TEMA 1. Introducción

Transcripción

1 Fundamentos de los Computadores. Introducción. T1-1 TEMA 1. Introducción INDICE: SISTEMAS SISTEMAS CONTINUOS Y DISCRETOS EN EL TIEMPO SEÑALES SISTEMAS DIGITALES DESCRIPCIÓN DE LOS SISTEMAS DIGITALES

2 Fundamentos de los Computadores. Introducción. T1-2 SISTEMAS El concepto de SISTEMA se extiende a una amplia variedad de campos: Comunicaciones Aeronáutica y Astronáutica Diseño de Circuitos Acústica Seismología Ingeniería Biomédica Sistemas de Distribución y de generación de Energía Control de Procesos Químicos Procesado de Señales Todos los sistemas responden a una excitación en particular con una señal de respuesta y un comportamiento definido. Un sistema puede verse como cualquier proceso que realice transformación de señales: Señal de Entrada SISTEMA Señal de Salida ENTRADA / SALIDA DE UN SISTEMA La entrada es el estímulo, la excitación que recibe un sistema desde una fuente de energía externa, usualmente para producir una respuesta específica. La salida es la respuesta real que se obtiene de un sistema. Puede ser o no igual a la respuesta implícita especificada por la entrada.

3 Fundamentos de los Computadores. Introducción. T1-3 SISTEMAS CONTINUOS Y DISCRETOS EN EL TIEMPO Las señales de entrada y salida de un sistema, así como las que intervienen en la dinámica del sistema, son siempre función de una variable independiente, normalmente el tiempo t. Una señal dependiente de valores continuos de la variable independiente t se denomina señal continua en el tiempo. (SEÑAL ANALÓGICA) Una señal definida solamente en instantes discretos del valor de la variable independiente t de la que depende, se denomina señal discreta en el tiempo. (SEÑAL DIGITAL) Ejemplos de Señales: El voltaje continuo que varia senoidalmente v(t) o la corriente alterna i(t), que proporciona la red eléctrica es una señal continua en el tiempo, pues está definida para cada instante de tiempo t. Aunque solo se habla de su valor eficaz (220 V) y su frecuencia (50Hz). El intermitente de un automóvil proporciona una señal discreta, al igual que una baliza de señalización marina. O está encendido o está apagado. La temperatura ambiente de una habitación es una señal claramente continua en el tiempo (podemos saber en cualquier momento cual es la temperatura); sin embargo, si tomamos la temperatura cada hora, estamos obteniendo una señal discreta. Este proceso se llama muestreo y permite establecer una relación entre el mundo ANALÓGICO y el mundo DIGITAL. Por otro lado, en función del tipo de señales que procesen los sistemas podemos considerar sistemas continuos Analógicos, si lo que procesan son señales continuas, o sistemas discretos Digitales, si lo hacen con señales discretas. Los computadores no son más que sistemas DIGITALES, procesan señales DIGITALES. UNOS Y CEROS.

4 Fundamentos de los Computadores. Introducción. T1-4 ANALÓGICAS: v(v) SEÑALES t (ms) DISCRETAS v(v) nº de muestra DIGITALES: bit B4 B3 B2 B1 B0 nº ciclo

5 Fundamentos de los Computadores. Introducción. T1-5 Están formados básicamente por: SISTEMAS DIGITALES CIRCUITOS DIGITALES COMBINACIONALES las salidas en un instante determinado sólo son función de las entradas en dicho instante. CIRCUITOS DIGITALES SECUENCIALES las salidas en un instante determinado no son sólo función de las entradas en dicho instante, si no que además, dependen de entradas previas. Son sistemas con memoria. DESCRIPCIÓN DE LOS SISTEMAS DIGITALES (HARDWARE) Dominio Nivel Sistema Algorítmico Transferencia de Registros Lógico Dispositivo Comportamiento Estructura Físico (chip) Procesos, Características Ligaduras en algoritmos de I/O Transferencia de Registros Ecuaciones Booleanas y de Transición de Estado Ecs. de Red V(t) I(t) Procesadores, s U. Funcionales Puertos de Men. Unid. Funcionales Registros Puertas Lógicas LATCHES Transistores Conexiones Particiones Básicas Particiones Básicas FLOORPLAN Macroceldas CELDAS Geometría Exacta NOS CENTRAREMOS EN EL NIVEL LÓGICO

6 Fundamentos de los Computadores. Introducción. T1-6 NIVELES DE REPRESENTACIÓN DE LOS SISTEMAS DIGITALES NIVEL DE DISPOSITIVO (DOMINIO GEOMÉTRICO): W L Tipo de capa Parámetros geométricos (W, L) Reglas de diseño NIVEL DE DISPOSITIVO O ELÉCTRICO: D VDD G B VIN VOUT S Modelado de dispositivos Transistores, conexiones Parámetros eléctricos (I, V) Ecuaciones de red GND NIVEL LÓGICO: IN OUT Puertas lógicas, latches Valores lógicos y temporales Ecuaciones booleanas, A transiciones de estado S B

7 Fundamentos de los Computadores. Introducción. T1-7 NIVEL TRANSFERENCIA DE REGISTRO (RT) REG. A REG. B Registros, unidades funcionales ALU Ecuaciones de transferencia de registros REG. C NIVEL ALGORÍTMICO (ISP) Unidades Funcionales Unidad de procesado Unidad de Control Unidades funcionales, puertos de memoria Juego de instrucciones del procesador Ligaduras en algoritmos de I/O NIVEL DE SISTEMA (PMS): Procesador 1 Procesador 2 Procesador N Procesadores, memoria Red de Interconexión Procesos, prestaciones 1 2 N