Lógica Secuencial y Unidad de Memoria
Hola Lectores, espero se encuentren bien.
Esta semana trataremos 2 temas, el primero se vera de manera algo rápida ya que al ser tema de continuación de la entrada de la semana pasada solo se complementara.
Iniciemos con la Lógica Secuencial, esta semana centrándonos en el tema de una ecuación de Estado:
Ecuación de Estado
Una ecuación de estado (también conocida como una ecuación
de aplicación) es una expresión algebraica que especifica las condiciones para la
transición de estado de un flip-flop.
Una ecuación de estado es similar a la en forma a una
ecuación característica de un Flip Flop.
La ecuación de estado es una función de Boole con un tiempo incluido.
Es aplicable solamente en los circuitos secuenciales de reloj, ya que A(t + 1)
se define para que cambie de valor con la ocurrencia del pulso del reloj en
instantes discretos de tiempo.
La ecuación de estado
se deriva directamente de la tabla de estado.
Ejemplo:
El lado derecho de la ecuación de estado es una función de
Boole para un estado presente
CASO 1: Cuando esta función es igual a 1, la ocurrencia de
los pulsos de reloj causa que el flip-flop "A" tenga el siguiente
estado de 1
CASO 2: Cuando una función es igual a 0, el pulso del reloj
causara que "A" tenga el siguiente estado de 0
El lado izquierdo de la ecuación identifica los Flip Flops
por un símbolo de letra seguido de una designación en función
de tiempo (t + 1), para enfatizar que este valor sea alcanzado por el Flip Flop, un pulso posterior de la secuencia.
Finalizado con el tema acerca de la lógica secuencial, entramos en materia del tema de: Unidad de Memoria
Empezando por el tema de registros y unidad de memoria:
Registros
En arquitectura de ordenadores,
un registro es una memoria de alta velocidad y poca capacidad,
integrada en el microprocesador, que permite guardar transitoriamente y
acceder a valores muy usados, generalmente en operaciones matemáticas.
Los registros están en la cumbre de la jerarquía de
memoria, y son la manera más rápida que tiene el sistema de almacenar datos.
Los registros se miden generalmente por el número de bits que
almacenan.
Los registros del procesador se dividen o clasifican atendiendo al propósito que sirven o a las instrucciones que les ordenan.
Tenemos los registros GPR que son Registros de propósito
general (en inglés GPRs o General Purpose Registers), en arquitectura de
ordenadores, un registro es una memoria de alta velocidad y poca capacidad,
integrada en el microprocesador
Tenemos dentro de los Registros GPR estos tipos:
AX, AH, AL (Acumulador)
BX, BH, BL (Base)
CX, CH, CL (Contador)
DX, DH, DL (Datos)
También tenemos los Registros Apuntadores y de Índices
Estos registros son usados
como índices por algunas instrucciones. También pueden ser usados
como operandos (excepto el registro IP). Los registros SP
(apuntador de la pila) Y BP (apuntador de base) están asociados con
el registro SS y permiten al sistema accesar datos en el segmento de
la pila.
Tenemos los:
SP (Apuntador de pila)
BP (Apuntador de
base)
DI (Índice destino)
SI (Índice fuente)
IP (Apuntador de instrucciones)
Existen también los registros de Segmentos
Contiene 16 bits de longitud y facilita un área de memoria
para direccionamiento conocida como el segmento actual. Esta
dirección, más un valor de desplazamiento en una instrucción, genera una
referencia a la localidad de un byte específico en el segmento de
datos
En estos tenemos:
CS (Código)
DS (Datos)
ES (Extra)
SS (Pila)
Y también
los Registros de Control:
Que se utilizan para controlar las
operaciones del procesador, la mayor parte de estos registros no son visibles
al usuario y algunos pueden ser accesibles a las instrucciones de maquina
ejecutadas en un modo de control.
Los registros utilizados son los
siguientes:
Registro de direcciones de
memoria (MAR)
Registro de datos de memoria
(MBR)
Registro de direcciones de
entrada y salida (I/O AR)
Registro de datos de entrada y
salida (I/O BR)
Registro de instrucciones (IR)
Palabras de estado del programa
(PSW)
Bien ahora el tema se enfoca en las secuencias de tiempo
Secuencias de Tiempo
La secuencia de las operaciones en
un sistema digital se especifica por una unidad de control. La unidad de
control que supervisa las operaciones en un sistema digital en forma normal
consta de señales de temporizado que determinan la secuencia del tiempo en el
cual se ejecutan las operaciones
Las secuencias de tiempo en la
unidad de control pueden generarse con facilidad mediante contadores o
registros de corrimiento. Esta sección demuestra el uso de esas funciones MSI
en la generación de señales de temporizado para una unidad de control.
También tenemos las Señales de
Temporizado:
En un modo paralelo de operación,
un sólo pulso de reloj puede especificar el tiempo al cual debe ejecutarse una
operación. La unidad de control en un sistema digital que opera en el modo
paralelo debe generar señales de tiempo que permanecen activas sólo por un
periodo de pulso de reloj, pero estas señales de tiempo deben diferenciarse
unas de otras.
Unidad
de Memoria
La memoria es un ordenador se
organiza en varios niveles en función de su velocidad. Esta distribución se
denomina jerarquía de memoria y optimiza su uso, ya que la información se ubica
en un determinado nivel según su probabilidad de ser utilizada: mientras mayor
es la probabilidad o frecuencia de uso, menor es su nivel
Transferencia
de información hacia y desde registros de memoria.
La transferencia de información
hacia y desde los registros en memoria y el medio externo se comunica a través
de un registro común llamado registro buffer de memoria (otros nombres son
registros de información y registro de almacén). Cuando la unidad de memoria
recibe una señal de control para escritura, el control interno interpreta el
contenido de registro buffer como la configuración de bits de la palabra que va
a almacenarse en un registro de memoria
Memoria de acceso aleatorio
(Random Access Memory, RAM) En la
RAM se cargan todas las instrucciones que ejecuta la unidad central de
procesamiento (CPU) y otras unidades del computador, además de contener los
datos que manipulan los distintos programas.
Se denomina de acceso aleatorio
porque se puede leer o escribir en una posición de memoria con un tiempo de
espera igual para cualquier posición, no es necesario seguir un orden para
acceder (acceso secuencial) a la información de la manera más rápida posible.
Memoria
de Núcleo Magnético
Una memoria de núcleo magnético
usa núcleos magnéticos para almacenar la información binaria. Un núcleo
magnético tiene forma toroidal y está hecho de material magnético. En contraste
con un flip-flop semiconductor que necesita sólo una cantidad física, como por
ejemplo voltaje, para su operación un núcleo magnético empleares cantidades
físicas: corriente, flujo magnético y voltaje. La señal que excita al núcleo es
un pulso de corriente en un alambre que pasa a través del núcleo. La
información binaria almacenada se representa por la dirección del flujo
magnético dentro del núcleo. La información binaria de salida se extrae
mediante un alambre que se eslabona al núcleo en la forma de un pulso de
voltaje..
La propiedad física que hace que
un núcleo magnético sea adecuado para el almacenamiento binario es su circuito
de histéresis, que se muestra en la Fig. 7-31(c). Este circuito es una gráfica
de corriente comparada con el flujo magnético y tiene la forma de un circuito
cuadrado. Con corriente cero, un flujo que es positivo (dirección en sentido
contrario a las manecillas del reloj) o bien negativo (dirección en el sentido
de las manecillas del reloj) permanece en el núcleo magnetizado. Una dirección,
por ejemplo magnetización contraria al sentido de las manecillas del reloj, se
usa para representar un 1 y la otra para representar un O.
Material de Apoyo
Al igual que en las anteriores entradas se dejara aquí un video para que quede mas claro el tema:
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