TEMA 1 INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DIGITALES

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1 TEMA 1 INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DIGITALES Exponer los conceptos básicos de los fundamentos de los Sistemas Digitales. Asimilar las diferencias básicas entre sistemas digitales y sistemas analógicos. Familiarizarse con las señales digitales y los niveles lógicos. Comprender los conceptos de análisis, diseño, estructura y comportamiento referentes a los sistemas. Realizar una clasificación de los Sistemas Digitales. 1. Concepto de sistema. 2. Sistemas electrónicos: 2.1. Tipos de representación de la información (analógica y digital) Tipos de sistemas electrónicos Representación de las señales binarias 3. Caracterización de un sistema: concepto de estructura y comportamiento, análisis y diseño. 4. Ventajas e inconvenientes de los sistemas digitales frente a los analógicos. 5. Clasificación de los sistemas digitales: combinacionales, secuenciales y programables. Introducción al Diseño Lógico Digital. J.P. Hayes. Ed. Addison Wesley (1996) Sistemas Digitales. Ronald J. Tocci. Ed. Prentice Hall (1993)

2 TEMA 2 REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN Asimilar las características de los sistemas de numeración y los códigos de representación empleados en los sistemas digitales. Comprender la metodología de conversión entre los diversos sistemas y códigos. Describir las características de los códigos detectores de errores más comunes. Resolver algunos supuestos prácticos de detección de errores en la transmisión de información. 1. Sistemas de numeración posicional Sistema binario Sistema octal Sistema hexadecimal Conversión entre sistemas de numeración. 2. Definición de código. 3. Códigos binarios: 3.1. Códigos numéricos: Con peso: BCD natural (8421) y BCD Aiken (2421) Sin peso: BCD exceso a 3, Gray y Johnson Códigos alfanuméricos: ASCII. 4. Códigos detectores de errores Concepto de distancia y distancia mínima Códigos detectores de errores. Requisitos Códigos de paridad constante. Diseño Lógico. A. Lloris, A. Prieto. Ed. Mc Graw Hill. (1996). Principios de Diseño Digital. Daniel D. Gajski. Ed.Prentice Hall Sistemas Electrónicos Digitales. Tomo I. E. Mandado. Ed. Marcombo. (1998)

3 TEMA 3. FUNDAMENTOS DE LÓGICA BOOLEANA. Definir el Algebra de conmutación y mostrar sus postulados y teoremas, derivados del Algebra de Boole Definir el concepto de función lógica, mostrando sus distintas formas de representación e interrelacionándolas entre sí Mostrar las funciones lógicas básicas indicando sus caraterísticas básicas Definir los conjuntos funcionalmente completos Presentar el concepto de puerta lógica e indicar la puerta lógica de cada una de las funciones lógicas básicas Comprender los conceptos de Minterm y Maxterm Describir el desarrollo de Shannon, indicando las dos formas lógicas y abreviadas para expresar una función lógica Mostrar los fundamentos en los que se basan los métodos de simplificación de funciones lógicas Analizar el método de Simplificación de Funciones Lógicas de Karnaugh Definir el concepto de Función Lógica incompletamente especificada y su forma de simplificación. 1.- Algebra de Boole. Algebra de Conmutación. Postulados y teoremas. 2.- Funciones lógicas. Definición Formas de representación: Expresión lógica, Tabla de verdad y Diagrama lógico. 3.- Funciones lógicas básicas: AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR y XNOR Introducción a las puertas lógicas básicas Conjuntos funcionalmente completos. Suficiencia de la función NAND y NOR. 4.- Formas canónicas: Concepto de Minterm y Maxterm. 5.- Desarrollo de Shannon. 6.- Fundamentos de la simplificación de funciones. Adyacencias. 7.- Funciones incompletamente especificadas. 8.- Método de simplificación de Karnaugh. Diseño Lógico. A. Lloris - A. Prieto. McGraw-Hill Sistemas Electrónicos Digitales. E. Mandado. Ed. Marcombo. 1998

4 TEMA 4. SISTEMAS Y CIRCUITOS COMBINACIONALES. Definir el concepto de Sistema Combinacional Comprender la metodología clásica de Análisis y Diseño de los Sistemas Combinacionales Asimilar las diversas formas de implementación en dos niveles de los Sistemas Combinacionales: puertas básicas AND, OR y NOT, y NAND. Comprender el funcionamiento de los circuitos combinacionales MSI más usuales Comprender la implementación de funciones lógicas mediante decodificadores y multiplexores Comprender las operaciones aritméticas básicas con los números enteros binarios sin signo. Comprender la utilidad de los complementos y su cálculo. Comprender el funcionamiento de los circuitos aritméticos básicos. 1.- Definición de sistema combinacional. 2.- Análisis de circuitos combinacionales. 3.- Síntesis de circuitos combinacionales Etapas del diseño Implementación en dos niveles: Con puertas básicas AND, OR y NOT Solamente con puertas NAND. 4.- Codificadores. Decodificadores. 5.- Multiplexores. Demultiplexores. 6.- Aplicaciones de los decodificadores y multiplexores Implementación de funciones mediante bloques funcionales: decodificadores y multiplexores. 7.- Aritmética binaria básica: Suma binaria. Resta mediante el complemento a Circuitos aritméticos binarios: Sumador completo. Sumador paralelo con acarreo serie. Restador. Diseño Lógico. A. Lloris - A. Prieto. McGraw-Hill Principios de Diseño Digital. Daniel D. Gajski. Ed. Prentice Hall Sistemas Electrónicos Digitales. E. Mandado. Ed. Marcombo Circuitos Digitales y Microprocesadores. H. Taub. Ed. McGraw-Hill

5 TEMA 5. FUNDAMENTOS DE LOS SISTEMAS Y CIRCUITOS SECUENCIALES Comprender las diferencias entre Sistema Combinacional y Secuencial. Comprender el funcionamiento y memorizar las tablas características de los latch y flipflops más comunes. Analizar un sistema secuencial sencillo para deducir las etapas de diseño y comprender su funcionamiento. Comprender el concepto de registro y los tipos de operaciones que realizan. Comprender la estructura y funcionamiento de un registro universal indicando su aplicación en los Computadores. Conocer y aplicar conceptos básicos de los contadores, tales como: módulo, operación de cuenta reversible, código de cuenta, tipo de sincronización, cronogramas de cuentas ascendentes o descendentes, salida de acarreo, entradas de habilitación, de carga paralela y puesta a cero, etc. Describir y aplicar la metodología general de diseño de los contadores binarios síncronos. Asimilar los conceptos básicos y las características esenciales de las memorias semiconductoras más comunes 1.- Definición formal de sistema secuencial Comparación combinacional-secuencial Estructura: Estados, función de salida. 2.- Elementos de memoria Latch SR básico: SR NOR y SR NAND. Latches síncronos: SR, D Biestables o flip-flops: Biestables disparados por flanco. Biestable D, Biestable JK, Biestable T Biestables con entradas asíncronas Tablas de excitación de los diferentes biestables. 3.- Clasificación de los sistemas secuenciales. 4.- Análisis de un sistema secuencial síncrono: Funciones de excitación de los biestables. Funciones de salida. Tabla de transición y de salidas. Tabla de estados. Diagrama de estados. 5.- Registro. Definición, estructura y funcionamiento Registro con carga paralela Registro de desplazamiento. Registro de desplazamiento universal

6 6.- Contadores Definición. Conceptos básicos. Clasificación Metodología general de diseño de contadores síncronos Contadores binarios síncronos de n bits y módulo 2 N. Metodología de diseño 7.- Memorias semiconductoras Conceptos básicos Clasificación de las memorias semiconductoras Análisis de las características básicas de las memorias semiconductoras más comunes Circuitos Digitales y Microprocesadores. H. Taub. Ed. McGraw-Hill Diseño Lógico. A. Lloris - A. Prieto. McGraw-Hill Principios de Diseño Digital. D. D. Gajski. Prentice Hall Fundamentos de Diseño Lógico y Computadoras. M. Morris Mano y Charles R. Kime. Ed. Prentice Hall. 1998

7 TEMA 6. ESTRUCTURA BÁSICA DE UNA COMPUTADORA Definir el concepto de computador y establecer una clasificación, según la forma de procesar la información. Definir los conceptos de arquitectura y estructura de un computador. Presentar intuitiva y simplificadamente la estructura de un computador. (Arquitectura Von Neumann). Asimilar y comprender el funcionamiento básico de un computador a nivel de grandes bloques funcionales. Distinguir y relacionar los diferentes subsistemas de un computador desde la óptica de su estructura conjunta. Analizar los conceptos de programa cableado y almacenado e indicar la importancia de este último. Establecer y mostrar los niveles de estudio de un computador. Enumerar y analizar los parámetros que se usan para medir el rendimiento de un computador digital. 1.- Arquitectura Von Neumann. 2.- Estructura de una computadora simple de programa almacenado. 3.- Conjunto de instrucciones. Formato de instrucción 4.- Representación. 5.- Funcionamiento del computador: ciclos de búsqueda y ejecución Circuitos Digitales y Microprocesadores. H. Taub. Ed. McGraw-Hill