Estructura y Tecnología de Computadores (ITIG)

Transcripción

1 Etructur y Tecnologí de Computdore (ITIG) Lui Rincón Córcole Joé Igncio Mrtínez Torre Sun Borromeo Critin Conde Vild Ángel Serrno Sánchez de León Progrm. Introducción. 2. Puert lógic áic. 3. Análii y íntei de circuito comincionle. 4. Bloque comincionle etándre principle. 4.. Sumdore y retdore Decodificdore Multiplexore Deplzdore Dipoitivo Lógico Progrmle (Memori ROM). 5. Biliogrfí. Concepto áico: circuito comincionl, puert lógic áic (AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR), nálii de circuito, íntei de circuito, loque comincionle etándre (umdor/retdor, decodificdor, multiplexor, deplzdor, memori ROM). 2

2 . Introducción En lo circuito comincionle l lid Z en un determindo intnte de tiempo t i ólo depende de X en ee mimo intnte de tiempo t i, e decir que no tienen cpcidd de memori y que e puede ovir l vrile de tiempo t. Z(t) = F(X(t)) Z = F(X) X F Z Ejemplo: Sumdor Lo circuito comincionle que vmo etudir on: Puert lógic Sumdore y retdore. Decodificdore y multiplexore. Bloque comincionle Deplzdore. Dipoitivo lógico progrmle (ROM) Puert Lógic Puert Lógic: Circuito electrónico compueto por reitenci, diodo y trnitore que relizn l ditint opercione oolen. Vmo etudir circuito lógico con el convenio de lógic poitiv: Nivel H (5 voltio) y Nivel L ( voltio). L puert lógic áic on: AND. OR. NOT. NAND. NOR. XOR. XNOR. 4 2

3 3 5 Puert Lógic Báic: AND Tl de verdd Z B A Z = A AND B = A B 6 Puert Lógic Báic: OR Tl de verdd Z B A Z = A OR B = A B

4 Puert Lógic Báic: NOT Tl de verdd A Z Z = NOT A = A 7 Puert Lógic Báic: NAND Tl de verdd A B Z Z = A NAND B = (A B) 8 4

5 Puert Lógic Báic: NOR Tl de verdd A B Z Z = A NOR B = (A B) 9 Puert Lógic Báic: XOR Tl de verdd A B Z Z = A XOR B = A B 5

6 Puert Lógic Báic: XNOR Tl de verdd A B Z Z = A XNOR B = A B 3. Análii de Circuito Comincionle Análii: Otención de l funcione de conmutción que decrien el comportmiento del circuito, exprendo l lid en función de l entrd. Ejemplo: X 2 X X 2 X X X X X X 2 X X 2 X X X Z=(X 2 X X X X 2 X X ) 2 6

7 Síntei: Sum de Producto Síntei: Mterilizr un circuito prtir de l función de conmutción. E inmedito generrlo con puert AND-OR-NOT en form de um de producto prtir de dich función. Ejemplo: Z= x 2 x x x 3 x 2 x x 2 x x 3 Síntei: Puert NAND (e inverore) L íntei de un item comincionl en form de um de producto medinte puert NAND e direct mterilizndo todo lo operdore que precen en l expreión de conmutción con puert NAND y e ñden inverore en lo término formdo por único literl. Ejemplo: Z= x 2 x x x 3 x 2 x x 2 x x = x 2 x x x 3 x 2 x x 2 x x T m. Morgn 4 7

8 Síntei: Producto de Sum L íntei de un item comincionl en form de producto de um medinte puert AND-OR-NOT e direct mterilizndo lo operdore que precen en l expreión de conmutción con u puert lógic equivlente. Ejemplo: Z= x 2 (x x )(x 3 x 2 x )(x 2 x x ) 5 Síntei: Puert NOR (e inverore) L íntei de un item comincionl en form de producto de um medinte puert NOR e direct mterilizndo lo operdore que precen en l expreión de conmutción con u puert NOR y ñdiendo inverore en lo término formdo por un único literl. Ejemplo: Z= x 2 (x x )(x 3 x 2 x )(x 2 x x )= x 2 (x x )(x 3 x 2 x )(x 2 x x ) T m. Morgn 6 8

9 4. Bloque comincionle etándre L mterilizcione en form de rede de puert áic no on decud cundo l complejidd del dieño e grnde. En eto co e reliz dieño jerárquico y modulr, y no mterilizcione medinte rede de puert áic (grn propenión errore). Ee dieño jerárquico y modulr e puede llevr co i e dipone de módulo que relicen funcione má complej que l puert áic y que permitn dividir el dieño en prte má encill. Lo módulo que vmo etudir en lo que qued de tem on: umdor/retdor, decodificdor, multiplexor, deplzdor, ROM. Otro módulo que etudiremo en tem poteriore e l ALU Sumdore: emiumdor elementl El emiumdor (hlf dder) e un circuito que um do it de entrd y y devuelve un it de reultdo y un it de crreo c out. CrryOut Sum c out = = Circuito con puert lógic S Tl de verdd c out Cronogrm S 8 9

10 Sumdor elementl completo El umdor completo (full dder) e un circuito que um do it de entrd y má un crreo de entrd c in y devuelve un it de reultdo y un it de crreo c out. Tl de verdd c c OUT IN c OUT = c IN c IN = c IN S c in c out Cronogrm S 9 Sumdor de n it con propgción de crreo en erie Se contruye ocindo n umdore elementle completo (full dder) que recien y procen todo ello lo dto en prlelo. El crreo e propg en erie de un umdor otro. c n A n B n Circuito con umdore elementle S n- n- c n- c - c... c c n- 2

11 Retdore inrio Retr en C2: l minuendo e um el complemento 2 del utrendo: Pr complementr el utrendo, invertimo todo u it e introducimo un en el crreo de entrd del umdor meno ignifictivo. Por ete procedimiento tmién hí que invertir el crreo de lid. Eto funcion tnto pr inrio puro como pr complemento 2 (en complemento 2 el crreo e depreci, y hrí que detectr el poile deordmiento de otro modo). n- n- c n- c... c c '' n- 2 Sumdor/retdor Podemo unir lo circuito nteriore y contruir uno que hg um y ret en función de un eñl de control SUMADOR / RESTADOR DE n BITS. n- n- n-2 n-2 Op c c... c c n- n- c n- Ejercicio 7 (Tem 5): = = Op = OPERACIÓN DE SUMA Op = OPERACIÓN DE RESTA 22

12 4.2. Decodificdore Un decodificdor (o decodificdor de n 2 n ) e un módulo comincionl con n entrd y 2 n lid, demá de un eñl de ctivción (Enle) de entrd. El decodificdor ctiv l lid i-éim cundo e preent l cominción inri i en l entrd, iempre y cundo el módulo eté ctivo (enle=): e ctiv l lid correpondiente l número inrio codificdo en l entrd. 23 Ejemplo: Decodificdor de

13 Síntei de funcione con decodificdore Un decodificdor permite mterilizr todo lo minterm de un función de n vrile. Por lo tnto e puede ur pr intetizr culquier función de n vrile expred como um de minterm in má que ur un decodificdor de n 2 n y un puert OR con tnt entrd como umndo teng l expreión de l función. 25 Ejemplo: dieño de l funcione f,f 2 y f 3 medinte decodificdore. 26 3

14 4.3. Multiplexore Un multiplexor (o multiplexor de 2 n ) e un módulo comincionl con 2 n entrd y lid, demá de un eñl de ctivción y n eñle de control. El multiplexor conect un de l 2 n entrd l lid. Et entrd e eleccion con l plr de control S (n it). 27 Ejemplo: Multiplexor de 4 entrd (de 4 ). 28 4

15 Síntei de funcione con multiplexore Un único multiplexor de 2 n permite mterilizr culquier función de conmutción de n vrile. L expreión de un función como um de producto conite en l um de lo minterm m i pr lo que l FC, f(i), tom vlor cierto, e decir: Ovindo E (enle), et expreión coincide con l expreión del multiplexor i e identificn: x i = f(i) i=,..., 2 n -, ( n-,..., ) =( n-,..., ). En reumen, deemo conectr: L entrd de l función ( n-,, ) l entrd de control del multiplexor ( n-,..., ). El vlor f(i) que tom l función con l entrd de dto x i del multiplexor: conexión tierr (GND). conexión fuente de limentción (VCC)

16 4.4. Deplzdore Un deplzdor (hifter) e un módulo comincionl con n2 entrd de dto y n lid, demá de un eñl de ctivción y eñle de control. El deplzdor puede mover o no it derech e izquierd en deplzmiento ierto o cerrdo (rotcione) jo l órdene de l eñle control. 3 Aunque e pueden mterilizr medinte expreione de conmutción trvé de puert lógic, l contrucción hitul uele conitir en un conjunto de multiplexore. 32 6

17 4.5. Dipoitivo Lógico Progrmle Conjunto de circuito integrdo formdo por cierto número de puert lógic y/o módulo áico y/o ietle cuy conexione pueden er peronlizd o progrmd, ien e por el fricnte o por el uurio. Cote de producción jo (fricción de grnde tird). Peronlizción de dieño por lo uurio (umentn l confidencilidd). Conumo medio, unque hy fmili epecilizd en jo conumo. Velocidd intermedi. Fiilidd lt. Tiempo de derrollo muy jo, in dependenci de tercero. Metodologí encill. Equipmiento encillo. Ejemplo: ROM (Red-only memory). PAL (Progrmmle Arry Logic). PLA (Progrmmle Logic Arry). FPGA (Field-Progrmmle Gte Arry). 33 Memori ROM (Red-only memory) Memori no volátile y de cceo letorio. ROM y PROM ólo permiten lectur. L informción e gr en el proceo de fricción (ROM) o medinte un proceo eléctrico poterior irreverile (PROM). Informción inlterle. EPROM, EEPROM y Flh on memori permnente, pero pueden orrre medinte luz UV (EPROM) o elevd corriente eléctric (EEPROM y Flh). EPROM: e orrn totlmente; EEPROM: e orrn nivel de plr. Flh: e orrn nivel de loque ( myor velocidd). ROM EPROM Flh 34 7

18 Un memori ROM (Red Only Memory - memori de ólo lectur) e un módulo comincionl con n entrd de direccione y k lid de dto, demá de un o vri eñle de ctivción o elección. Un memori ROM e un circuito progrmle, que e compone internmente de do grupo de puert: un grupo de puert AND (e inverore) y un grupo de puert OR. El grupo de puert AND etán progrmd de ntemno y conectd de form inlterle, mientr que el grupo de puert OR on progrmle por el uurio. 35 El grupo de puert AND e puede y entender como un decodificdor de n 2 n con el que e genern todo lo minterm pr culquier función de n vrile (direccione). Ee decodificdor (prefijdo) junto un grupo de puert OR progrmle permite mterilizr culquier función de n vrile. Culquier lid de dto de l ROM mteriliz l iguiente ecución de conmutción: donde: f j (i)= i exite l conexión (fil i, column j) en el grupo OR f j (i)= i no exite dich conexión 36 8

19 Ejemplo: Mterilizr el comprdor de de do plr ={ } y ={ } que cumple lo iguiente: (Qued como ejercicio demotrrlo) Seleccionmo l lid que genern lo minterm de l funcione y progrmr l conexione en el grupo OR pr cd un de l lid. Se lmcen directmente l tl de verdd Biliogrfí D.A. PATTERSON, J.L. HENNESSY. Etructur y Dieño de Computdore. Reverté, 2. A. PRIETO, A. LLORIS, J.C. TORRES. Introducción l Informátic. 3ª edición, McGrw-Hill, 22. J.M. ANGULO, J.GARCÍA. Sitem Digitle y Tecnologí de Computdore. Prninfo, 22. D.D. GAJSKI. Principio de dieño digitl. Prentice Hll, 997. T.L. FLOYD. Fundmento de item digitle. Prentice Hll, 2. W. STALLINGS. Orgnizción y Arquitectur de Computdore. 5ª edición, Prentice Hll,