Uma porta lógica é um circuito eletrônico, portanto uma peça de hardware, que se constitui no elemento básico e mais elementar de um sistema de computação. Grande parte do hardware do sistema é fabricado através da adequada combinação de milhões desses elementos, como a CPU, memória principal e cache, interfaces de E/S e outros.
Há diversos tipos bem definidos de portas lógicas, cada uma delas sendo capaz de implementar uma operação ou função lógica específica. Uma operação lógica (de modo semelhante a uma operação algébrica) realizada sobre um ou mais valores lógicos produz um certo resultado (também um valor lógico), conforme a regra definida para a específica operação lógica.
Juntamente com os processos matemáticos básicos examinados anteriormente, o microprocessador pode manipular números binários logicamente. Este sistema foi concebido usando os termos desenvolvidos pelo matemático George Boole. Como resultado, a este ramo da matemática binária é dado o nome de Álgebra Booleana. Nesta seção, as operações Booleanas realizadas pelo microprocessador serão examinadas.
OPERAÇÃO E (AND)
A função E (AND) produz o produto lógico de duas ou mais variáveis lógicas. Ou seja, a saída lógica de uma operação E (AND) é 1 se todas as variáveis de entrada são 1. Se uma das variáveis de entrada for 0, a saída lógica é 0. Este processo pode ser representado pela fórmula (A . B = C), onde A e B representam variáveis de entrada (1 ou 0) e C representa a saída ou produto lógico da operação E. A função E (AND) é notada por ponto ( . ) entre as variáveis. Não confunda isso com o sinal de multiplicação matemático.
| ENTRADAS |
SAÍDA |
A tabela verdade ao lado para uma função E de duas variáveis. Os 1 e 0 representam todas as possíveis combinações lógicas. Assim, como você pode ver, a função E é uma espécie de uma operação "tudo ou nada". A menos que todas as variáveis sejam 1, a saída não pode ser 1. | |
|
A |
B |
C |
|
|
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
1 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
|
| Quando o microprocessador implementa a operação lógica E (.) , um número binário de 8 bits é relacionado com um segundo número binário. Refira-se a figura ao lado para uma ilustração deste processo. |
Números de 8 bits |
Resultado
|
||||
| MSB | 1 |
.
|
1 |
= | 1 |
|
| 0 |
. |
0 |
= | 0 |
||
| 0 |
. |
1 |
= | 0 |
||
| 1 |
. |
1 |
= | 1 |
||
| 0 |
. |
1 |
= | 0 |
||
| LSB | 0 |
. |
0 |
= | 0 |
|
| Números
de 8 bits
|
Resultado
|
Apesar que mais de duas variáveis poderem ser relacionadas entre si por uma porta E, o microprocessador opera com apenas duas variáveis por vez. Agora tente mais um exemplo da operação E. Relacione 100111012 com 110001102. |
||||
| MSB | 1 |
.
|
1 |
= | 1 |
|
| 0 |
. |
1 |
= | 0 |
||
| 0 |
. |
0 |
= | 0 |
||
| 1 |
. |
0 |
= | 0 |
||
| 1 |
. |
0 |
= | 0 |
||
1 |
. |
1 |
= | 1 |
||
0 |
. |
1 |
= | 0 |
||
| LSB | 1 |
. |
0 |
= | 0 |
|
OPERAÇÃO OU (OR)
A OU (algumas vezes referida como OR ou OU inclusivo) produz a soma lógica de duas ou mais variáveis. Ou seja, a soma lógica (saída lógica) de uma operação OR é 1 se qualquer uma das entradas for 1. A soma lógica (saída) é 0 se todas as variáveis de entrada são 0.
| ENTRADAS | SAÍDA | |
| A | B | C |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
Este processo pode ser representado pela fórmula ( A + B = C ), onde A e B representam variáveis de entrada e C representa a saída ou soma lógica da operação OU.
A função OU é designada por um sinal de mais entre as variáveis. Não confunda o sinal de (+ mais) com o sinal matemático da adição. A tabela verdade ao lado é para uma função OU de duas variáveis.
Os 1 e 0 representam todas as possíveis combinações lógicas. Assim, você pode ver que a função OU é uma espécie de operação "um ou ambos". Se qualquer uma ou ambas as variáveis de entrada são 1, a saída deve ser 1.
| Quando o microprocessador implementa a operação lógica OU, um número binário de 8 bits é relacionado com um segundo número binário. Refira-se a figura ao lado para uma ilustração deste processo. |
números de 8 bits |
resultado
|
||||
| MSB | 1 |
+ |
1 |
= | 1 |
|
| 0 |
+ |
0 |
= | 0 |
||
| 0 |
+ |
1 |
= | 1 |
||
1 |
+ |
0 |
= | 1 |
||
1 |
+ |
1 |
= | 1 |
||
| 0 |
+ |
1 |
= | 1 |
||
| 1 |
+ |
0 |
= | 1 |
||
| LSB | 0 |
+ |
0 |
= | 0 |
|
| números
de 8 bits |
resultado |
Exatamente como a função E, duas ou mais variáveis lógicas podem ser relacionadas por uma porta OU. Entretanto, o microprocessador opera com apenas duas variáveis de cada vez. Agora tente mais um exemplo da operação OU. Faça 100111012 OU 110001102. |
||||
| MSB | 1 |
+ |
1 |
= | 1 |
|
| 0 |
+ |
1 |
= | 1 |
||
| 0 |
+ |
0 |
= | 0 |
||
| 1 |
+ |
0 |
= | 1 |
||
| 1 |
+ |
0 |
= | 1 |
||
1 |
+ |
1 |
= | 1 |
||
0 |
+ |
1 |
= | 0 |
||
| LSB | 1 |
+ |
0 |
= | 1 |
|
OPERAÇÃO OU EXCLUSIVO
A
operação OU EXCLUSIVO ( EOR
ou XOR ) realiza um teste para igualdade entre duas variáveis
lógicas. Ou seja, se duas variáveis de entrada são
iguais, a saída ou resultado da operação XOR é
0. Se as entradas não são iguais, a saída
é 1.
| ENTRADAS |
SAÍDA |
|
| A |
B |
C |
| 0 |
0 |
0 |
| 0 |
1 |
1 |
| 1 |
0 |
1 |
| 1 |
0 |
0 |
Isto pode ser representado pela fórmula ( A 
B = C ), onde A e B representam variáveis
de entrada e C representa a saída.
A tabela verdade ao lado é para a função XOR. Os 1 e 0 representam todas as possíveis combinações lógicas.
Você pode ver que a função XOR é um tipo de operação "um mas não ambos" ou seja, qualquer entrada pode ser 1 ou 0, mas não ambas para que tenhamos um 1 na saída.
| Quando o microprocessador implementa a operação lógica XOR, um número binário de 8 bits é relacionado com um segundo número binário. Refira-se a tabela para uma ilustração deste processo. |
números
de 8 bits |
resultado |
||||
| MSB | 1 |
|
1 |
= | 0 |
|
| 0 |
|
0 |
= | 0 |
||
| 0 |
|
1 |
= | 1 |
||
1 |
|
0 |
= | 1 |
||
1 |
|
1 |
= | 0 |
||
| 0 |
|
1 |
= | 1 |
||
| 1 |
|
0 |
= | 1 |
||
| LSB | 0 |
|
0 |
= | 0 |
|
OPERAÇÃO INVERSORA (NOT)
A
operação inversora realiza uma complementação
direta de uma entrada simples. Ou seja, uma entrada 1
produzirá uma saída 0.
| ENTRADA | SAÍDA |
| A |
 |
| 1 |
0 |
| 0 |
1 |
Este processo pode ser representado pela tabela verdade ao lado.
Observe que o complemento de A é Â. A barra acima do A indica que o A foi invertido, e é lido "não A ou A barrado". Portanto, o complemento de A é “não A”.
Quando o microprocessador implementa a operação lógica inversora, o número binário de 8 bits é complementado.
|
Esta operação é também conhecida como complemento de 1. Refira-se a figura ao lado para uma ilustração do processo. |
8 bits |
resultado
|
||
| MSB | 1 |
= |
0 |
|
| 1 |
= |
0 |
||
| 0 |
= |
1 |
||
1 |
= |
0 |
||
0 |
= |
1 |
||
| 1 |
= |
0 |
||
| 1 |
= |
0 |
||
| LSB | 0 |
= |
1 |
Término do Módulo IV "Aritmética e Lógica de Microcomputadores"
