Circuitos Digitales y Memorias: Conceptos y Funcionamiento

Circuitos Digitales: Conceptos Clave

PAL y PLA

La PAL (Programmable Array Logic) es un tipo de Dispositivo Lógico Programable (PLD) desarrollado para superar las desventajas de las PLA (Programmable Logic Array), como su mayor complejidad y los elevados retardos debidos a la gran cantidad de fusibles necesarios al utilizar dos matrices programables.

Multiplexor

Mediante las entradas de control se selecciona una de las entradas de datos cuyo estado será transmitido a la salida. El funcionamiento del multiplexor podemos interpretarlo esquemáticamente como un conmutador electrónico de m contactos y una única salida.

Demultiplexor

Un Demultiplexor es un circuito combinacional cuya función es la inversa del multiplexor.

Decodificadores

Los decodificadores realizan la función inversa de un codificador. Un decodificador es el sistema combinacional encargado de convertir una entrada codificada (binaria, BCD, etc.) en una señal de salida sin decodificar.

Codificadores

Un codificador es un circuito combinacional con 2ⁿ entradas y n salidas diseñado de tal modo que cuando se activa una de las entradas, en la salida aparece la combinación binaria correspondiente al número decimal asignado a dicha entrada.

Coma Flotante

Matemáticamente, un número N expresado en coma flotante se indica como: N = S_m M · b^S_eE

Donde M es el valor absoluto de la mantisa, E es el valor absoluto del exponente, S_m es el signo de la mantisa, S_e el signo del exponente, y b la base. La forma normalizada de expresar un número en coma flotante es situando la coma en la mantisa antes de la primera cifra significativa distinta de cero.

Ejemplo: -2.234.500 = -0,2345 · 10⁷

ALU

Los terminales de una ALU (Unidad Aritmético-Lógica) podemos agruparlos del siguiente modo:

• a) Operandos
• b) Resultado
• c) Selección de Operación
• d) Acarreo de entrada
• e) Salidas auxiliares

Memorias en Sistemas Digitales

Señales de Control de las Unidades de Memoria

• Señal de direccionamiento: Identifica la posición de un bit o conjunto de bits de la memoria.
• Orden de lectura o escritura: Dependiendo de si se quiere recuperar o almacenar, respectivamente, información.
• Señal de reloj: Para sincronizar la entrada y salida de los bits de la memoria.

Características de las Unidades de Memoria

• Densidad de bit: Es el número de bits almacenados por unidad de superficie.
• Capacidad total: Es el número total de bits que puede almacenar una memoria. La capacidad suele darse según el número de posiciones de memoria expresado en kilobytes (1 kB = 1.024 bits) por el número de bits de cada posición de memoria. Así, una memoria de 2 K x 8 posee una capacidad total de 16.384 bits.
• Velocidad: Es la rapidez que tiene una memoria para acceder a los datos y leerlos o escribirlos. El tiempo de acceso es el necesario para seleccionar una posición y sacar o grabar un dato.
• Volatilidad: Se dice que una memoria es volátil cuando al desconectar su alimentación pierde la información que contiene, y se dice no volátil en caso contrario.
• Potencia: Es la potencia disipada por la memoria.

Memorias Pasivas

Son aquellas en las que el tiempo de escritura es mucho mayor que el de lectura. Una de sus características principales es que no son volátiles, es decir, mantienen la información aunque deje de aplicarse la tensión de alimentación.

Memorias Activas

Son aquellas en las que los tiempos de escritura y los de lectura son del mismo orden de magnitud. En general, los fabricantes de circuitos integrados suelen darles el nombre de memorias de acceso aleatorio (RAM).

Mapa de Memoria

Un mapa de memoria es una tabla o un esquema donde se indica la dirección (expresada generalmente en hexadecimal) de principio y fin de las zonas significativas de una unidad de memoria.

Registro de Desplazamiento

Un registro de desplazamiento (shift register) es un sistema secuencial constituido por una serie de biestables, generalmente de tipo D, conectados en cascada. Si un biestable nos permitía almacenar un bit, los registros van a permitir almacenar conjuntos de bits (en general, octetos o palabras).

Multivibradores

Los multivibradores son un tipo de osciladores que generan una onda cuadrada. Se pueden dividir en dos clases: de funcionamiento continuo o astables y de funcionamiento excitado.