IN ST IT UT O POLIT ÉCN ICO N A CION A L SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS

Transcripción

1 CARRERA: Ingeniería en Sistemas Computacionales PROGRAMA SINTÉTICO ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I SEMESTRE: Tercero. OBJETIVO GENERAL: El alumno resolverá problemas de diseño de computadores digitales básicos (unidad central de proceso), implementando para tal efecto, el conjunto de microoperaciones requeridas para conformar la serie de mnemónicos asociados a dicho computador. Además, también diseñará la lógica de control asociada a dichos sistemas, así como la unidad aritmética y lógica requerida por la unidad de proceso. CONTENIDO SINTÉTICO: Unidad I.- Introducción al diseño de sistemas digitales. Unidad II.- Compuertas lógicas y álgebra de Boole. Unidad III.- Diseño de circuitos combinatorios. Unidad IV.- Diseño con circuitos de mediana y alta escala de integración. Unidad V.- Circuitos de temporización Unidad VI.- Memorias METODOLOGÍA: Se utilizará la metodología del aprendizaje a través del trabajo grupal, la cual requiere la participación activa y constante de los alumnos en la búsqueda, lectura y análisis de la información que posibilite la integración de los aspectos teóricos y prácticos, así como también la exposición y resolución de problemas en el pizarrón por parte del profesor. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: BIBLIOGRAFÍA: 80% de Asistencia como requisito Entrega de tareas Entrega de prácticas de laboratorio Entrega de proyecto Tres exámenes teóricos Morris Mano M. Fundamentos de Diseño Lógico y Computadoras, Prentice Hall, México, ª. Ed., Cap. 1-4, 528 pgs. Ronald J. Tocci. Sistemas Digitales, Diseño y aplicación, Prentice-Hall, México ª. Ed., 827 pgs.

2 ESCUELA: Escuela Superior de Cómputo CARRERA: Ingeniería en Sistemas Computacionales OPCIÓN: ELECTRÓNICA COORDINACIÓN: Academia de Sistemas Digitales DEPARTAMENTO: Sistemas Electrónicos ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I SEMESTRE: Tercero : SISDIG301 CRÉDITOS: 7.5 VIGENTE: TIPO DE ASIGNATURA: Teórico/Práctica MODALIDAD: Escolarizado TIEMPOS ASIGNADOS HRS/SEMANA/TEORÍA: HRS/SEMANA/PRÁCTICA: HRS. HRS. HRS/SEMESTRE/TEORÍA: 54.0 HRS. HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27.0 HRS. HRS/TOTALES: 81.0 HRS. PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Sistemas Digitales REVISADO POR: Subdirección Académica APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar ESCOM AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo

3 ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I : SISDIG401 HOJA: 2 DE 10 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA La importancia de esta asignatura para el ingeniero en sistemas computacionales es fundamental ya que podrá diseñar sistemas digitales, que constituyen las bases de una PC, y una vez dominada esta asignatura podrá resolver problemas del tipo combinatorio. Los dispositivos lógicos son parte fundamental en el diseño de los sistemas digitales en los cuales se basan los equipos de cómputo para realizar sus funciones de almacenaje y procesado de información Esta asignatura es la parte fundamental para el estudio, análisis y diseño de sistemas digitales utilizando herramientas CAD. Abarca los principios del álgebra de Boole así como la minimización de funciones en forma automática, cubriendo todos los aspectos relativos a circuitos digitales de tipo combinatorio. Esta asignatura tiene como asignaturas colaterales a Matemáticas Discretas de I semestre, a Circuitos Eléctricos de II semestre y Electrónica I del III semestre. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA. El alumno resolverá problemas de diseño de computadores digitales básicos (unidad central de proceso), implementando para tal efecto, el conjunto de microoperaciones requeridas para conformar la serie de mnemónicos asociados a dicho computador. Además, también diseñará la lógica de control asociada a dichos sistemas, así como la unidad aritmética y lógica requerida por la unidad de proceso.

4 ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I : SISDIG401 HOJA: 3 DE 10 UNIDAD: I NOMBRE: Introducción al diseño de sistemas digitales El alumno identificará lo que es un sistema digital y su aplicación a las computadoras, de igual manera realizará operaciones aritméticas en diferentes sistemas numéricos. 1.1 Definición y usos de los sistemas digitales B1, C2 1.2 Operaciones aritmética en sistemas numéricos: Binario, octal, hexadecimal. B1, B3 Exposición del profesor con ayuda de pizarrón y acetatos. Realizar ejercicios en clase y extraclase que se toman en cuenta en la calificación. Realización de ejercicios bajo la supervisión del profesor. Los contenidos de esta unidad y la siguiente conforman el primer examen.

5 ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I : SISDIG401 HOJA: 4 DE 10 UNIDAD: II NOMBRE: Compuertas Lógicas y Álgebra de Boole El alumno definirá las funciones lógicas básicas, sus compuertas, identificará los términos suma y producto, empleará el álgebra de Boole para la simplificación de funciones. 2.1 Operadores lógicos, células básicas, símbología, tablas de verdad, funciones características., B Inversor NAND, AND, NOR, OR, XOR, XNOR B1, C3 2.2 Identificadores de términos producto y suma (Minterm, Maxterm) 15 B1, C Álgebra de Boole Definiciones Axiomas Teoremas y propiedades Absorción, Consensus y de Morgan Simplificación de funciones 4.5, B3 9.0 Exposición del profesor con ayuda de pizarrón y acetatos. Realización de ejercicios bajo la supervisión del profesor. Realizar ejercicios en clase y extraclase que se toman en cuenta en la calificación Examen escrito, 60%, Tareas 15% y Prácticas 25%.

6 ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I : SISDIG401 HOJA: 5 DE 10 UNIDAD: III NOMBRE: Diseño de circuitos combinatorios El alumno describirá los diferentes métodos de reducción de ecuaciones lógicas, y comparará los resultados de estos métodos con los arrojados por algunos paquetes de diseño de circuitos digitales Métodos de minimización Método de Karnaugh Método de Quine McCluskey Algoritmos CAD (Minifun) 6.0, B Circuitos Integrados Clasificación Características Comparación Log. Pos y Neg. 3.3 Simulación de circuitos digitales utilizando herramienta CAD (OrCAD-VST, y ELECTRONICS WORK-BENCH) Compuertas NANDY NOR Circuitos NAND Implementación de dos niveles Circuitos NAND Multiniveles Circuitos NOR 3.5 Compuertas NOR exclusivas Exposición del profesor con ayuda de pizarrón y acetatos. Realización de ejercicios bajo la supervisión del profesor. Realización de las practicas: Minimización de funciones lógicas,,mediciones de parámetros en compuertas TTL y CMOS, con diferentes configuraciones de salida y Simulación de circuitos digitales con el módulo VST de OrCAD y el programa Electronics Workbench por parte de los alumnos y simulaciones bajo la supervisión del profesor Realizar ejercicios en clase y extraclase que se toman en cuenta en la calificación. Los contenidos de esta unidad y la siguiente formarán el segundo examen. El reporte, las simulaciones y la realización de las prácticas serán consideradas en la evaluación.

7 ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I : SISDIG401 HOJA: 6 DE 10 UNIDAD: IV NOMBRE: Diseño con circuitos de mediana y alta escala de integración El alumno identificará los circuitos integrados delinea mediana y alta escala de integración, y diseñará circuitos digitales de mediana complejidad Metodologías de diseño Diagramas de flujo 4.2 Multiplexores y decodificadores Implementación de funciones Lógicas mediante multiplexores y decodificadores B1, B Circuitos aritméticos Sumadores binarios Restadores binarios Sumador restador binario Multiplicador binario Aritmética decimal 6.0 B2, C Convertidores de código Código BCD, ASII, Binario, Gray Implementación de convertidores Detección de errores B2, B3 Exposición del profesor con ayuda de pizarrón y acetatos. Realización de ejercicios bajo la supervisión del profesor. Realización de las prácticas: Circuitos MSI, Generadores de códigos para detección y corrección de errores. y Operaciones aritméticas, por parte de los alumnos y bajo la supervisión del profesor Realizar ejercicios en clase y extraclase que se toman en cuenta en la calificación El reporte y la realización de las prácticas serán consideradas en la evaluación. Examen escrito, 60%, Tareas 15% y Prácticas 25%.

8 ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I : SISDIG401 HOJA: 7 DE 10 UNIDAD: V NOMBRE: Circuitos de temporización El alumno implementará los circuitos de temporización (multivibradores astables y monoestables) requeridos por los sistemas secuenciales, dependiendo de las características de dicho sistema. 5.1 Definición de multivibradores: Monoestable e inestable Multivibrador monoestable: Series 74xxx CMOS e Definición de Multivibrador inestable Multivibrador inestable a cristal: Configuración y análisis 5.5 Consideraciones prácticas en el manejo de señales de temporización Exposición del profesor mediante el uso de pizarrón y medios audiovisuales. Resolución de problemas, trabajo de investigación y trabajo de simulación por parte del alumno. Realización de la práctica: Circuitos de Temporización por parte de los alumnos Realizar ejercicios en clase y extraclase que se toman en cuenta en la calificación. Los contenidos de esta unidad y la siguiente formarán el tercer examen. El reporte y la realización de las prácticas serán consideradas en la evaluación.

9 ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I : SISDIG401 HOJA: 8 DE 10 UNIDAD: VI NOMBRE: Memorias El alumno explicará las características y parámetros de las memorias lectura y escritura, así como su empleo como dispositivos de implementación de circuitos de combinación Memorias Volatil Características de las memorias: volátiles, (SRAM, DRAM, SIP, SIMM, Dimn) Operaciones de lectura y escritura Formas de onda de tiempo Circuitos integrados típicos Memorias no volátiles Características de las memorias no volátiles; (ROM, PROM, EPROM, EEPROM, FLASH) Operaciones de Lectura y grabación Formas de onda de tiempo Circuitos Integrados típicos Implementación de circuitos de combinación 10.5 Exposición del profesor mediante el uso de pizarrón y medios audiovisuales. Resolución de problemas, trabajo de investigación y trabajo de simulación por parte del alumno. Realización de la práctica: Memorias, por parte de los alumnos. Realizar ejercicios en clase y extraclase que se toman en cuenta en la calificación El reporte y la realización de las prácticas serán consideradas en la evaluación. Examen escrito, 60%, Tareas 15% y Prácticas 25%.

10 ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I : SISDIG401 HOJA: 9 DE 10 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRACT. NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN 1 2 Minimización de funciones lógicas Mediciones de parámetros en compuertas TTL y CMOS, con diferentes configuraciones de salida Laboratorio de Electrónica Digital de la Escuela Superior de Computo. 3 Simulación de circuitos digitales con el módulo VST de OrCAD y el programa Electronics Workbench Circuitos MSI Operaciones aritméticas Generadores de códigos para detección y corrección de errores Circuitos de Temporización Memorias 6.3 Subtotal: 27.0

11 ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I : SISDIG401 HOJA: 10 DE 10 PERÍODO UNIDAD Examen diagnóstico sin valor I, II III, IV V, VI Examen escrito, 60%, Tareas 15% y Prácticas 25%. Examen escrito, 60%, Tareas 15% y Prácticas 25%. Examen escrito, 60%, Tareas 5% y Prácticas + Proyecto 35%. BIBLIOGRAFÍA B C B1 X M. Morris Mano."Fundamentos de Diseño Lógico y Computadoras", Prentice-Hall, México, ª. Ed., 413 pgs. B2 X Ronald J. Tocci. "Sistemas Digitales, Diseño y Aplicaciones", Prentice-Hall, México, ª. Ed., 827 pgs. B3 X Frederick J. Hill, Gerald R. Peterson, Teoría de Conmutación y Diseño Lógico", Limusa, México, ª. Ed., 644 pgs C1 X John F. Wakerly, Editorial "Diseño Digital, Principios y Prácticas", Prentice-Hall, México, ª. Ed., 734 pgs..