Apresentação
No artigo anterior, Física dos Computadores, vimos que o transistor é um interruptor que liga e desliga com eletricidade. E que um transistor pode ligar e desligar outro. Agora vamos ver o que acontece quando juntamos vários deles.
Juntando transistores, montamos circuitos lógicos: pequenos circuitos que tomam decisões, comparam valores e fazem contas. Eles estão por trás de celulares, computadores, videogames e muitos outros aparelhos.
Dá para pensar nos circuitos lógicos como montagens de LEGO. As peças são as portas lógicas, e cada uma faz uma tarefa simples. Encaixando várias, montamos circuitos que fazem coisas complexas.
Atenção: não confunda a porta lógica com a porta do transistor, do artigo anterior. Aqui, a porta lógica é um pequeno circuito inteiro, feito de alguns transistores.
Ao longo do artigo, vamos conhecer as quatro portas principais e montar um circuito com elas: um alarme, que toma uma decisão.
Interruptores em fila e lado a lado: o E e o OU
Como o transistor é um interruptor, vamos começar com algo bem conhecido: uma lâmpada e dois interruptores, A e B.
Interruptores em fila: o E
Imagine os dois interruptores um depois do outro, no mesmo fio, em fila. Os eletricistas chamam essa ligação de série. A corrente precisa atravessar os dois para chegar à lâmpada.
Por isso, a lâmpada só acende se A e B estiverem ligados. Basta um desligado para cortar o caminho. Esse é o comportamento da operação E.
Interruptores lado a lado: o OU
Agora imagine os dois interruptores lado a lado, cada um em um caminho diferente até a lâmpada. Essa ligação se chama paralelo. Cada interruptor abre o seu próprio caminho.
Por isso, a lâmpada acende se A ou B estiver ligado, ou os dois. Ela só fica apagada se os dois estiverem desligados. Esse é o comportamento da operação OU.
Trocando os interruptores por transistores, que são apertados por eletricidade, dá para montar essas operações dentro de um chip. Nos chips, a montagem é um pouco diferente da lâmpada com interruptores, mas a ideia é a mesma.
Curiosidade: Boole e Shannon
A lógica, o estudo das regras do raciocínio, já era estudada na Grécia Antiga por filósofos como Aristóteles. No século 19, o matemático George Boole criou uma forma de fazer contas com verdadeiro e falso. Ela ficou conhecida como lógica booleana (ou álgebra booleana).
Décadas depois, o engenheiro Claude Shannon mostrou, na dissertação de mestrado que fez no MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts), que circuitos de interruptores podiam ser descritos com a lógica de Boole. Essa ideia virou a base teórica dos circuitos digitais.
0 e 1: verdadeiro e falso
Os circuitos lógicos trabalham com só dois valores, os mesmos do interruptor:
- 1: ligado, verdadeiro, sim.
- 0: desligado, falso, não.
Pense em cada entrada de uma porta lógica como a resposta a uma pergunta de sim ou não, como “O cinema está aberto?” ou “É dia?”. Sim vale 1, e não vale 0.
A porta lógica junta essas respostas e devolve uma resposta nova, também 1 ou 0. No chip, essa resposta é um sinal elétrico, que pode ligar ou desligar o próximo transistor.
Cada porta lógica tem um símbolo, usado nos desenhos de circuitos:
Não é preciso decorar os símbolos. Eles servem para desenhar circuitos, como o do começo deste artigo.
A seguir, vamos ver cada porta com um exemplo do dia a dia e uma tabela. Cada linha da tabela é uma situação possível. Com duas perguntas de sim ou não, só existem quatro situações: as duas respostas não; a primeira não e a segunda sim; a primeira sim e a segunda não; e as duas sim.
Em 0 e 1, as tabelas mostram sempre essas situações nesta ordem: 0 0, 0 1, 1 0 e 1 1. É a mesma ordem usada para contar em binário, assunto de um próximo artigo.
Operação E (AND)
Na operação E (em inglês, AND), o resultado só é 1 quando todas as entradas são 1. É a lâmpada com os interruptores em fila.
Imagine que você quer ir ao cinema com uma pessoa. Duas coisas precisam acontecer: o cinema precisa estar aberto (A) e a pessoa precisa estar disponível (B). Se qualquer uma delas falhar, vocês não vão.
| Cinema aberto? (A) | Pessoa disponível? (B) | Vão ao cinema? (A E B) |
|---|---|---|
| Não (0) | Não (0) | Não (0) |
| Não (0) | Sim (1) | Não (0) |
| Sim (1) | Não (0) | Não (0) |
| Sim (1) | Sim (1) | Sim (1) |
Uma tabela assim, com todas as combinações possíveis das entradas e o resultado de cada uma, se chama tabela-verdade. Ela é a forma mais usada para mostrar o que uma porta lógica faz.
Operação OU (OR)
Na operação OU (em inglês, OR), basta uma entrada ser 1 para o resultado ser 1. É a lâmpada com os interruptores lado a lado.
Em um passeio no parque, você pode andar de bicicleta (A) ou fazer um piquenique (B). Se fizer pelo menos uma das duas coisas, o dia foi divertido.
| Andou de bicicleta? (A) | Fez piquenique? (B) | Dia divertido? (A OU B) |
|---|---|---|
| Não (0) | Não (0) | Não (0) |
| Não (0) | Sim (1) | Sim (1) |
| Sim (1) | Não (0) | Sim (1) |
| Sim (1) | Sim (1) | Sim (1) |
O resultado só é 0 na primeira linha, quando nenhuma das duas coisas aconteceu.
Atenção: na conversa do dia a dia, “ou” às vezes quer dizer “só um dos dois”, como em “café ou chá?”. Na lógica, o OU aceita os dois juntos: quem andou de bicicleta e fez piquenique também teve um dia divertido. O “só um dos dois” tem outro nome, OU exclusivo, e aparece daqui a pouco.
Operação NÃO (NOT)
A operação NÃO (em inglês, NOT) tem uma entrada só e inverte o valor: o que era 1 vira 0, e o que era 0 vira 1.
Pense na luz do poste da rua. Um sensor percebe se é dia, e a lâmpada faz o contrário do sensor: acende quando não é dia e apaga quando é dia.
| É dia? (A) | Luz do poste acesa? (NÃO A) |
|---|---|
| Não (0) | Sim (1) |
| Sim (1) | Não (0) |
A porta NÃO feita com transistores
Lembra do CMOS, do artigo Física dos Computadores? A porta NÃO é feita com só dois transistores: um PMOS, que liga a saída à alimentação (o 1), e um NMOS, que liga a saída ao terra (o 0).
São as duas torneiras daquele artigo: a de cima liga o balde à caixa d’água, e a de baixo liga o balde ao ralo.
Os dois recebem a mesma entrada, e só um fica ligado de cada vez. Com a entrada em 0, o PMOS liga e o NMOS desliga: a saída fica ligada à alimentação e vale 1.
Com a entrada em 1, acontece o contrário: a saída fica ligada ao terra e vale 0. Ou seja, a saída é sempre o contrário da entrada. É exatamente o que a porta NÃO faz:
| Entrada | PMOS | NMOS | Saída |
|---|---|---|---|
| 0 | Ligado | Desligado | 1 |
| 1 | Desligado | Ligado | 0 |
Operação OU exclusivo (XOR)
Na operação OU exclusivo (em inglês, XOR), o resultado é 1 quando só uma das entradas é 1. Se as duas forem iguais, as duas 0 ou as duas 1, o resultado é 0. É o “ou” do “café ou chá?”: um ou outro, mas não os dois.
Pense na lâmpada de uma escada, com um interruptor embaixo (A) e outro em cima (B). Você acende a lâmpada embaixo, sobe e apaga em cima. Mexer em qualquer um dos dois muda a lâmpada.
Vamos chamar as posições de cada interruptor de 0 e 1, começando com os dois em 0 e a lâmpada apagada:
| Interruptor de baixo (A) | Interruptor de cima (B) | Lâmpada acesa? (A XOR B) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Não (0) |
| 0 | 1 | Sim (1) |
| 1 | 0 | Sim (1) |
| 1 | 1 | Não (0) |
Repare: a lâmpada fica acesa quando os interruptores estão em posições diferentes, e apagada quando estão em posições iguais.
Por isso, o XOR serve para comparar: ele dá 1 quando dois valores são diferentes e 0 quando são iguais. É assim que um chip descobre se dois bits são iguais.
Até aqui: conhecemos as quatro portas principais. A porta E dá 1 só quando todas as entradas são 1. A OU dá 1 quando pelo menos uma entrada é 1. A NÃO inverte o valor. E a XOR dá 1 quando as entradas são diferentes. Agora, vamos encaixar essas peças.
Combinando portas para decidir: o alarme
Agora que conhecemos as quatro portas, dá para encaixá-las como peças de LEGO. Veja o alarme de uma casa: ele deve tocar quando estiver ativado e alguém abrir a porta ou a janela.
Usando letras:
- A: o alarme está ativado;
- B: a porta foi aberta;
- C: a janela foi aberta.
A regra do alarme fica assim:
A E (B OU C)
É o circuito do desenho no começo deste artigo: B e C entram em uma porta OU, e a saída dela entra, junto com A, em uma porta E.
Como na matemática, resolvemos primeiro o que está entre parênteses:
- B OU C: alguém abriu a porta ou a janela?
- A E esse resultado: o alarme está ativado e alguém abriu alguma coisa?
Por exemplo: o alarme está ativado e a janela foi aberta, mas a porta continua fechada. B OU C dá 1, porque a janela abriu. Como A também é 1, o resultado é 1: o alarme toca. Já com o alarme desativado, ele não toca, abra o que abrir.
Nesta tabela, 1 quer dizer sim e 0 quer dizer não:
| Ativado? (A) | Porta aberta? (B) | Janela aberta? (C) | Porta ou janela? (B OU C) | Alarme toca? |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
O alarme só toca nas três últimas linhas: quando ele está ativado e a porta, a janela ou as duas foram abertas.
Resumo
- O transistor é um interruptor. Interruptores em fila fazem a operação E; lado a lado, a operação OU.
- Os circuitos lógicos trabalham com dois valores: 1 (verdadeiro) e 0 (falso).
- As quatro portas lógicas principais são E, OU, NÃO e OU exclusivo (XOR). A tabela-verdade mostra o resultado de cada combinação de entradas.
- Encaixando portas, o chip toma decisões (como o alarme) e compara valores (com o XOR).
Mas como juntar bits para formar números, letras e cores? Esse é o assunto do próximo artigo, Números Binários.
Referências
- MIT NEWS. Professor Emeritus Claude Shannon, founder of digital communications, dies at 84. 27 fev. 2001. Disponível em: https://news.mit.edu/2001/shannon. Acesso em: 10 out. 2026.
- STANFORD UNIVERSITY. Introduction to Logic. Capítulo 2: Propositional Logic. Disponível em: http://logic.stanford.edu/intrologic/chapters/chapter_02.html. Acesso em: 10 out. 2026.
- UNIVERSITY OF NORTH CAROLINA AT CHAPEL HILL. COMP311: Computer Organization. Lecture 4: Transistors, Logic Gates. Disponível em: https://www.cs.unc.edu/~kakiryan/teaching/311-fa25/slides/lecture04.pdf. Acesso em: 10 out. 2026.