Dispositivos Program

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Dispositivos Programáveis
Aula 1

• Prof Paulo Sérgio Brandão do Nascimento
• Centro Federal de Educação
• Tecnológica de Pernambuco
• Coordenação de Eletrônica e Telecomunicações

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Agenda

• Introdução
• Tipos de Dispositivos Programáveis
• Lógicas Programáveis
• Microprocessadores
• Microcontroladores
• CISC
• RISC
• Arquitetura 51
• AT89C51

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Introdução

• Paradigma Microeletrônico

4
Introdução

• Paradigma Microeletrônico

Primeiro Microprocessador (Ted Hoff)
Andy Grove, Robert Noyce, Goordon Moore (Intel
1968)
Primeiro IC Fairchild 1958 (Bob Noyce)
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Introdução

• Paradigma Microeletrônico

Crueldade da Lei de Moore Extraordinária
Sofisticação
Lei de Moore
Gordon Moore
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Introdução

• Paradigma Microeletrônico

Transistor MOS30nm
Vírus
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Introdução

• Paradigma Microeletrônico

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Lógicas Programáveis

• Paradigma de (Programação - Espacial)

Antigos Sistemas a Relé
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Lógicas Programáveis

• Paradigma de (Programação - Espacial)

Quadro de Comando a Relé Lógica (programação)
definida pelas conexões (Hardwire)
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Lógicas Programáveis

• Paradigma de (Programação - Espacial)

George Boole (1815-1864) Álgebra Booleana
Lógica Digital (Baseada em Portas)
Claude Shannon(1916-2005) Pai da Eletrônica
Digital e Teoria da Informação
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Lógicas Programáveis

• Paradigma de (Programação - Espacial)

Quadro de Comando a Relé Lógica (programação)
definida pelas conexões (Hardwire)
Integração e baixa escala (SSI) Circuitos
integrados de portas lógica
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Lógicas Programáveis

• Matrizes de Lógica Programável
• PLAs, FPGAs

FPGA (Field Programmable Gate Array)
Programmable Logig Chip (PLA)
Xilinx Spartan 3 Device
Monolithic Memories Inc -PAL 16L8
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Lógicas Programáveis

• Matrizes de Lógica Programável
• PLAs

PLA
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Lógicas Programáveis

• Matrizes de Lógica Programável
• FPGAs

FPGA
Roteamento
CLBs (Configurable Logic Bocks)
Xilinx Spartan 3 Device
Xilinx FPGA
IOBs (Input Output Bocks)
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Lógicas Programáveis

• Matrizes de Lógica Programável
• FPGAs

FPGA
Roteamento
CLBs (Configurable Logic Bocks)
Xilinx Spartan 3 Device
Xilinx FPGA
IOBs (Input Output Bocks)
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Detalhes dos FPGAS
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Conexões Programáveis
On
Transmissor MOS
Off
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Conexões Programáveis
On
Transmissor MOS
Off
19
Conexões Programáveis
On
Transmissor MOS
Off
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Conexões Programáveis
On
Transmissor MOS
Off
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Conexões Programáveis
On
Transmissor MOS
Off
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Conexões Programáveis
On
Transmissor MOS
Off
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Conexões Programáveis
On
Transmissor MOS
Off
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Conexões Programáveis
On
Transmissor MOS
Off
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Conexões Programáveis
On
Transmissor MOS
Off
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Conexões Programáveis
On
Transmissor MOS
Off
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Conexões Programáveis
On
Transmissor MOS
Off
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Conexões Programáveis
On
Transmissor MOS
Off
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Conexões Programáveis
On
Transmissor MOS
Off
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Conexões Programáveis
On
Transmissor MOS
Off
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Conexões Programáveis
On
Transmissor MOS
Off
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Conexões Programáveis
On
Transmissor MOS gt Delay!!!
Off
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Detalhes do FPGA
Programmable IO
FPGA
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Vantagens e Desvantagem da Lógica
Programável

• Vantagens
• Alto grau de paralelismo das operações
• Granularidade fina a nível de bit
• Alta flexibilidade e capacidade de otimização
  para a aplicação
• Alta densidade de entrada e saída de dados (até
  milhares de pinos de entrada e saída)
• Melhor relação potencia/processamento (comp. com
  microprocessadores)
• Desvantagens
• Custo alto
• Grande consumo de área com recursos de
  programação
• Altos tempos de configuração
• Retardos de propagação significativos (reduz a
  velocidade de operação)
• Projeto da Aplicação complexo (estilo de projeto
  de ASICs)
• ASICs Applications Specific Integrated
  Circuits

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Microprocessadores (Microcontroladores)
Programação Temporal
Circuitos eletrônicos Completamente fixos No
processador (Hardware)
Desenvolvimento da aplicação via
Programação (software)
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Vantagens e Desvantagens dos Microprocessadores

• Vantagens
• Menor área para programação
• Maiores velocidades de clock (baixo retardo de
  propagação)
• Projeto de Aplicação bastante simples baseado em
  desenvolvimento de software (programação)
• Baixo custo do componente
• Desvantagens
• Dificuldades de utilização do paralelismo de
  aplicação
• Granularidade a nível de palavras desperdício de
  hardware na manipulação de bits
• Pouca flexibilidade para otimizações voltadas a
  aplicação
• Maior consumo de potência por processamento

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Porque Estudar Dispositivos programáveis

• Microprocessadores, Microcontroladores e Lógicas
  Programáveis ?

Porque Existe Mercado para esta área,
atualmente, E uma Tendência de Crescimento
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(No Transcript)
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Tecnologia de Sistemas Microprocessados no Mercado
Smart OK e Connect OK
Produtos completamente desenvolvidos por
Professores e alunos do CEFET-PE
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Aumento do Nível de integração -gt
tendência a SoCs

• SoC System on Chip

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System on Chip Complexo
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Projetos Baseados em Plataforma
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Projetos Baseados em Plataforma

• Tipos de Usuários de PBD
• Power Users
• Modifica a plataforma em todos os níveis (hw e
  sw)
• Application Users
• Desenvolvedor de Software
• Uso de IPs de bibliotecas
• Package Users
• Desenvolvimento de Software para aplicação apenas

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Hardware Implementation
System Project
MatLab Simulink
Xilinx ISE
Software Implementation
FPGA Board
C, Assembly Compilers
Microprocessor System
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A plataforma que usaremos no Curso
AT89C51 (Atmel)
Ambiente de Programação Assembly
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Conclusão

• Dispositivos programáveis são muitos importantes
  na tecnologia eletrônica atual
• Todo os sistema atuais tendem a incorporar
  funções microprocessadas e são baseados em
  plataformas
• O sistemas são extremamente complexos e requerem
  muito estudo e dedicação por parte do Aluno
• As bases de eletricidade, eletrônica analógica e
  digital são fundamentais para que o aluno tenha o
  desempenho necessário no estudos dos sistemas
  embarcados modernos