5.1. Introducción a los sistemas digitales

Transcripción

1 5.. Introducción a los sistemas digitales 5... Sistemas digitales [ Wakerly.2 pág. 3] Puertas y señales lógicas [ Wakerly.3 pág. 6] Representación de la lógica digital [ Wakerly. pág. 9] Niveles de definición y de jerarquía Sistemas combinacionales y sistemas secuenciales 5... Sistemas digitales Tipos de señales Continuas en el tiempo (analógicas) Discretas (muestras de señales analógicas) Definición de sistema digital: sistema que procesa información en forma digital o discreta Lógica positiva y lógica negativa 2

2 5... Sistemas digitales Definición de señales digitales Puertas y señales lógicas Sistema binario L o nivel bajo y H o nivel alto que corresponden a y a con lógica positiva Elementos básicos: AND, OR y NOT (a) AND (b) OR + (c) NOT AND OR NOT Copyright 2 by Prentice Hall, Inc. Digital Design Principles and Practices, 3/e 4

3 5..2. Puertas y señales lógicas Puertas básicas: NAND y NOR (a) NAND (b) NOR ( ) ( + ) NAND NOR Elementos más complejos Copyright 2 by Prentice Hall, Inc. Digital Design Principles and Practices, 3/e F Representación de la lógica digital Representación a nivel de transistores V CC A Se usa en exclusiva para representar elementos sencillos, como puertas y elementos básicos B S 6

4 5..3. Representación de la lógica digital Tablas de verdad Table - Truth table for the multiplexer function. Diagramas (esquemas) lógicos A S B SN S A B ASN SB Representación de la lógica digital Bloques funcionales (por ejemplo, un multiplexor) 74x57 S A B G S A B 2A 2B 3A 3B 4A 4B Copyright 2 by Prentice Hall, Inc. Digital Design Principles and Practices, 3/e Ecuaciones (por ejemplo = S A + S B) 8

5 5..3. Representación de la lógica digital Lenguajes de descripción de hardware (HDL= hardware description languages) Hay varios: por Table -3 ejemplo ABEL VHDL Verilog VHDL program for the multiplexer. module chapmux title 'Two-input multiplexer example' CHAPMU device 'P6V8' A, B, S pin, 2, 3; pin 3 istype 'com'; equations WHEN S == THEN = A; ELSE = B; end chapmux library IEEE; use IEEE.std_logic_64.all; entity Vchapmux is port ( A, B, S: in STD_LOGIC; : out STD_LOGIC ); end Vchapmux; architecture Vchapmux_arch of Vchapmux is begin <= A when S =?? else B; end Vchapmux_arch; Table -2 ABEL program for the multiplexer Niveles de definición y de jerarquía Jerarquía de una descripción Nivel de sistema Nivel algorítmico Nivel de transferencias de registros Nivel de puertas lógicas Nivel de transistores Definición (especificación) de un sistema: Estructural Se define por los componentes del sistema y sus conexiones. Indica la forma en que se ha armado el sistema, no lo que hace. Una forma general y conveniente de especificar la estructura de un sistema es con un diagrama de bloques. De comportamiento función Que hace el sistema. Se especifican las entradas y salidas y como las salidas responden a las entradas.

6 5..4. Niveles de definición y de jerarquía Comportamiento Funcionalidad de los componentes module add title Adder Exercise Input and output pins A7..A, B7..BO pin; SUM8..SUM pin istype com ; Set definitions A = [, A7..A] B = [, B7..B] B = [SUM8..SUM] equations SUM = A + B end add Niveles de definición y de jerarquía Estructural Conectividad entre componentes 2

7 5..4. Niveles de definición y de jerarquía Estructural Conectividad entre componentes Niveles de definición y de jerarquía Física Una descripción del despliegue layout 4

8 5..5. Sistemas combinacionales y sistemas secuenciales Sistemas combinacionales Realizan una función a partir de las entradas Las salidas dependen únicamente de las entradas Sistemas secuenciales Las salidas dependen únicamente de las entradas y del estado anterior En general, un sistema secuencial está compuesto por un sistema combinacional y por una memoria 6