TÉCNICAS DIGITALES I Programa Analítico : 1 Unidad 1: FUNDAMENTOS MATEMÁTICOS: 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 2 Sistemas de Numeración: Sistemas numéricos posicionales. Sistemas más importantes: Binario, Octal, Decimal y Hexadecimal. Conversión entre sistemas. Fundamento teórico que justifique el pasaje directo entre binario, octal y hexadecimal. Códigos: Concepto de código. Códigos Binarios. Concepto de código continuo y cíclico: Código de Gray. Concepto de Distancia mínima. Sistemas Decimales codificados en Binario. Códigos BCD Códigos de caracteres y de control: Código ASCII. Códigos detectores y correctores de error.. Detección y corrección de errores múltiples. Códigos de paridad y figura constante. Códigos de Hamming. Códigos de verificación de redundancia cíclica (CRC). Códigos Bidimensionales. Comunicación de Datos: Introducción. Datos Analógicos y Digitales. Códigos para transmisión y almacenamiento de datos: NRZ, NRZI, RZ, BPRZ ó Bipolar AMI, Manchester y Manchester Diferencial. Suma y resta en binario. Complemento a dos y uno. Representaciones en exceso. Desborde. Operaciones BCD. Multiplicación y División binaria. Representación de los números fraccionarios: Punto fijo y flotante. Norma IEEE 754. Simple y doble precisión. Operaciones. Algebra Binaria: Algebra de Boole. Postulados y teoremas más importantes. Variables y funciones lógicas. Operaciones lógicas básicas: AND – OR – INVERSION. Operaciones lógicas inversas NAND – NOR. Funciones canónicas: Maxi y minitérminos. Funciones especiales: Or exclusiva, comparación y mayoría. Or – Exclusiva como inversor controlado. Componentes de transmisión. Multifunciones y funciones incompletas. Minimización de funciones lógicas: Fundamento y aplicación. Método de clásicos de minimización: Gráficos (Karnaugh) y Numéricos (Quine McKluskey). Fundamentación teórica y aplicación práctica. Sistemas Digitales: Documentación: Estandares. Diagrama en blocks. Estructura de un sistema digital: Definiciones básicas. Variable digital y binaria. Funciones y vector digital. Identificador Vectorial de un Sistema digital. Nombre de señales y niveles activos. Niveles activos para terminales . Diseño de lógica burbuja-burbuja. Estados. Diagrama de funcionamiento. Determinación de sistemas digitales combinacionales y secuenciales. Tablas de funcionamiento. Representación de la ubicación de componentes lógicos. Temporización de un circuito lógico. Diagramas temporales . Retardos de propagación. Especificaciones típicas. Análisis de temporización. Herramientas. Análisis y diseño de sistemas digitales: Lenguajes de descripción de Hardwares (HDL): Concepto básico de un HDL. Aplicaciones del procesamiento HDL: Simulación, síntesis y documentación. Fases de Diseño de un sistema Digital. Enfoque de diseño ascendente y descendente. VHDL. Definición y representación de módulos. Simbología e identificadores básicos. Funciones y procedimientos. Estructuras de programas. Elementos de diseño estructural. Modelado estructural. Bibliotecas. Librerias y paquetes. Descripción de flujo de datos. Diseño basado en comportamiento. Temporización. Simulación. Unidad 2: FUNDAMENTOS TECNOLÓGICOS: 2.1 Tecnología de los Sistemas Digitales: Generalidades Compuertas y Señales lógicas. Características eléctricas. Familias Lógicas. Parámetros funcionales de todas las familias: Cargabilidad de entrada y salida: FAN-IN y FAN-OUT. Tiempo de conmutación. Margen de Ruido. Potencia y Factor de mérito. 2.2 2.3 2.4 3 Unidad 3: SISTEMAS COMBINACIONALES: 3.1 3.2 3.3 3.4 4 Familias lógicas activas con transistores bipolares: RTL, DTL, HTL, TTL, Subfamilias TTL. Lógica de acoplamiento de emisor. ECL ó CML Básico. Familias lógicas activas con transistores de efecto de campo MOS, PMOS y NMOS. Familias y Subfamilias CMOS . BICMOS. Análisis y Diseño de Sistemas Combinacionales: Análisis de circuitos combinacionales. Proceso de diseño de un sistema combinacional. Diagramas y tablas de funcionamiento. Implementación lógica y física: Selección de compuertas y circuitos integrados adecuados. Implementación de ¨Y¨ por conexión. Consideraciones técnicas. Fenómenos aleatorios: estáticos y dinámicos. Aplicaciones Combinacionales: Diagramas de funcionamiento y estados. Tablas de la verdad. Diagrama en blocks Expansión. Tipos. Nomenclatura. Análisis y diseño tradicional y con VHDL. Aplicaciones especiales de cada uno. • Decodificadores • Codificadores. • Multiplexores – Demultiplexores. • Comparadores digitales. • Combinaciones programables: PLA. Diseño de un sistema combinacional específico: • Desplazador de datos entrada/salida. • Codificador de punto flotante. • Visualización estática y dinámica con decodificadores y multiplexores • Diseño tradicional y aplicando VHDL Aritmética Binaria: • Sumador binario. Desborde (Overflow) y acarreo (Carry). Suma en serie y paralelo. Estudio de propagación del acarreo. Análisis y diseño con VHDL • Resta binaria: Uso del convenio del complemento y signo. Multiplicadores y divisores combinacionales. Análisis y diseño con VHDL • ALU: Descripción. Diagrama en blocks. Tabla de la verdad. Unidad 4: SISTEMAS SECUENCIALES: 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 Análisis y Diseño de Sistemas Secuenciales: Diagrama en Blocks. Autómatas de Moore y Mealy. Sistemas secuenciales asíncronos y síncronos. Clasificación. Proceso general de diseño de los sistemas secuenciales: Definiciones básicas. Activación por nivel y flanco. o Modo Asíncrono o fundamental: o Modo Sincrónico Biestables asíncronos y síncronos. Activados por nivel y flancos. Tablas de funcionamiento y ecuaciones básicas. Aplicación de Circuitos Secuenciales: • Registro de entrada/salida: Comunicación entre ellos. Concepto de líneas de conexión común entre registros . Conjunto de registros. • Contadores: Generalidades y parámetros elementales. Contadores asíncronos y síncronos: Diseño. Contadores comerciales. Expansión de módulos básicos. Conexión serie y paralelo. Inhibición. Contadores bidireccionales y programables. Aplicación/uso de los contadores. Divisores de frecuencia. Análisis/diseño con VHDL • Registros de desplazamiento: Generalidades y aplicaciones. Tipos. Análisis y diseño con VHDL Buses: Descripción y análisis. Memorias: Memorias: Generalidades. Características y clasificación. Capacidad. Memorias de acceso aleatorio (RAM): Características. Direccionamiento. Diferentes estructuras internas. Tipos. RAM estática y Dinámica. SRAM estática y Dinámicas (SSRASM y SDRAM) Estructuras internas. Temporización. Memorias FIFO y LIFO. Memorias asociativas (CAM): Características. Tecnología de las unidades de memoria. Memorias RAM activas y pasivas. Clasificación. 4.6 5 Sistemas Secuenciales de Control: Generalidades. Clasificación: Cableados y microprogramados. Diseño y análisis con registros de entrada/salida paralelo y contadores programables. Diagramas en blocks. Variantes. Estudio comparativo entre ambos sistemas: ventajas y desventajas. Uso de PLA y memorias RAM para implementar la microprograma. Análisis con diagramas temporales. Unidad 5: SISTEMAS DIGITALES PROGRAMABLES : 5.1 Dispositivos Lógicos Configurables: Circuitos lógicos programables (PLD): Generalidades y clasificación. PLA o PAL, GAL, EPLD, LCA y FPGA. Diferentes tipos y familias de cada uno de ellas. Aplicaciones. Concepto de diseño de cada tipo de dispositivos. Características generales y particulares de cada tipo de dispositivo. Diferencias. Ventajas y desventajas. Arquitectura. Principales diagramas temporales. Herramientas de desarrollo. Programadores. 5.2 Procesadores Digitales: Arquitectura Básica. Arquitectura de Von Neumman. Máquina elemental: estructura típica, descripción de componentes. Unidad de control: diagrama en bloques. Unidad de memoria, bus. Unidad aritmética-lógica. Registros básicos. Conjunto de instrucciones. Transferencia entre registros. Funcionamiento. Ciclo de máquina. Búsqueda y ejecución. Manejo básico de entrada/salida. Programación. 5.3 Procesadores Digitales: Arquitectura Convencional. Nuevos registros: Registro base, Registro Índice. Registro Puntero de Pila, Registro de Estado. Funciones. Nuevas instrucciones asociadas. Modos de direccionamiento. Formatos de Instrucción. Programación. Interrupciones. Concepto, sistema elemental de interrupciones, hardware y software asociado. Clasificación de interrupciones. Múltiples, vectorizadas. Prioridades. Ejemplo de arquitectura convencional: Microprocesador 8088. oooOooo