COMO CONSTRUIR UN CIRCUITO EN 9 PASOS

1. Definir claramente el problema, especificando las condiciones.


2. Hacer el diagrama de bloques


3. Definir el algorítmo


4. Crear el algorítmo incluyendo tiempos y nomenclatura.


5. Crear la Carta de Estados con nomenclatura no binaria.


6. Crear la Carta de Estados Analítica.


7. Hacer los Mapas de Karnaugh para obtener las funciones.


8. Realizar el modelado del Circuito.


9. Construir el Circuito.

MAPAS DE KARNAUGH

Un mapa de Karnaugh (también conocido como diagrama de Veitch, abreviado como K-Mapa o KV-Mapa) es un diagrama utilizado para la minimización de funciones algebraicas booleanas.

Los mapas K aprovechan la capacidad del cerebro humano de trabajar mejor con patrones que con ecuaciones y otras formas de expresión analítica. Externamente, un mapa de Karnaugh consiste de una serie de cuadrados, cada uno de los cuales representa una línea de la tabla de verdad. Puesto que la tabla de verdad de una función de N variables posee 2N filas, el mapa K correspondiente debe poseer también 2N cuadrados. Cada cuadrado alberga un 0 ó un 1, dependiendo del valor que toma la función en cada fila. Las tablas de Karnaugh se pueden utilizar para funciones de hasta 6 variables.

Reglas para el uso de mapas de Karnaugh

• Los lazos de minterms (minitérminos) o maxterms (maxitérminos) son en base a la potencia del sistema binario.


• Los lazos van a ser horizontales y verticales; los diagonales no están permitidos.


• En un lazo las variables que cambien se deben eliminar.


• Las variables que no cambien se deben representar en dicho lazo.


• Hacer la menor cantidad de lazos o grupos con la mayor cantidad de maxterms y minterms

EJEMPLO DE UN FLIP-FLOP

CLS, Flip-Flop

Circuitos Lógicos Secuenciales

Los bloques básicos para construirlos son los circuitos flip-flops. Los circuitos lógicos secuenciales son extremadamente importantes debido a su característica de memoria.
Los flip-flops también se denominan "cerrojos", "multivibradores biestables" o "binarios". Los flip-flops pueden construirse a partir de puertas lógicas, como, por ejemplo, puertas NAND, o comprarse en forma de circuitos integrados. Los flip-flops se interconectan para formar circuitos lógicos secuenciales que almacenen datos, generen tiempos, cuenten y sigan secuencias.

FLIP-FLOPS RS
Es el flip-flop básico

FLIP-FLOP D
Tiene solamente una entrada de datos (D) y una entrada de reloj (CK). El flip-flop D, con frecuencia, se denomina flip-flop de retardo (y de datos). Este nombre describe con precisión la operación que realiza. Cualquier que sea el dato en la entrada (D), éste aparece en la salida normal retardado un pulso de reloj. El dato es transferido a la salida durante la transición del nivel BAJO al ALTO del pulso de reloj.

FLIP-FLOP JK
Este dispositivo puede considerarse como el flip-flop universal; los demás tipos pueden construirse a partir de él.

Decodificadores
Mucha de la información en las computadoras se maneja en una forma de codificación muy eleveda. En una instrucción, es posible utilizar un campo de n bits para denotar 1 de 2n posibles elecciones para la acción que se vaya a tomar. Para efectuar la acción deseada, la instrucción codificada primero debe decodificarse. A un circuito capaz de aceptar una entrada de n variables y de generar la señal correspondiente de salida en una de 2n líneas de salida se le denomina decodificador. Los decodificadores seleccionan una línea de salida con base en señales de entrada.

Multiplexores
Es otra clase de circuitos selectores muy útiles, en donde puede seleccionarse cualquier de n entradas para aparecer como salida. La elección está regida por un conjunto de entradas de "selección".

CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES

Funciones Lógicas y Circuitos Combinacionales

1. Compuertas Lógicas

El número total de posibles combinaciones de entradas binarias es determinada con la siguiente fórmula: N = 2n

Invertidor (NOT)

Ejecuta la función lógica básica llamada inversión o complementación. Su propósito es cambiar de un nivel lógico a su nivel opuesto. En término de bits, cambia de 1 a 0 y de 0 a 1.

AND

Ejecuta la multiplicación lógica, comúnmente llamada la función AND. La salida sólo es HIGH (1) cuando todas las entradas son HIGH (1), de lo contrario la salida es LOW (0).

OR

Ejecuta la suma lógica, comúnmente llamada la función OR. La salida es HIGH (1) si al menos una entrada es HIGH (1), de lo contrario es la salida es LOW (0).

NAND

Es un elemento lógico muy popular porque se puede utilizar como una función universal. La salida sólo es LOW (0) cuando todas las entradas son HIGH (1), de lo contrario la salida es HIGH (1).

NOR

Al igual que el NAND, es de gran utilidad por su propiedad universal. La salida es LOW (0) si al menos hay una entrada HIGH (1).

XOR

Tiene sólo dos entradas. La salida es HIGH (1) sólo cuando las entradas tienen niveles opuestos, de lo contrario (entrada del mismo nivel) la salida es LOW (0).

XNOR

Tiene sólo dos entradas. La salida es LOW (0) sólo cuando las entradas tienen niveles opuestos, de lo contrario (entrada del mismo nivel) la salida es HIGH (1).

Exor

Esta puerta lógica , la EXOR, nos da a la salida un 0 siempre que sus entradas tengan igual valor . En el resto de los casos da 1 a la salida.

MEMORIAS

MEMORIA PRINCIPAL

La memoria principal o RAM, es el dispositivo donde se almacenantemporalmente tanto los datos como los programas que se están procesando o se van a procesar en un determinado momento.
Esta compuesta de un conjunto de celdas, cada celda solo puede almacenar una cantidad fija de información (1 byte) que es un conjunto de 8 bits adyacentes, cada celda tiene su dirección.
En esta memoria deben residir todos los programas y datos antes de ejecutarlos.
Almacena temporalmente la información relevante a la aplicación activa en ese momento.
Su capacidad de almacenamiento es limitada, pero las operaciones se efectuan de manera rápida.

MEMORIA CACHÉ

Es similar a ala RAM (memoria de semiconductores), pero mucho más rápida.
Alivia la diferencia de velocidad entre CPU y RAM, especialmente en el manejo de ciclos de programa.
Contiene una parte de la memoria principal, su tamaño puede variar:
64Kb, 128,256 y hoy en día es normal 1Mb.
De RAM a caché se transfieren bloques y de caché a procesador se transfieren palabras.

CINTAS MAGNÉTICAS

La cinta magnética fue el primer tipo de memoria secundaria. Es un tipo de almacenamiento no volátil que consiste de una cubierta magnética sobre una tira delgada de plástico. Las cintas son dispositivos de acceso secuencial, lo cual implica que para leer el registro n se deben leer necesariamente los n - 1 registros anteriores.

Por ejemplo, con nueve pistas y suponiendo que la pista de paridad es la última, hemos grabado el byte 10111110 y el bit de paridad está en 1 (estamos trabajando con paridad impar).

El valor del bit de paridad se fija de forma tal que la cantidad de bits en 1 de un número par (si se trabaja con paridad par), o un valor impar (si se trabaja con paridad impar).

La información se almacena en estos medios masivos en unidades llamadas archivos.

Su ventaja principal es la capacidad y su desventaja la lentitud.
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 se miden generalmente por el número de bits que almacenan; por ejemplo, un registro de 8 bits o de 32 bits.

Los registros de propósito general (GPRs) pueden guardar tanto datos como direcciones, son fundamentales en la arquitectura de Von Neumann.

DISCO ÓPTICO

Un disco óptico es una superficie circular de policarbonato donde la información se guarda haciendo surcos en la superficie del disco. El acceso a los datos se realiza cuando un material especial del disco, que suele ser de aluminio, es iluminado con un haz de láser. Los surcos en la superficie modifican el comportamiento del haz de láser reflejado y nos dan la información que contiene el disco.

La información en estos discos es almacenada secuencialmente en una espiral desde el círculo más interno hasta el más externo.
Son mucho más robustos que una cinta o un disquete. Físicamente es más difícil romperlos, fundirlos o arquearlos, no es sencible a ser tocado, pese a que puede ensuciarse demasiado o rayarse para después ser leido.

PRIMERAS DEFINICIONES

MODELO VON NEUMAN

Las computadoras son dispositivos electrónicos compuestos básicamente por un procesador, memoria y por diversos dispositivos de entrada y/o salida.
Las computadoras con arquitectura de Von Neuman usan el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para las instrucciones como para los datos y constan de las siguientes partes:

• Unidad Aritmético-Lógica (ALU)
• Unidad de Control
• Memoria
• Dispositivo de Entrada/Salida
• Bus de Datos (Medio de transporte entre los datos y las demás partes

Según esta arquitectura, las computadoras realizan una serie de pasos de manera secuencial:

1. Obtiene la siguiente instrucción desde la memoria en la dirección indicada por el contador de programa y la guarda.
2. Aumenta el contador de programa para apuntar a la siguiente.
3. Decodifica la instrucción mediante la unidad de control, esta coordina los demás componentes y así realizar funciones determinadas.
4. Ejecuta la instrucción.
5. Vuelve al primer paso.

ORGANIZACIÓN DE COMPUTADORAS

Se refiere a las unidades funcionales y sus interconexiones.
Se divide básicamente en dos:

• Organización de Von Neuman
• Organización de Harvard

ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

Es el diseño conceptual y la estructura operacional, funcional de los requerimientos y fundamental de un sistema de computadora.

SISTEMAS NUMÉRICOS

Un sistema numérico es un conjunto de dígitos usados para representar cantidades, esta definido por la "base" que utiliza, la base es el número de símbolos diferentes o dígitos necesarios para representar un número dado.