exercicios/Logica-Sequencial-binarydigit-table.svg.png new file mode 100644 index 00000000..cf20597e Binary files /dev/null and b/figs/Exercicios/Logica-Sequencial-binarydigit-table.svg.png differ diff --git a/figs/Exercicios/Logica-Sequencial.ods b/figs/Exercicios/Logica-Sequencial.ods new file mode 100644 index 00000000..77892f33 Binary files /dev/null and b/figs/Exercicios/Logica-Sequencial.ods differ diff --git a/figs/Exercicios/Logica-Sequencial2-T.png b/figs/Exercicios/Logica-Sequencial2-T.png new file mode 100644 index 00000000..957f9e44 Binary files /dev/null and b/figs/Exercicios/Logica-Sequencial2-T.png differ diff --git a/figs/F-Assembly/exe1-tutorial.gif b/figs/F-Assembly/exe1-tutorial.gif new file mode 100644 index 00000000..7660da2a Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/exe1-tutorial.gif differ diff --git a/figs/F-Assembly/exe1.png b/figs/F-Assembly/exe1.png new file mode 100644 index 00000000..99716d91 Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/exe1.png differ diff --git a/figs/F-Assembly/gui-tool.pdf b/figs/F-Assembly/gui-tool.pdf new file mode 100644 index 00000000..c0623741 Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/gui-tool.pdf differ diff --git a/figs/F-Assembly/gui-tool.svg b/figs/F-Assembly/gui-tool.svg new file mode 100644 index 00000000..a4d53749 --- /dev/null +++ b/figs/F-Assembly/gui-tool.svg @@ -0,0 +1,255 @@ + + + +image/svg+xmlnovoprojeto +carreganasm ou hack +salvaarquivo +limpa memóriaRAM +executa instrução / instrução +execuçãoautomática +re-simula + \ No newline at end of file diff --git a/figs/F-Assembly/gui.png b/figs/F-Assembly/gui.png new file mode 100644 index 00000000..40a645c3 Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/gui.png differ diff --git a/figs/F-Assembly/lab2-jmp1.png b/figs/F-Assembly/lab2-jmp1.png new file mode 100644 index 00000000..d49e0f36 Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/lab2-jmp1.png differ diff --git a/figs/F-Assembly/lab2-jmp5.png b/figs/F-Assembly/lab2-jmp5.png new file mode 100644 index 00000000..8c67a2bb Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/lab2-jmp5.png differ diff --git a/figs/F-Assembly/lab2-lcd1-config.gif b/figs/F-Assembly/lab2-lcd1-config.gif new file mode 100644 index 00000000..828857a9 Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/lab2-lcd1-config.gif differ diff --git a/figs/F-Assembly/lab2-lcd2.png b/figs/F-Assembly/lab2-lcd2.png new file mode 100644 index 00000000..88589137 Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/lab2-lcd2.png differ diff --git a/figs/F-Assembly/lab2-led1.png b/figs/F-Assembly/lab2-led1.png new file mode 100644 index 00000000..dde076b7 Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/lab2-led1.png differ diff --git a/figs/F-Assembly/lab2-led2.png b/figs/F-Assembly/lab2-led2.png new file mode 100644 index 00000000..4191aea6 Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/lab2-led2.png differ diff --git a/figs/F-Assembly/lab2-sw1.png b/figs/F-Assembly/lab2-sw1.png new file mode 100644 index 00000000..ddc79e07 Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/lab2-sw1.png differ diff --git a/figs/F-Assembly/lab2-sw1a.png b/figs/F-Assembly/lab2-sw1a.png new file mode 100644 index 00000000..580abdd6 Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/lab2-sw1a.png differ diff --git a/figs/F-Assembly/lab2-sw2.png b/figs/F-Assembly/lab2-sw2.png new file mode 100644 index 00000000..d77924c8 Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/lab2-sw2.png differ diff --git a/figs/F-Assembly/lcd.pdf b/figs/F-Assembly/lcd.pdf new file mode 100644 index 00000000..d144bf41 Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/lcd.pdf differ diff --git a/figs/F-Assembly/led.pdf b/figs/F-Assembly/led.pdf new file mode 100644 index 00000000..88a7d49b Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/led.pdf differ diff --git a/figs/F-Assembly/mapa-de-memoria.pdf b/figs/F-Assembly/mapa-de-memoria.pdf new file mode 100644 index 00000000..7e1bd7a9 Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/mapa-de-memoria.pdf differ diff --git a/figs/F-Assembly/mapa-de-memoria.svg b/figs/F-Assembly/mapa-de-memoria.svg new file mode 100644 index 00000000..adf7b00e --- /dev/null +++ b/figs/F-Assembly/mapa-de-memoria.svg @@ -0,0 +1,332 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + 0 + 16383 + memóriaRAM + 16384 + 21183 + + 21184 + + LCD + LED + SW + 21185 + + + + + + + + Endereço + + + diff --git a/figs/F-Assembly/mapaDeMemoria.pdf b/figs/F-Assembly/mapaDeMemoria.pdf new file mode 100644 index 00000000..42ad3b98 Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/mapaDeMemoria.pdf differ diff --git a/figs/F-Assembly/new file b/figs/F-Assembly/new file new file mode 100644 index 00000000..e69de29b diff --git a/figs/F-Assembly/pathWin.png b/figs/F-Assembly/pathWin.png new file mode 100644 index 00000000..25e2d317 Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/pathWin.png differ diff --git a/figs/F-Assembly/placa.jpg b/figs/F-Assembly/placa.jpg new file mode 100644 index 00000000..cc122518 Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/placa.jpg differ diff --git a/figs/F-Assembly/simulador.pdf b/figs/F-Assembly/simulador.pdf new file mode 100644 index 00000000..8cfde12e Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/simulador.pdf differ diff --git a/figs/F-Assembly/simulador.svg b/figs/F-Assembly/simulador.svg new file mode 100644 index 00000000..7d65a921 --- /dev/null +++ b/figs/F-Assembly/simulador.svg @@ -0,0 +1,419 @@ + + + +image/svg+xmlGUI +RAM.hack +toMIF.py +ROM.hack +toMIF.py +simulateCPU.py +RAM.memROM.memSIM.lst +program.hack +editable table (RAM) +modelsim +modulos (vhd) +tmpRAM.miftmpROM.mif +RAM.mem : estado final da RAM pós simulaçàoROM.mem : programa (só para verificar se o que entrou é = o que saiu)SIM.lst : estado interno da CPU atualizado a cada clock +Assembler + \ No newline at end of file diff --git a/figs/F-Assembly/sistema-assembly.pdf b/figs/F-Assembly/sistema-assembly.pdf new file mode 100644 index 00000000..c1778048 Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/sistema-assembly.pdf differ diff --git a/figs/F-Assembly/sistema-assembly.svg b/figs/F-Assembly/sistema-assembly.svg new file mode 100644 index 00000000..5c762c65 --- /dev/null +++ b/figs/F-Assembly/sistema-assembly.svg @@ -0,0 +1,267 @@ + + + +image/svg+xmlRegistradores +Program Counter +ULA +MemóriaRAM +MemóriaROMCPUComputador +LCD +Teclado +Assembler +VM +Linguagemalto nível +Assembly + \ No newline at end of file diff --git a/figs/F-Assembly/sw.pdf b/figs/F-Assembly/sw.pdf new file mode 100644 index 00000000..af923d9a Binary files /dev/null and b/figs/F-Assembly/sw.pdf differ diff --git a/figs/F-Assembly/sw.svg b/figs/F-Assembly/sw.svg new file mode 100644 index 00000000..118fcc94 --- /dev/null +++ b/figs/F-Assembly/sw.svg @@ -0,0 +1,500 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + 21184 + + + 0 + bit: 9 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Endereço + + + 16bits + + + + diff --git a/figs/G-CPU/controlUnit.svg b/figs/G-CPU/controlUnit.svg new file mode 100644 index 00000000..90d3b807 --- /dev/null +++ b/figs/G-CPU/controlUnit.svg @@ -0,0 +1,294 @@ + + + +image/svg+xmlControlUnit.vhd +INSTRUCAO +muxALU/I +9 +zrng +muxA/M +loadA +loadD +loadM +loadPC +zx, nx, zy,ny, f, no +[17..0] +? + \ No newline at end of file diff --git a/figs/G-CPU/cpu-cu.svg b/figs/G-CPU/cpu-cu.svg new file mode 100644 index 00000000..a6360da7 --- /dev/null +++ b/figs/G-CPU/cpu-cu.svg @@ -0,0 +1,1968 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + PC + PC + Program Counter output + + + + + + + + + + + + + + + + + + A register + + + D register + outM + writeM + addressM + instruction + inM + reset + + + + + + + ALU + M input + Memory address output + 1 + 1 + + + Decoder + + + muxALU/I + muxAM/D + + + + zr,ng + Y + X + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + loadD + loadA + muxALU/I + muxAM/D + loadPC + + zx,nx,zy,ny,f,no + + diff --git a/figs/G-CPU/cpu-muxALUI.svg b/figs/G-CPU/cpu-muxALUI.svg new file mode 100644 index 00000000..0819e593 --- /dev/null +++ b/figs/G-CPU/cpu-muxALUI.svg @@ -0,0 +1,1319 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + A register + instruction + + + + ALU + 1 + + + Decoder + + + muxALU/I + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + loadA + muxALU/I + + + diff --git a/figs/G-CPU/cpu-writeM.svg b/figs/G-CPU/cpu-writeM.svg new file mode 100644 index 00000000..f967fa96 --- /dev/null +++ b/figs/G-CPU/cpu-writeM.svg @@ -0,0 +1,1190 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + RAM + + + CPU + instruction + + + + addressM + + outM + inM + writeM + + diff --git a/figs/G-CPU/loadD-teste.png b/figs/G-CPU/loadD-teste.png new file mode 100644 index 00000000..0632cb36 Binary files /dev/null and b/figs/G-CPU/loadD-teste.png differ diff --git a/figs/G-CPU/loadD.svg b/figs/G-CPU/loadD.svg new file mode 100644 index 00000000..b37ed2ef --- /dev/null +++ b/figs/G-CPU/loadD.svg @@ -0,0 +1,881 @@ + + + +image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +Instruções do tipo C +se bit 17 == 1: +executa ação +17 +16 +15 +14 +13 +12 +11 +10 +9 +8 +7 +6 +5 +4 +3 +2 +1 +0 +1 +0 +0 +0 +r0 +c5 +c4 +c3 +c2 +c1 +c0 +0 +d2 +d1 +d0 +j2 +j1 +j0 +loadD +tipo C + \ No newline at end of file diff --git a/figs/G-CPU/memoryIO.pdf b/figs/G-CPU/memoryIO.pdf new file mode 100644 index 00000000..19da903f Binary files /dev/null and b/figs/G-CPU/memoryIO.pdf differ diff --git a/figs/G-CPU/memoryIO.png b/figs/G-CPU/memoryIO.png new file mode 100644 index 00000000..d86a0c13 Binary files /dev/null and b/figs/G-CPU/memoryIO.png differ diff --git a/figs/G-CPU/memoryIO.svg b/figs/G-CPU/memoryIO.svg new file mode 100644 index 00000000..8be2cdd2 --- /dev/null +++ b/figs/G-CPU/memoryIO.svg @@ -0,0 +1,2205 @@ + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + screen + ram16k + + diff --git a/figs/G-CPU/memoryio-entidade.png b/figs/G-CPU/memoryio-entidade.png new file mode 100644 index 00000000..8937bbb1 Binary files /dev/null and b/figs/G-CPU/memoryio-entidade.png differ diff --git a/figs/H-Assembler/code-jump.png b/figs/H-Assembler/code-jump.png new file mode 100644 index 00000000..ccdb2905 Binary files /dev/null and b/figs/H-Assembler/code-jump.png differ diff --git a/figs/H-Assembler/code-test-erro.png b/figs/H-Assembler/code-test-erro.png new file mode 100644 index 00000000..32477f12 Binary files /dev/null and b/figs/H-Assembler/code-test-erro.png differ diff --git a/figs/H-Assembler/code-test-result.png b/figs/H-Assembler/code-test-result.png new file mode 100644 index 00000000..095dc7b5 Binary files /dev/null and b/figs/H-Assembler/code-test-result.png differ diff --git a/figs/H-Assembler/code-test-run.png b/figs/H-Assembler/code-test-run.png new file mode 100644 index 00000000..a5e7a5b3 Binary files /dev/null and b/figs/H-Assembler/code-test-run.png differ diff --git a/figs/H-Assembler/code-test.png b/figs/H-Assembler/code-test.png new file mode 100644 index 00000000..94ac4d77 Binary files /dev/null and b/figs/H-Assembler/code-test.png differ diff --git a/figs/H-Assembler/eclipseBreakPoint.png b/figs/H-Assembler/eclipseBreakPoint.png new file mode 100644 index 00000000..5162902d Binary files /dev/null and b/figs/H-Assembler/eclipseBreakPoint.png differ diff --git a/figs/H-Assembler/eclipseImport.png b/figs/H-Assembler/eclipseImport.png new file mode 100644 index 00000000..229d24a8 Binary files /dev/null and b/figs/H-Assembler/eclipseImport.png differ diff --git a/figs/H-Assembler/eclipseTest.png b/figs/H-Assembler/eclipseTest.png new file mode 100644 index 00000000..368440b0 Binary files /dev/null and b/figs/H-Assembler/eclipseTest.png differ diff --git a/figs/H-Assembler/eclipseTestDebug.png b/figs/H-Assembler/eclipseTestDebug.png new file mode 100644 index 00000000..fa1a9109 Binary files /dev/null and b/figs/H-Assembler/eclipseTestDebug.png differ diff --git a/figs/H-Assembler/eclipseTestDebug2.png b/figs/H-Assembler/eclipseTestDebug2.png new file mode 100644 index 00000000..09caaa61 Binary files /dev/null and b/figs/H-Assembler/eclipseTestDebug2.png differ diff --git a/figs/H-Assembler/eclipseTestDebug3.png b/figs/H-Assembler/eclipseTestDebug3.png new file mode 100644 index 00000000..d793ebd3 Binary files /dev/null and b/figs/H-Assembler/eclipseTestDebug3.png differ diff --git a/figs/H-Assembler/intellij/1.png b/figs/H-Assembler/intellij/1.png new file mode 100644 index 00000000..da028dd9 Binary files /dev/null and b/figs/H-Assembler/intellij/1.png differ diff --git a/figs/H-Assembler/intellij/2.png b/figs/H-Assembler/intellij/2.png new file mode 100644 index 00000000..4b80b97d Binary files /dev/null and b/figs/H-Assembler/intellij/2.png differ diff --git a/figs/H-Assembler/intellij/3.png b/figs/H-Assembler/intellij/3.png new file mode 100644 index 00000000..97d1b2be Binary files /dev/null and b/figs/H-Assembler/intellij/3.png differ diff --git a/figs/H-Assembler/intellij/4.png b/figs/H-Assembler/intellij/4.png new file mode 100644 index 00000000..2f86b66b Binary files /dev/null and b/figs/H-Assembler/intellij/4.png differ diff --git a/figs/H-Assembler/intellij/5.gif b/figs/H-Assembler/intellij/5.gif new file mode 100644 index 00000000..465ad42a Binary files /dev/null and b/figs/H-Assembler/intellij/5.gif differ diff --git a/figs/H-Assembler/sistema-assembler.pdf b/figs/H-Assembler/sistema-assembler.pdf new file mode 100644 index 00000000..7c81a16b Binary files /dev/null and b/figs/H-Assembler/sistema-assembler.pdf differ diff --git a/figs/H-Assembler/sistema-assembler.png b/figs/H-Assembler/sistema-assembler.png new file mode 100644 index 00000000..a291c4c9 Binary files /dev/null and b/figs/H-Assembler/sistema-assembler.png differ diff --git a/figs/Hardware/HWv0.svg b/figs/Hardware/HWv0.svg new file mode 100644 index 00000000..7087d671 --- /dev/null +++ b/figs/Hardware/HWv0.svg @@ -0,0 +1,1252 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + PC + PC + + Program Counter output + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + A register + + + + D register + + outM + writeM + addressM + instruction + inM + reset + + + A registeroutput + + + + + + + + + ALU + M input + Memory address output + 1 + 1 + + + Decoder + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/figs/Hardware/HWv1.svg b/figs/Hardware/HWv1.svg new file mode 100644 index 00000000..88f69dd4 --- /dev/null +++ b/figs/Hardware/HWv1.svg @@ -0,0 +1,1609 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + PC + A register + D register + S register + outM + writeM + addressM + PC + instruction + inM + reset + + + A registeroutput + + + + + + + + + + + ALU + + M input + Program Counter output + Memory address output + 1 + 1 + 1 + + + Decoder + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/figs/Hardware/HWv11.svg b/figs/Hardware/HWv11.svg new file mode 100644 index 00000000..a2a76c70 --- /dev/null +++ b/figs/Hardware/HWv11.svg @@ -0,0 +1,1939 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + PC + A register + D register + S register + outM + writeM + addressM + PC + instruction + inM + reset + + + A registeroutput + + + + + + + + + ALU + + M input + Program Counter output + Memory address output + 1 + 1 + 1 + + + Decoder + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 1 + + + diff --git a/figs/Hardware/HWv11.svg.png b/figs/Hardware/HWv11.svg.png new file mode 100644 index 00000000..57cd9e5d Binary files /dev/null and b/figs/Hardware/HWv11.svg.png differ diff --git a/figs/Hardware/IS-Z011.pdf b/figs/Hardware/IS-Z011.pdf new file mode 100644 index 00000000..a07cccd6 Binary files /dev/null and b/figs/Hardware/IS-Z011.pdf differ diff --git a/figs/Hardware/IS-Z011.svg b/figs/Hardware/IS-Z011.svg new file mode 100644 index 00000000..9abafe24 --- /dev/null +++ b/figs/Hardware/IS-Z011.svg @@ -0,0 +1,2913 @@ + + + +image/svg+xml2020a - Instrution set Z01 + +Versão Insper 2020a da arquitetura do livro : Elements of Computer System + +nessa versão temos 3 bits a mais no Instruction Set + +Instruções do tipo A + +se bit 17 == 0: + +transfere 16 bits para o registrador A + +17 + +16 + +15 + +14 + +13 + +12 + +11 + +10 + +9 + +8 + +7 + +6 + +5 + +4 + +3 + +2 + +1 + +0 + +[15:0] : Palavra de 16 bits + +0 + +X + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +v + +Instruções do tipo C + +se bit 17 == 1: + +executa ação + +17 + +16 + +15 + +14 + +13 + +12 + +11 + +10 + +9 + +8 + +7 + +6 + +5 + +4 + +3 + +2 + +1 + +0 + +[13:0] : Indica ação a ser executada pela CPU + +1 + +0 + +0 + +0 + +r0 + +c5 + +c4 + +c3 + +c2 + +c1 + +c0 + +0 + +d2 + +d1 + +d0 + +j2 + +j1 + +j0 + +Cálculo + +Destino + +Jump + +mux + +zx + +nx + +zy + +ny + +f + +no + +(A) + +D + +A + +<0 + +=0 + +>0 + +r0 + += 0 + +r0 = 1 + +c5 + +c4 + +c3 + +c2 + +c1 + +c0 + +Dest + +d2 + +d1 + +d0 + +Caso + +j2 + +j1 + +j0 + +0 + +- + +1 + +0 + +1 + +0 + +1 + +0 + +NULL + +0 + +0 + +0 + +não + +0 + +0 + +0 + +1 + +- + +1 + +1 + +1 + +1 + +1 + +1 + +A + +0 + +0 + +1 + +JG + +0 + +0 + +1 + +-1 + +- + +1 + +1 + +1 + +0 + +1 + +0 + +D + +0 + +1 + +0 + +JE + +0 + +1 + +0 + +D + +- + +0 + +0 + +1 + +1 + +0 + +0 + +(A) + +1 + +0 + +0 + +JGE + +0 + +1 + +1 + +A + +(A) + +1 + +1 + +0 + +0 + +0 + +0 + +DA + +0 + +1 + +1 + +JL + +1 + +0 + +0 + +!D + +- + +0 + +0 + +1 + +1 + +0 + +1 + +(A)A + +1 + +0 + +1 + +JNE + +1 + +0 + +1 + +!A + +!(A) + +1 + +1 + +0 + +0 + +0 + +1 + +(A)D + +1 + +1 + +0 + +JLE + +1 + +1 + +0 + +-D + +- + +0 + +0 + +1 + +1 + +1 + +1 + +(A)AD + +1 + +1 + +1 + +JMP + +1 + +1 + +1 + +-A + +-(A) + +1 + +1 + +0 + +0 + +1 + +1 + +D+1 + +- + +0 + +1 + +1 + +1 + +1 + +1 + +A+1 + +(A)+1 + +1 + +1 + +0 + +1 + +1 + +1 + +D-1 + +- + +0 + +0 + +1 + +1 + +1 + +0 + +A-1 + +(A)-1 + +1 + +1 + +0 + +0 + +1 + +0 + +D+A + +D+(A) + +0 + +0 + +0 + +0 + +1 + +0 + +D-A + +D-(A) + +0 + +1 + +0 + +0 + +1 + +1 + +A-D + +(A)-D + +0 + +0 + +0 + +1 + +1 + +1 + +D&A + +D&(A) + +0 + +0 + +0 + +0 + +0 + +0 + +D|A + +D|(A) + +0 + +1 + +0 + +1 + +0 + +1 + +Prof. Rafael Corsi - rafael.corsi@insper.edu.br + + \ No newline at end of file diff --git a/figs/Hardware/Z01.1-a.pdf b/figs/Hardware/Z01.1-a.pdf new file mode 100644 index 00000000..c5b6d62b Binary files /dev/null and b/figs/Hardware/Z01.1-a.pdf differ diff --git a/figs/Hardware/Z01.1.svg b/figs/Hardware/Z01.1.svg new file mode 100644 index 00000000..a52e438d --- /dev/null +++ b/figs/Hardware/Z01.1.svg @@ -0,0 +1,17758 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 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Memória + + + + outM + inM + writeM + + address + + + + 320 + 240 + + + + + + + + + 16bits + + 21184 + + + + 0 + bit: 9 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 1 + + + + + 0 + + + + Acende + Apaga + Endereço + + + 16bits + + 21185 + + + 0 + bit: 9 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Endereço + + + 16bits + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 16384 + 21183 + LCD + + + + + + + + + + + + 16bits + + + + + + + + + + + + + + + 15 + + + 0 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 320 + 240 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 320 + + + + + + + ROM + + RAM + + + CPU + + PC - program counter + instruction + + + + addressM + loadM + + outM + inM + + + + + + + Registradores + + Program Counter + ULA + + MemóriaRAM + + MemóriaROM + CPU + Z01 + + LCD + + Teclado + + + Assembly + + Assembler + + VM + + Linguagemalto nível + + + + + C + + D + + + + + + + E + G + H + I + + F + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 16bits + + + RAM + SWITCHS + LCD + LEDs + MAPA DE MEMÓRIA + + + + + + Zerador + + + Zerador + + Inversor + + Inversor + + + + + + + + Inversor + + + + + + X + Y + + + + + + + + + + + + Mux + Comparador + X+YAdd + X&YAnd + zx + nx + zy + ny + f + no + zr + ng + + 1 + OUT + + + ULA + + Z01 + + + + ROM + + RAM + + + CPU + + PC - program counter + instruction + + + + addressM + + + outM + inM + + + + + CPU + + + + PC + PC + Program Counter output + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + A register + + + D register + outM + writeM + addressM + instruction + inM + reset + + + + + + + + ALU + M input + Memory address output + 1 + 1 + + + Decoder + + + + + + + + + + + muxALU/I + muxAM/D + + + + + zr,ng + Y + X + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 0101101 + + + + + + Pointers + Temporary + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Static + Stack + Heap + RAM + + + 4 + + + + + 12 + 255 + 2047 + 16383 + 5 + 13 + 256 + 2048 + + + + + + + + + + return address + saved LCL + saved ARG + saved THIS + saved THAT + + + + + + argument 0 + argument n-1 + local 1 + local 0 + local k-1 + + ... + + ... + + + + ARG + LCL + SP + + + + + + + + + Quadro (frame) de chamada de função + + + + + + + + + + + + SP + LCL + ARG + THIS + THAT + + + + memóriaRAM + + + 16bits + 0: SP1: LCL2: ARG3: THIS4: THAT + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 2020a - Instrution set Z01 + + + + Versão Insper 2020a da arquitetura do livro : Elements of Computer System + + + + nessa versão temos 3 bits a mais no Instruction Set + + + + Instruções do tipo A + + + + se bit 17 == 0: + + + + transfere 16 bits para o registrador A + + + + 17 + + + + 16 + + + + 15 + + + + 14 + + + + 13 + + + + 12 + + + + 11 + + + + 10 + + + + 9 + + + + 8 + + + + 7 + + + + 6 + + + + 5 + + + + 4 + + + + 3 + + + + 2 + + + + 1 + + + + 0 + + + + [15:0] : Palavra de 16 bits + + + + 0 + + + + X + + + + v + + + + v + + + + v + + + + v + + + + v + + + + v + + + + v + + + + v + + + + v + + + + v + + + + v + + + + v + + + + v + + + + v + + + + v + + + + v + + + + Instruções do tipo C + + + + se bit 17 == 1: + + + + executa ação + + + + 17 + + + + 16 + + + + 15 + + + + 14 + + + + 13 + + + + 12 + + + + 11 + + + + 10 + + + + 9 + + + + 8 + + + + 7 + + + + 6 + + + + 5 + + + + 4 + + + + 3 + + + + 2 + + + + 1 + + + + 0 + + + + [13:0] : Indica ação a ser executada pela CPU + + + + 1 + + + + 0 + + + + 0 + + + + 0 + + + + r0 + + + + c5 + + + + c4 + + + + c3 + + + + c2 + + + + c1 + + + + c0 + + + + 0 + + + + d2 + + + + d1 + + + + d0 + + + + j2 + + + + j1 + + + + j0 + + + + Cálculo + + + + Destino + + + + Jump + + + + mux + + + + zx + + + + nx + + + + zy + + + + ny + + + + f + + + + no + + + + (A) + + + + D + + + + A + + + + <0 + + + + =0 + + + + >0 + + + + r0 + + + + = 0 + + + + r0 = 1 + + + + c5 + + + + c4 + + + + c3 + + + + c2 + + + + c1 + + + + c0 + + + + Dest + + + + d2 + + + + d1 + + + + d0 + + + + Caso + + + + j2 + + + + j1 + + + + j0 + + + + 0 + + + + - + + + + 1 + + + + 0 + + + + 1 + + + + 0 + + + + 1 + + + + 0 + + + + NULL + + + + 0 + + + + 0 + + + + 0 + + + + não + + + + 0 + + + + 0 + + + + 0 + + + + 1 + + + + - + + + + 1 + + + + 1 + + + + 1 + + + + 1 + + + + 1 + + + + 1 + + + + A + + + + 0 + + + + 0 + + + + 1 + + + + JG + + + + 0 + + + + 0 + + + + 1 + + + + -1 + + + + - + + + + 1 + + + + 1 + + + + 1 + + + + 0 + + + + 1 + + + + 0 + + + + D + + + + 0 + + + + 1 + + + + 0 + + + + JE + + + + 0 + + + + 1 + + + + 0 + + + + D + + + + - + + + + 0 + + + + 0 + + + + 1 + + + + 1 + + + + 0 + + + + 0 + + + + (A) + + + + 1 + + + + 0 + + + + 0 + + + + JGE + + + + 0 + + + + 1 + + + + 1 + + + + A + + + + (A) + + + + 1 + + + + 1 + + + + 0 + + + + 0 + + + + 0 + + + + 0 + + + + DA + + + + 0 + + + + 1 + + + + 1 + + + + JL + + + + 1 + + + + 0 + + + + 0 + + + + !D + + + + - + + + + 0 + + + + 0 + + + + 1 + + + + 1 + + + + 0 + + + + 1 + + + + (A)A + + + + 1 + + + + 0 + + + + 1 + + + + JNE + + + + 1 + + + + 0 + + + + 1 + + + + !A + + + + !(A) + + + + 1 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D&(A) + + + + 0 + + + + 0 + + + + 0 + + + + 0 + + + + 0 + + + + 0 + + + + D|A + + + + D|(A) + + + + 0 + + + + 1 + + + + 0 + + + + 1 + + + + 0 + + + + 1 + + + + Prof. Rafael Corsi - rafael.corsi@insper.edu.br + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/figs/I-VM/SP.pdf b/figs/I-VM/SP.pdf new file mode 100644 index 00000000..c70fb4e1 Binary files /dev/null and b/figs/I-VM/SP.pdf differ diff --git a/figs/I-VM/SP.svg b/figs/I-VM/SP.svg new file mode 100644 index 00000000..08ecbdc3 --- /dev/null +++ b/figs/I-VM/SP.svg @@ -0,0 +1,422 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + SP + Memória RAM + 0 + 1 + 2 + 3 + 4 + LCL + ARG + THIS + THAT + + + + + + 256 + 257 + 258 + + + + + + + + + + diff --git a/figs/I-VM/Stack.pdf b/figs/I-VM/Stack.pdf new file mode 100644 index 00000000..515c65c7 Binary files /dev/null and b/figs/I-VM/Stack.pdf differ diff --git a/figs/I-VM/Stack.svg b/figs/I-VM/Stack.svg new file mode 100644 index 00000000..17e12ac2 --- 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00000000..18233820 Binary files /dev/null and b/figs/I-VM/heap.pdf differ diff --git a/figs/I-VM/heap.svg b/figs/I-VM/heap.svg new file mode 100644 index 00000000..37bf4690 --- /dev/null +++ b/figs/I-VM/heap.svg @@ -0,0 +1,467 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 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Full-Adder
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Adder 4-bits
Adder 4-bits
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Z[4:0]
Z[4:0]Viewer does not support full SVG 1.1 \ No newline at end of file diff --git a/figs/VHDL/VHDL-basico-exe1.svg b/figs/VHDL/VHDL-basico-exe1.svg new file mode 100644 index 00000000..c609d5de --- /dev/null +++ b/figs/VHDL/VHDL-basico-exe1.svg @@ -0,0 +1,174 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + b + a + x + + comp1 + + diff --git a/figs/VHDL/VHDL-basico-exe2.svg b/figs/VHDL/VHDL-basico-exe2.svg new file mode 100644 index 00000000..c60b030f --- /dev/null +++ b/figs/VHDL/VHDL-basico-exe2.svg @@ -0,0 +1,254 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + q + + + I + + + mux + + S + + + 4 + 2 + + diff --git a/figs/VHDL/VHDL-basico-exe3.png b/figs/VHDL/VHDL-basico-exe3.png new file mode 100644 index 00000000..699b7426 Binary files /dev/null and b/figs/VHDL/VHDL-basico-exe3.png differ diff --git a/figs/VHDL/VHDL-basico-signals.svg b/figs/VHDL/VHDL-basico-signals.svg new file mode 100644 index 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+ lt + + + – + + + comparaX<Y + + + ∗ + + + True:resultaemb“11111111111111111”,0xFFFF + + + ∗ + + + False:resultaemb“0000000000000000”“,0x0000 + + + • + + + and + + + – + + + executa:XandY(bitabit) + + + • + + + or + + + – + + + executa:XorY(bitabit) + + + • + + + not + + + – + + + executa:notY(bitabit) + + + Label + + + Labelssãodefnidospelokeyword + + + label + + + seguidodeseu + + + nome + + + : + label + + + nome + + + Sãoutilizadosparaendereçarocódigoemumacondiçãodegoto. + + + Goto + + + ExistemdoistiposdeGOTO,condicional( + + + if-goto + + + )eincondicional( + + + goto + + + ).No + + + condicionalosaltoérealizadocasoacondiçãonãoforFalsa(verifcasempreo + + + últimovalordapilha). + goto + + + nome + + + if-goto + + + nome + + + 1 + + + + + Função + + + Aseguirdefniçõesdefunções: + + + Declaraçãodefunção + + + Umafunçãoédefnidapelokeyword + + + function + + + seguidodoseu + + + nome + + + equantidade + + + devariáveislocais + + + n + + + naestruturaaseguir: + function + + + nomen + + + TodafunçãoemVMdevepossuirumretorno,defnidopelokeyword + + + return + Chamadadefunção + + + UmafunçãoemVMéchamadapelokeyword: + + + call + + + seguidodo + + + nome + + + dafunção + + + edaquantidade + + + m + + + deparâmetrospassadosparaessafunção. + call + + + nomem + Parâmetros + + + Osparâmetrosdeumafunçãosãopassadosnaprópriapilha. + 2 + + + + diff --git a/figs/icon-elementos.png b/figs/icon-elementos.png new file mode 100644 index 00000000..42bde069 Binary files /dev/null and b/figs/icon-elementos.png differ diff --git a/figs/icon-elementos.svg b/figs/icon-elementos.svg new file mode 100644 index 00000000..6bc958a8 --- /dev/null +++ b/figs/icon-elementos.svg @@ -0,0 +1,311 @@ + + + +image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + \ No newline at end of file diff --git a/figs/pdf.png b/figs/pdf.png new file mode 100644 index 00000000..ddc0ac13 Binary files /dev/null and b/figs/pdf.png differ diff --git a/figs/pdf.svg b/figs/pdf.svg new file mode 100644 index 00000000..0cfce80a --- /dev/null +++ b/figs/pdf.svg @@ -0,0 +1,284 @@ + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/figs/questao-call.svg b/figs/questao-call.svg new file mode 100644 index 00000000..a8cd889f --- /dev/null +++ b/figs/questao-call.svg @@ -0,0 +1,3661 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + image/svg+xml + + + + + + + + + + + + push constant 7 + + + + push argument 0 + + 0 + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12 + 13 + 14 + 15 + 16 + 17 + + + 18 + 19 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + NEG + + + 0 + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12 + 13 + 14 + 15 + 16 + 17 + + + 18 + 19 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 0 + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12 + 13 + 14 + 15 + 16 + 17 + + + 18 + 19 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 0 + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12 + 13 + 14 + 15 + 16 + 17 + + + 18 + 19 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + add + + pop local 0 + + push argument 1 + + 0 : SP + 1 : LCL + 2 : ARG + 3 : THIS + 4 : THAT + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12 + 13 + 14 + 15 + 16 + 17 + + 0x0010 + + 0x000F + 18 + 19 + + 0x0008 + + 0x0012 + + 0x0000 + + 0x0000 + + 0x0105 + + 0x1105 + + 0x0001 + + 0x0025 + + 0xF005 + + 0x0C05 + + 0x00D5 + + 0x0001 + + 0x0006 + + 0x0002 + + 0x0114 + + 0x0505 + + 0x1005 + + 0x2005 + + + + + + + + + 0 + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12 + 13 + 14 + 15 + 16 + 17 + + + 18 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 0 + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12 + 13 + 14 + 15 + 16 + 17 + + + 18 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 19 + + 19 + + + + + + diff --git a/icon/content-copy.svg b/icon/content-copy.svg new file mode 100644 index 00000000..4425a2e0 --- /dev/null +++ b/icon/content-copy.svg @@ -0,0 +1 @@ + \ No newline at end of file diff --git a/icon/cross.svg b/icon/cross.svg new file mode 100644 index 00000000..07bd2739 --- /dev/null +++ b/icon/cross.svg @@ -0,0 +1,4 @@ + + + + diff --git a/icon/menu.svg b/icon/menu.svg new file mode 100644 index 00000000..01e95935 --- /dev/null +++ b/icon/menu.svg @@ -0,0 +1,4 @@ + + + + diff --git a/icon/reset.svg b/icon/reset.svg new file mode 100644 index 00000000..7f7510e8 --- /dev/null +++ b/icon/reset.svg @@ -0,0 +1 @@ + diff --git a/icon/trash.svg b/icon/trash.svg new file mode 100644 index 00000000..7c1302e7 --- /dev/null +++ b/icon/trash.svg @@ -0,0 +1,3 @@ + + + diff --git a/index.html b/index.html new file mode 100644 index 00000000..6e1cd4e3 --- /dev/null +++ b/index.html @@ -0,0 +1,1087 @@ + + + + + + + + + Elementos de Sistemas + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
+ + +
+ + + + + + + +
+ +
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+ +
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    + + +
  • +
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+

Bem vindo disciplina de Elementos de Sistemas!

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    +
  • Curso: Engenharia Da Computação - Terceiro semestre
    • +
  • Disciplina: Elementos de Sistemas Insper - 2024-2.
    • +
  • Prof. Renan Trevisoli / renantd@insper.edu.br
    • +
+ +
    +
  • Local: Laboratório de Informática - 404
    • +
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© Todos os direitos reservados

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+

Criando o grupo

+

Grupo de até 6 pessoas! Preencher a tabela a seguir:

+

Tabela - Grupos

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Resumo das aulas com indicação da leitura prévia

+

Conteúdos

+

Informações sobre as avaliações

+

Avaliações

+

Objetivos de aprendizagem

+

Ao final da disciplina o estudante será capaz de:

+
    +
  1. Implementar um computador digital simples a partir de componentes eletrônicos.
    2. +
  2. Integrar as camadas de programação e execução de um computador simples.
    3. +
  3. Trabalhar de forma colaborativa no desenvolvimento de um sistema computacional.
    4. +
  4. Compreender a evolução da informática.
    5. +
  5. Descrever como dados e instruções são armazenados e tratados em computadores.
    6. +
+

Motivação

+

Desenvolver um computador do ZERO!

+

Avaliação

+

A disciplina é avaliada em duas frentes: avaliação individual e APS:

+
    +
  • +

    Individual: ao longo do semestre o aluno deve acumular 50 pontos de Software e 50 pontos de Hardware +esses pontos estarão distribuídos em três avaliações (A1, sAI, AF) que serão aplicadas ao longo do semestre.

    +
    • +
  • +

    APS: Compostas por duas notas: Grupo e Individual sendo que cada uma segue uma +rubrica diferente e avalia objetivos diferentes do curso.

    +
    • +
+

Infraestrutura

+

O ferramental da disciplina foi desenvolvido para o sistema operacional Linux e necessita de uma série de softwares e configurados. Você receberá um SSD com tudo pronto.

+

Bibliografia

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Básica

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    +
  • +

    Livros

    +
      +
    • NISAN, Noam; SCHOCKEN, Shimon., The Elements of Computing Systems, ª ed., MIT Press, 2005
      • +
    • TOCCI, R. J.; WIDMER, N. S.; MOSS, G. L., Sistemas Digitais: Princípios e Aplicações, 11ª ed., Pearson, 2011
      • +
    • PATTERSON, D.; HENNESSY, J. L., Organização e Projeto de Computadores: A Interface Hardware/Software., 4ª ed., Campus, Artigos:
      • +
    +
    • +
  • +

    Artigos

    + +
    • +
+

Complementar

+
    +
  • +

    Livros

    +
      +
    • MOORE, Cristopher ; MERTENS, Stephan., The Nature of Computation, ª ed., University Press, 2011
      • +
    • STALLINGS, W., Arquitetura e organização de computadores, 8ª ed., Prentice Hall Brasil, 2010
      • +
    • LAING, Gordon., Digital Retro: The Evolution and Design of the Personal Computer, ª ed., Sybex, 2004
      • +
    • NIELSEN, L., Computing: A Business History, ª ed., New Street Communications LLC, 2012
      • +
    • FLOYD, T. L., Digital Fundamentals, 11ª ed., Pearson, 2015
      • +
    +
    • +
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + \ No newline at end of file diff --git a/sitemap.xml b/sitemap.xml new file mode 100644 index 00000000..35fe2dcc --- /dev/null +++ b/sitemap.xml @@ -0,0 +1,475 @@ + + + + https://insper.github.io/Z01.1/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana-1/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Exercicios/Exercicio-Algebra-Booleana-2/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Exercicios/Exercicio-CPU-1/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Exercicios/Exercicio-CPU-2/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Exercicios/Exercicio-Dados-1/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Exercicios/Exercicio-Dados-2/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Home/Avaliacoes-Informacoes/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Home/Resumo-Aulas/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Home/Sobre-Criterios-de-Avaliacao/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Home/Sobre-Rubricas/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Labs/Lab1-A-Transistores-CI/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Labs/Lab1-A-Transistores/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Labs/Lab10-CPU/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Labs/Lab11-Assembly/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Labs/Lab12-Assembly/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Labs/Lab13-Assembly/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Labs/Lab14-Assembly/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Labs/Lab15-Assembly-FPGA/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Labs/Lab16.1-Assembler/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Labs/Lab16.2-Assembler/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Labs/Lab16.3-Assembler/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/Labs/Lab16.4-Assembler/ + 2024-11-18 + + + 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https://insper.github.io/Z01.1/commum-content/util/Util-VM-MAC/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/commum-content/util/Util-VM-Windows/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/commum-content/util/Util-Video-Aulas/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/commum-content/util/Util-vixi-sou-dev/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/commum-content/util/Util-vixi-sou-scrum/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/commum-content/z01/z01-Cheat-Sheet/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/commum-content/z01/z01-InstructionSet/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/commum-content/z01/z01-Resumo-Assembly/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/commum-content/z01/z01-Resumo-VM/ + 2024-11-18 + + + https://insper.github.io/Z01.1/commum-content/z01/z01-Z01.1-Cheat-Sheet/ + 2024-11-18 + + \ No newline at end of file diff --git a/sitemap.xml.gz b/sitemap.xml.gz new file mode 100644 index 00000000..8e9857b8 Binary files /dev/null and b/sitemap.xml.gz differ diff --git a/termynal.css b/termynal.css new file mode 100644 index 00000000..75db531c --- /dev/null +++ b/termynal.css @@ -0,0 +1,133 @@ +/** + * termynal.js + * + * @author Ines Montani + * @version 0.0.1 + * @license MIT + */ + + :root { + --color-bg: #252a33; + --color-text: #eee; + --color-text-subtle: #a2a2a2; +} + +[data-termynal] { + max-width: 100%; + overflow-x: auto; + background: var(--color-bg); + color: var(--color-text); + font-size: 15px; + font-family: 'Roboto Mono', 'Fira Mono', Consolas, Menlo, Monaco, 'Courier New', Courier, monospace; + border-radius: 4px; + padding: 75px 45px 35px; + position: relative; + -webkit-box-sizing: border-box; + box-sizing: border-box; +} + +[data-termynal][data-ty-macos]:before { + content: ''; + position: absolute; + top: 15px; + left: 15px; + display: inline-block; + width: 15px; + height: 15px; + border-radius: 50%; + /* A little hack to display the window buttons in one pseudo element. */ + background: #d9515d; + -webkit-box-shadow: 25px 0 0 #f4c025, 50px 0 0 #3ec930; + box-shadow: 25px 0 0 #f4c025, 50px 0 0 #3ec930; +} + +[data-termynal][data-ty-windows]:before { + content: ''; + position: absolute; + top: 15px; + right: 15px; + display: inline-block; + width: 15px; + height: 15px; + /* A little hack to display the window buttons in one pseudo element. */ + background: #d9515d; + -webkit-box-shadow: -25px 0 0 #e6e6e6, -50px 0 0 #e6e6e6; + box-shadow: -25px 0 0 #e6e6e6, -50px 0 0 #e6e6e6; +} + +[data-termynal]:after { + content: 'bash'; + position: absolute; + color: var(--color-text-subtle); + top: 5px; + left: 0; + width: 100%; + text-align: center; +} + +[data-termynal][data-ty-title]:after { + content: attr(data-ty-title); +} + +a[data-terminal-control] { + text-align: right; + display: block; + color: #aebbff; +} + +[data-ty] { + display: block; + line-height: 2; + white-space: pre; +} + +[data-ty]:before { + /* Set up defaults and ensure empty lines are displayed. */ + content: ''; + display: inline-block; + vertical-align: middle; +} + +[data-ty="input"]:before, +[data-ty-prompt]:before { + margin-right: 0.75em; + color: var(--color-text-subtle); +} + +[data-ty="input"]:before { + content: '$'; +} + +[data-ty][data-ty-prompt]:before { + content: attr(data-ty-prompt); +} + +[data-ty-cursor]:after { + content: attr(data-ty-cursor); + font-family: monospace; + margin-left: 0.5em; + -webkit-animation: blink 1s infinite; + animation: blink 1s infinite; +} + + +/* Cursor animation */ + +@-webkit-keyframes blink { + 50% { + opacity: 0; + } +} + +@keyframes blink { + 50% { + opacity: 0; + } +} + + +.termynal-comment { + color: #4a968f; + font-style: italic; + display: block; +} diff --git a/termynal.js b/termynal.js new file mode 100644 index 00000000..c28512af --- /dev/null +++ b/termynal.js @@ -0,0 +1,275 @@ +/** + * termynal.js + * A lightweight, modern and extensible animated terminal window, using + * async/await. + * + * @author Ines Montani + * @version 0.0.1 + * @license MIT + */ + +'use strict'; + +/** Generate a terminal widget. */ +class Termynal { + /** + * Construct the widget's settings. + * @param {(string|Node)=} container - Query selector or container element. + * @param {Object=} options - Custom settings. + * @param {string} options.prefix - Prefix to use for data attributes. + * @param {number} options.startDelay - Delay before animation, in ms. + * @param {number} options.typeDelay - Delay between each typed character, in ms. + * @param {number} options.lineDelay - Delay between each line, in ms. + * @param {number} options.progressLength - Number of characters displayed as progress bar. + * @param {string} options.progressChar – Character to use for progress bar, defaults to █. + * @param {number} options.progressPercent - Max percent of progress. + * @param {string} options.cursor – Character to use for cursor, defaults to ▋. + * @param {Object[]} lineData - Dynamically loaded line data objects. + * @param {boolean} options.noInit - Don't initialise the animation. + */ + constructor(container = '#termynal', options = {}) { + this.container = (typeof container === 'string') ? document.querySelector(container) : container; + this.pfx = `data-${options.prefix || 'ty'}`; + this.originalStartDelay = this.startDelay = options.startDelay + || parseFloat(this.container.getAttribute(`${this.pfx}-startDelay`)) || 600; + this.originalTypeDelay = this.typeDelay = options.typeDelay + || parseFloat(this.container.getAttribute(`${this.pfx}-typeDelay`)) || 90; + this.originalLineDelay = this.lineDelay = options.lineDelay + || parseFloat(this.container.getAttribute(`${this.pfx}-lineDelay`)) || 1500; + this.progressLength = options.progressLength + || parseFloat(this.container.getAttribute(`${this.pfx}-progressLength`)) || 40; + this.progressChar = options.progressChar + || this.container.getAttribute(`${this.pfx}-progressChar`) || '█'; + this.progressPercent = options.progressPercent + || parseFloat(this.container.getAttribute(`${this.pfx}-progressPercent`)) || 100; + this.cursor = options.cursor + || this.container.getAttribute(`${this.pfx}-cursor`) || '▋'; + this.lineData = this.lineDataToElements(options.lineData || []); + this.loadLines() + if (!options.noInit) this.init() + } + + loadLines() { + // Load all the lines and create the container so that the size is fixed + // Otherwise it would be changing and the user viewport would be constantly + // moving as she/he scrolls + const finish = this.generateFinish() + finish.style.visibility = 'hidden' + this.container.appendChild(finish) + // Appends dynamically loaded lines to existing line elements. + this.lines = [...this.container.querySelectorAll(`[${this.pfx}]`)].concat(this.lineData); + for (let line of this.lines) { + line.style.visibility = 'hidden' + this.container.appendChild(line) + } + const restart = this.generateRestart() + restart.style.visibility = 'hidden' + this.container.appendChild(restart) + this.container.setAttribute('data-termynal', ''); + } + + /** + * Initialise the widget, get lines, clear container and start animation. + */ + init() { + /** + * Calculates width and height of Termynal container. + * If container is empty and lines are dynamically loaded, defaults to browser `auto` or CSS. + */ + const containerStyle = getComputedStyle(this.container); + this.container.style.width = containerStyle.width !== '0px' ? + containerStyle.width : undefined; + this.container.style.minHeight = containerStyle.height !== '0px' ? + containerStyle.height : undefined; + + this.container.setAttribute('data-termynal', ''); + this.container.innerHTML = ''; + for (let line of this.lines) { + line.style.visibility = 'visible' + } + this.start(); + } + + /** + * Start the animation and rener the lines depending on their data attributes. + */ + async start() { + this.addFinish() + await this._wait(this.startDelay); + + for (let line of this.lines) { + const type = line.getAttribute(this.pfx); + const delay = line.getAttribute(`${this.pfx}-delay`) || this.lineDelay; + + if (type == 'input') { + line.setAttribute(`${this.pfx}-cursor`, this.cursor); + await this.type(line); + await this._wait(delay); + } + + else if (type == 'progress') { + await this.progress(line); + await this._wait(delay); + } + + else { + this.container.appendChild(line); + await this._wait(delay); + } + + line.removeAttribute(`${this.pfx}-cursor`); + } + this.addRestart() + this.finishElement.style.visibility = 'hidden' + this.lineDelay = this.originalLineDelay + this.typeDelay = this.originalTypeDelay + this.startDelay = this.originalStartDelay + } + + generateRestart() { + const restart = document.createElement('a') + restart.onclick = (e) => { + e.preventDefault() + this.container.innerHTML = '' + this.init() + } + restart.href = '#' + restart.setAttribute('data-terminal-control', '') + restart.innerHTML = "restart ↻" + return restart + } + + generateFinish() { + const finish = document.createElement('a') + finish.onclick = (e) => { + e.preventDefault() + this.lineDelay = 0 + this.typeDelay = 0 + this.startDelay = 0 + } + finish.href = '#' + finish.setAttribute('data-terminal-control', '') + finish.innerHTML = "fast →" + this.finishElement = finish + return finish + } + + addRestart() { + const restart = this.generateRestart() + this.container.appendChild(restart) + } + + addFinish() { + const finish = this.generateFinish() + this.container.appendChild(finish) + } + + /** + * Animate a typed line. + * @param {Node} line - The line element to render. + */ + async type(line) { + const chars = [...line.textContent]; + line.textContent = ''; + this.container.appendChild(line); + + for (let char of chars) { + const delay = line.getAttribute(`${this.pfx}-typeDelay`) || this.typeDelay; + await this._wait(delay); + line.textContent += char; + } + } + + /** + * Animate a progress bar. + * @param {Node} line - The line element to render. + */ + async progress(line) { + const progressLength = line.getAttribute(`${this.pfx}-progressLength`) + || this.progressLength; + const progressChar = line.getAttribute(`${this.pfx}-progressChar`) + || this.progressChar; + const chars = progressChar.repeat(progressLength); + const progressPercent = line.getAttribute(`${this.pfx}-progressPercent`) + || this.progressPercent; + line.textContent = ''; + this.container.appendChild(line); + + for (let i = 1; i < chars.length + 1; i++) { + await this._wait(this.typeDelay); + const percent = Math.round(i / chars.length * 100); + line.textContent = `${chars.slice(0, i)} ${percent}%`; + if (percent>progressPercent) { + break; + } + } + } + + /** + * Helper function for animation delays, called with `await`. + * @param {number} time - Timeout, in ms. + */ + _wait(time) { + return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, time)); + } + + /** + * Converts line data objects into line elements. + * + * @param {Object[]} lineData - Dynamically loaded lines. + * @param {Object} line - Line data object. + * @returns {Element[]} - Array of line elements. + */ + lineDataToElements(lineData) { + return lineData.map(line => { + let div = document.createElement('div'); + div.innerHTML = `${line.value || ''}`; + + return div.firstElementChild; + }); + } + + /** + * Helper function for generating attributes string. + * + * @param {Object} line - Line data object. + * @returns {string} - String of attributes. + */ + _attributes(line) { + let attrs = ''; + for (let prop in line) { + // Custom add class + if (prop === 'class') { + attrs += ` class=${line[prop]} ` + continue + } + if (prop === 'type') { + attrs += `${this.pfx}="${line[prop]}" ` + } else if (prop !== 'value') { + attrs += `${this.pfx}-${prop}="${line[prop]}" ` + } + } + + return attrs; + } +} + +/** +* HTML API: If current script has container(s) specified, initialise Termynal. +*/ +if (document.currentScript.hasAttribute('data-termynal-container')) { + const containers = document.currentScript.getAttribute('data-termynal-container'); + containers.split('|') + .forEach(container => new Termynal(container)) +} + + +(function(){ + document + .querySelectorAll('.termy') + .forEach(node => { + new Termynal(node, { + lineDelay: 500 + }); + }); +})()