Analítico

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.
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