Electrónica Digital de Alta Integración
Hola lectores, espero que se encuentren bien, el tema de esta semana será la electrónica digital de alta integración y la lógica secuencial.
empezando con la electrónica digital, empezando por los orígenes:
Tenemos entendido que los Primeros conmutadores surgieron en 1906
Luego vinieron los Transistores en 1950
y los Circuitos Integrados en 1961
Ahora veremos la clasificación de los Circuitos Integrados (en base a los números de TRT´s que tengan.
-SSI: pequeña escala de integración (de 1 a 100 transistores) 1965
-MSI: media escala de integración (de 100 a 1000 transistores) 1968
-LSI: gran escala de integración (1000 a 10000 transistores) 1976
-VLSI: alta escala de integración (mas de 10,000 transistores) 1980
También tenemos que la clasificación se fundamenta en la cantidad de compuertas utilizadas para implementar la función propia del chip
Como por ejemplos los SSI, los chips solo contienen 13 compuertas, estos se fabrican principalmente empleando tecnologías TTL,CMOS Y ECL.
En los MSI, los chips contienen de 13 a 100 compuertas, e igual se fabrican empleando tecnologías TTL, CMOS Y ECL.
Los LSI, los chips que contienen de 100 a 1000 compuertas, estos se fabrican principalmente con tecnologías, 12L, NMOS Y PMOS.
Para ultimo tenemos los VLSI, que comprende los chips que tienen mas de 1000 compuertas, también se fabrican utilizando 12L, NMOS Y PMOS.
Ahora hablemos acerca de las Familias Lógicas
Familia Lógica de los Circuitos Integrados
Primero debemos entender que con familia lógica nos referimos a un conjunto de componentes digitales que comparten una tecnología común de fabricación y tiene estandarizada sus características de entrada y salida (mas bien es dicho que son compatibles unos con otros)
Familia de los TTL
Llega a hacer la familia mas antigua y común de todas las familias, estos circuitos son los mas económicos, rápidos y versátiles. Por ejemplo los chips SS Y MSI se fabrican utilizando esta tecnología.
Esta familia esta disponible en 2 versiones, la serie 54 y 74, la primer versión se destina para aplicaciones militares, mientras que a la segunda versión se utiliza a aplicaciones industriales y de propósito general.
Bien ahora hablemos acerca de la Lógica Secuencial
Lógica Secuencial
Empezando por, ¿Qué es un Circuito Lógico Secuencial?
Es un circuito
combinacional cuya salida
depende de los
valores actuales y pasados
de las señales
de entrada.
Entremos en materia de su "Estado":
Ahora hablemos de la Cuarta Generación.
En esta:
-Se desarrollo el microprocesador
-Se colocaron mas circuitos dentro de un chip
-Cada chip podía hacer diferentes tareas
Pero enfoquémonos en los microprocesadores (1971-1988)
Al aparecer los microprocesadores, estamos hablando de un adelanto de la microelectrónica, son circuitos integrados de alta densidad y con una velocidad impresionante. Las microcomputadoras con base en estos circuitos son extremadamente pequeñas y baratas, por lo que su uso se extiende al mercado industrial
Tenemos en mayo de 1973: Primer Microordenador, basado en IBM8008
•Circuitos LSI Y VLSI
Abaratamiento del producto: generalización
Sistemas con multiprocesador
Sistemas de red (LAN, Internet) Grandes memorias.
Interfaces graficas
Sistemas Operativos Estándar (UNIX,MS-DOS,Windows...)
Lenguajes Lógicos, funcionales.
Se trata de circuitos en los que aparecen lazos de “feedback” (realimentación) las salidas del circuito pueden actuar como valores de entrada.
Sus componentes son:
•Señales de entrada y Salida (señales binarias).
•Señal de Reloj (señal binaria con forma periódica).
•Lógica Combinacional (determina la salida y el próximo estado).
•Almacenamiento
(mantiene información sobre el
estado actual).
En los sistemas secuenciales la salida Z en un determinado instante de tiempo ti depende de X en ese mismo instante de tiempo ti y en todos los instantes temporales anteriores.
Para ello es necesario que el sistema disponga de elementos
de memoria que le permitan recordar la situación en que se encuentra (estado).
Como un sistema secuencial es finito, tiene una capacidad de
memoria finita y un conjunto finito de estados posibles.
Una FSM (finite state machine) que en español significa máquina finita de estados
Un sistema secuencial dispone de elementos de memoria, cuyo contenido puede cambiar a lo largo del tiempo.
El estado de un sistema secuencial viene dado por el contenido de sus elementos de memoria.
Es frecuente que en los sistemas secuenciales exista una señal que inicia los elementos de memoria con un valor determinado:
“señal de inicio (reset).”
La señal de inicio determina el estado del sistema en el
momento del arranque.
(normalmente pone toda la memoria a cero).
La salida en un instante concreto viene dada por la entrada y por el estado anterior del sistema.
El estado actual del
sistema, junto con la entrada,
determinará el estado en el instante siguiente.
“realimentación”
Existen dos tipos de sistemas secuenciales: asíncronos y
síncronos
Asincronos:
Los asíncronos son sistemas secuenciales que pueden cambiar
de estado en cualquier instante de tiempo en función de cambios en las señales
de entrada.
Características:
Son más frecuentes en la vida real.
Existen métodos específicos para diseñar sistemas asíncronos
Sincronos:
Los síncronos son sistemas secuenciales que sólo pueden
cambiar de estado en determinados instantes de tiempo, es decir, están
“sincronizados” con una señal que marca dichos instantes y que se conoce como:
“Señal de reloj (
(Clk).”
Características
El sistema sólo hace caso de las entradas en los instantes de sincronismo.
Son más fáciles de diseñar.
Además tenemos los TIPOS DE SINCRONISMO
Sincronismo por nivel (alto o bajo):
El sistema hace caso de las entradas mientras el reloj esté en el nivel activo.(alto o bajo)
Sincronismo por flanco (de subida o de bajada):
El sistema hace caso de las entradas y evoluciona justo
cuando se produce el flanco activo. (de subida o de bajada)
Ahora hablemos de las técnicas de representación de secuenciales
Tenemos las siguientes técnicas para la representación de secuenciales
Diagramas de transición de estados DTE
Tablas de transición de estados
ANALISIS Y CIRCUITOS SECUENCIALES TEMPORIZADOS
ASIGNACIÓN DE ESTADO
ECUACIONES DE ESTADO
REDUCCIÓN DE ESTADO
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