Reflexion

Me parece que aprendi mucho en esta materia y que es una de las mas importantes de nuestra licenciatura ya que nos brindo el conocimiento de como esta compuesta una computadora y como funcionan sus componentes, desde los mas sencillos hasta algunas combinaciones muy complejas.
Como maestro me parece muy bien su forma de enseñar ya que toma en cuenta todo lo que se realiza y nos deja investigar cosas para reforzar los conocimientos adquiridos en clase.
Puedo decir que me voy de su clase aprendiendo los aspectos mas importantes de la arquitectura de computadoras y aunque no lo vimos todo a fondo creo que eso ya es tarea de nosotros.
Muchas Gracias.

Circuitos Lógicos Secuenciales.

Muchas veces se requiere flip-flops tipo JK que puedan ser Set y Reset a estados conocidos, antes de que ellos inicien su uso en un proceso particular. Por ejemplo, si se dispone de varios flip-flops para efectuar un trabajo en equipo, es prácticamente un requisito poderlos colocar con todas sus salidas en un nivel igual, lógico 1 o lógico =. Para esta función, el integrado tiene dos terminales

Flip-Flop

Los Flip-Flop o Biestable, como también se le conoce, son circuitos secuénciales constituidos por puertas lógicas capaces de almacenar un bit, que es la información binaria más elemental.

Existe una gran variedad de biestables, los cuales se clasifican en:

Asíncronos: R-S ; J-K ; T

Síncronos: Activados por Nivel: R-S ; J-K ; D

Activados por Flanco: Edgetriggered y Master-Slave (maestro-esclavo) R-S; D ; J-K ; T .( en este caso solo veremos el Master-Slave)

Biestable Asíncronos R-S

En la figura uno de los anexos, se muestra simbólicamente el circuito R-S. Posee dos entradas denominadas Reset (R) y Set (S) y dos salidas, Q1 y Q2. Este dispositivo se puede construir mediante dos puertas NOR o dos puertas NAND, como se puede apreciar en las figuras 2 y 3.

En la tabla 1 se representa la tabla de la verdad válida para los dos casos. Qn es el valor de la salida Q1 en el estado anterior. Qn + 1 es el valor de la salida en el estado presente. Observando la tabla de la verdad podemos comprobar que cuando el valor de las entradas R y S valen cero(0), la salida mantiene el valor anterior (Qn+1=Qn).

Al aplicar un 1 logico a la entrada S, la salida Qn + 1 se pondrá a 1, independientemente del valor que tuviera con anterioridad. Con valor 1, en la entrada R la salida sera cero (0), con independencia del valor anterior. Cuando las dos entradas valgan 1, la salida Qn+1 será cero(0) en el circuito de la figura 2 de puertas NOR , por el contrario será 1 en la figura 3 construido por puertas NAND. Cuando las dos entradas valgan 1, las salidas Qn+1 sera cero (0) en la figura #2 formados por puertas nor, por el contrario será 1 en el de la figura #3 construido con puertas NAND. Las salidas Q1 y Q2 son complementarias en todos los casos, excepto cuando el valor es 1 en las dos entradas simultáneamente. El circuito de puertas NOR se denomina de borrado prioritario, mientras que el formato por puertas NAND se llama de inscripción prioritaria. Analizando la tabla de la verdad (tabla #1), es fácilmente comprobable la capacidad de almacenamiento de estos circuitos. Un 1 aplicado en la entrada S es transmitido a la salida Q, y en ella se mantendrá aunque el valor de S pase a cero (0). La forma de borrar información almacenada en Q es aplicar un 1 en la entrada R.

Biestable Asíncrono J-K

El biestable asíncrono J-K es como el R-S, al cual se le ha eliminado el defecto de funcionamiento cuando las dos entradas valen 1. En este caso Q1 y Q2 siempre son complementarias.

En la figura #4 de los anexos aparece la representación simbólica de este biestable y su tabla de la verdad (tabla #2).

Biestable Asíncrono T

Posee una sola entrada y dos salidas complementarias. Como ya se ha indicado, no se fabrica como tal, pero se construye fácilmente a partir de un biestable J-K, como se puede comprobar en la figura #5 uniendo sus dos entradas.

En la tabla de la verdad # 3, se puede deducir de la correspondiente al J-K observando las líneas donde los valores de las entradas son iguales (J=K=0 y J=K=1). Este biestable divide entre dos la frecuencia de la señal aplicada a su entrada T, como se puede apreciar en el diagrama de tiempos de la figura #6.

Biestables Síncronos Activados Por Nivel

Es esta una de las dos modalidades del sincronismo utilizadas para activar los biestables, es decir, para que la información presente en las entradas produzca efectos a la salida. Para que esto ocurra, en este tipo de biestable, es necesario que la señal de reloj se encuentre a nivel alto. Los cambios que se produzcan en las entradas de información, mientras dicha señal permanezca en este estado, se reflejaran en la salida. De los tres casos que vamos a exponer solamente el de tipo D se encuentra disponible en catalogo.

Biestable Sincrono R-S Activado Por Nivel

La forma más elemental de construir un circuito R-S sincrono consiste en colocar dos puertas AND a la entrada de un R-S Asincrono, tal como se indica en la figura #7. Mientras la señal de reloj permanece en nivel bajo, el valor de las entradas no produce ningun efecto sobre las salidas. Esta señal en nivel alto se convierte en una llave que permite el paso de la información. En la figura #8 se muestran los diagramas de tiempo de las señales de entradas, salidas y de reloj para facilitar la comprensión de esta forma de funcionamiento.

Biestable Sincrono J-K Activado Por Nivel

Se construye de la misma forma de los R-S, es decir, colocando un par de puertas AND a la entrada de un circuito Asíncrono, tal como se encuentra en la figura #9.

Biestable Sincrono D Activado Por Nivel

Este dispositivo posee una entrada de datos (D), otra de reloj (C) y dos salidas complementarias (Q y Q). Su característica fundamental reside en que el valor de la salida Q es igual que el de la entrada D siempre y cuando la señal de reloj este activa (nivel 1). Cuando la señal de reloj pasa a inactive (nivel 0), el biestable queda enclavado con la información que tuviera en ese momento. Comercialmente es posible encontrar biestables D cuyo nivel activo es el cero (0). En la figura #10 aparece la representación simbolica de este biestable y en la tabla de la verdad #4 donde se establece la relación entre las entradas y las salidas.

A este tipo de biestable se le conoce también con el nombre de LATCH o cerrojo, y existe una gran variedad de circuitos integrados disponibles en catalogo. En el diagrama de tiempo o cronograma se muestra en la figura #11, en el se establece la relación entre las señales de reloj, de datos y salidas.

Biestable Sincronos Activados por Flanco

Como hemos comprobado en los biestables activados por nivel los cambios producidos en las entradas, mientras permanece la señal de reloj en nivel activo, se reflejan en la salida. Esta forma de funcionamiento puede ocasionar problemas cuando la conmutación en las señales de entradas se realiza con una frecuencia elevada. Reducir el tiempo de duración del nivel activo no es una solución suficiente, ya que este, por otra parte, debe ser lo suficientemente largo como para permitir la conmutación de los dispositivos más lentos que forman parte del sistema.

Los FLIP-FLOPS integrados adoptan algunas de las dos soluciones que se describen a continuación: a) Configuración EDGE-TRIGGERED.

Multiplexores

En el campo de las telecomunicaciones el multiplexor se utiliza como dispositivo que puede recibir varias entradas y transmitirlas por un medio de transmisión compartido. Para ello lo que hace es dividir el medio de transmisión en múltiples canales, para que varios nodos puedan comunicarse al mismo tiempo.

Una señal que está multiplexada debe desmultiplexarse en el otro extremo.

Según la forma en que se realice esta división del medio de transmisión, existen varias clases de multiplexación:

* Multiplexación por división de frecuencia
* Multiplexación por división de tiempo
* Multiplexación por división de código
* Multiplexación por división de longitud de onda

Decodificadores.

Un decodificador o descodificador es un circuito combinacional, cuya función es inversa a la del codificador, esto es, convierte un código binario de entrada (natural, BCD, etc.) de N bits de entrada y M líneas de salida (N puede ser cualquier entero y M es un entero menor o igual a 2N), tales que cada línea de salida será activada para una sola de las combinaciones posibles de entrada. Estos circuitos, normalmente, se suelen encontrar como decodificador / demultiplexor. Esto es debido a que un demultiplexor puede comportarse como un decodificador.

Circuitos Combinacionales

Un circuito combinacional, como su nombre lo sugiere es un circuito cuya salida depende solamente de la "combinación" de sus entradas en el momento que se está realizando la medida en la salida.

Analizando el circuito, con compuertas digitales, que se muestra a continuación, (ver el diagrama que se muestra más abajo) se ve que la salida de cada una de las compuertas que se muestran, depende únicamente de sus entradas.

La salida F (salida final o total del circuito) variará si alguna de las entradas A o B o las dos a la vez cambian.

Los circuitos de lógica combinacional son hechos a partir de las compuertas básicas compuerta AND, compuerta OR, compuerta NOT.
Circuito digital combinacional - Electrónica Unicrom

También pueden ser construidos con compuertas NAND, compuertas NOR, compuerta XOR, que son una combinación de las tres compuertas básicas.

La operación de los circuitos combinacionales se entienden escribiendo las ecuaciones booleanas y sus tablas de verdad.

Ejemplo de ecuación booleana: F = A . B + A . B

Compuertas Lógicas

Compuertas Lógicas

Las computadoras digitales utilizan el sistema de números binarios, que tiene dos dígitos 0 y 1. Un dígito binario se denomina un bit. La información está representada en las computadoras digitales en grupos de bits. Utilizando diversas técnicas de codificación los grupos de bits pueden hacerse que representen no solamente números binarios sino también otros símbolos discretos cualesquiera, tales como dígitos decimales o letras de alfabeto. Utilizando arreglos binarios y diversas técnicas de codificación, los dígitos binarios o grupos de bits pueden utilizarse para desarrollar conjuntos completos de instrucciones para realizar diversos tipos de cálculos.

La información binaria se representa en un sistema digital por cantidades físicas denominadas señales, Las señales eléctricas tales como voltajes existen a través del sistema digital en cualquiera de dos valores reconocibles y representan una variable binaria igual a 1 o 0. Por ejemplo, un sistema digital particular puede emplear una señal de 3 volts para representar el binario "1" y 0.5 volts para el binario "0". La siguiente ilustración muestra un ejemplo de una señal binaria.

Como se muestra en la figura, cada valor binario tiene una desviación aceptable del valor nominal. La región intermedia entre las dos regiones permitidas se cruza solamente durante la transición de estado. Los terminales de entrada de un circuito digital aceptan señales binarias dentro de las tolerancias permitidas y los circuitos responden en los terminales de salida con señales binarias que caen dentro de las tolerancias permitidas.

La lógica binaria tiene que ver con variables binarias y con operaciones que toman un sentido lógico. La manipulación de información binaria se hace por circuitos lógicos que se denominan Compuertas.

Las compuertas son bloques del hardware que producen señales en binario 1 ó 0 cuando se satisfacen los requisitos de entrada lógica. Las diversas compuertas lógicas se encuentran comúnmente en sistemas de computadoras digitales. Cada compuerta tiene un símbolo gráfico diferente y su operación puede describirse por medio de una función algebraica. Las relaciones entrada - salida de las variables binarias para cada compuerta pueden representarse en forma tabular en una tabla de verdad.

A continuación se detallan los nombres, símbolos, gráficos, funciones algebraicas, y tablas de verdad de las compuertas más usadas.

Complementos

Sistemas de Complementos
[¡min; max] elegir C ¸ max+min+1
¡x ´C C ¡ x
C ¡ (C ¡ x) = x
(x+y)modC
(x ¡ y)modC = (x+(C ¡ y))modC
Complemento a la ra´ız min = max+1 =
bn¡1 y C = bn.
Complemento a la ra´ız disminuida min =
max = bn¡1 ¡ 1 y C = bn ¡ 1.
Arquitectura del Procesador I. U.N.S.L. 20
Complemento a dos
[¡2n¡1; 2n¡1 ¡ 1] y C = 2n.
¡x = C ¡ x = 2n ¡ x = (2n ¡ 1) ¡ x+1
x = ¡2n¡1xn¡1 +
nX¡2
i=0
xi2i
² x = (0xn¡2 : : : x0) =
nX¡2
i=0
xi2i
² x = (1xn¡2 : : : x0) = ¡(2n¡(1xn¡2 : : : x0)) =
¡2n¡1 +
nX¡2
i=0
xi2i

Com

Sistemas Numericos II

Sistemas Numericos

Los sistemas de numeración son conjuntos de dígitos usados para representar cantidades, así se tienen los sistemas de numeración decimal, binario, octal, hexadecimal, romano, etc. Los cuatro primeros se caracterizan por tener una base (número de dígitos diferentes: diez, dos, ocho, dieciseis respectivamente) mientras que el sistema romano no posee base y resulta más complicado su manejo tanto con números, así como en las operaciones básicas.

Los sistemas de numeración que poseen una base tienen la característica de cumplir con la notación posicional, es decir, la posición de cada número le da un valor o peso, así el primer dígito de derecha a izquierda después del punto decimal, tiene un valor igual a b veces el valor del dígito, y así el dígito tiene en la posición n un valor igual a: (bn) * A

donde:
b = valor de la base del sistema
n = número del dígito o posición del mismo
A = dígito.

Definicion de Arquitectura de Computadoras.

La arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de computadora. Es decir, es un modelo y una descripción funcional de los requerimientos y las implementaciones de diseño para varias partes de una computadora, con especial interés en la forma en que la unidad central de proceso (CPU) trabaja internamente y accede a las direcciones de memoria.