Tema 4 Sistemas combinacionales (parte 2).
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Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales ELECTRÓNICA DIGITAL TEMA 4 SISTEMAS COMBINACIONALES (Parte 2) SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES DEFINICIÓN Sistemas combinacionales cuya tabla de verdad se puede cambiar sin necesidad de modificar el cableado entre los elementos que los constituyen. Se pueden clasificar en: - No universales - Universales Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES • Matrices programables de puertas Y [Programmable Gate Array (PGA)] No Universales • Detectores de identidad o comparadores programables (Identity comparators) SISTEMAS - Memorias de acceso aleatorio activas (RAM) (Read/Write memories) COMBINACIONALES • Completos PROGRAMABLES - Memorias de acceso aleatorio pasivas (ROM, PROM, RPROM) Universales - Matrices lógicas programables [Programmable Logic Array (PLA)] • Incompletos - Matrices lógicas Y-programables [Programmable Array Logic (PAL)] - Matrices lógicas de puertas universales Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES SC programable no universal: Decodificador programable x1 1 2 Pi 1 n’ Pj 1 & xn Pk & 1 1 & 1 & xn x2 & x2 1 & x1 1 2 Pi n’ Pj Conexión programable Pk Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES COMPLETOS SC programable universal completo: Memoria de acceso aleatorio Permiten programar las variables de salida para todas las combinaciones de las variables de entrada de forma independiente. RAM 2nxm Variables de dirección n Variables de entrada A 0 2n-1 Control de escritura/lectura D1 D2 A Q1 Q2 Entradas de programación Variables de salida Dm Qm Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES COMPLETOS SC programable universal completo: Memoria de acceso aleatorio SISTEMA n Variables de entrada m COMBINACIONAL Variables de salida PROGRAMABLE RAM 2nxm n Variables de dirección A 0 2 -1 n A Terminales de salida Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES COMPLETOS SC programable universal completo: Memoria de acceso aleatorio. Memorias no volátiles (pasivas) ROM 2nxm 0 1 ROM 2nxm 0 A n 2 -1 0 n 1 EN A∇ Q1 0 A n 2 -1 A∇ Q1 A∇ Q2 A∇ Qm n Q2 EN Qm Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES COMPLETOS SC programable universal completo: Memoria de acceso aleatorio. Memoria no volátil (pasiva) CONJUNTO DE CELDAS POSICIÓN 1 1 Bit Bit Bit 1 2 n1 Esquema de bloques de una memoria de acceso aleatorio no volátil (pasiva) de estructura 2D n2 DECODIFICADOR n1 POSICIÓN i i Bit Bit Bit 1 2 n1 n1 POSICIÓN 2n2 2n2 Bit Bit Bit 1 2 n1 n1 Terminales de entrada o salida de información Control de escritura/lectura Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES COMPLETOS Esquema de una memoria de acceso aleatorio pasiva x1 1 x2 1 1 1 2n-1 ≥1 f1 0 1 & 0 xn & & 1 & xn 1 & x2 1 & x1 2n-1 ≥1 f1 ≥1 f2 ≥1 f2 ≥1 fm Conexión fija Conexión programable ≥1 Conexión fija Conexión programable fm Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES INCOMPLETOS No permiten programar las variables de salida para todas las combinaciones de las variables de entrada de forma independiente. - Matrices lógicas programables conocidas por el acrónimo PLA (Programmable Logic Array) - Matrices lógicas Y-programables conocidas por el acrónimo PAL (Programmable Array Logic) - Matrices de puertas universales NAND o NOR Variables de entrada n MATRIZ DE PUERTAS Y n’ CONJUNTO DE PUERTAS O m Variables de salida Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES INCOMPLETOS x1 x2 xn 1 1 1 1 1 1 1 2 & & & MATRIZ PLA n’ ≥1 f1 ≥1 f2 ≥1 fm Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES INCOMPLETOS x1 x2 1 PLA (n’) 1 n & & 1 & xn m 1 2 n’ ≥1 ≥1 ≥1 f1 f2 fm MATRIZ PLA Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES INCOMPLETOS Ejemplo de multifunción no simplificada, implementada con PLA (Sin programar) 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 & & & & & f1 = ∑ (0,2,3,4,5,6,7) & 1 & d 1 & c 1 & b 1 & a 10 ≥1 f 2 = ∑ (0,2,3,6,8,10,14) 4 ≥1 f1 f2 Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES INCOMPLETOS Ejemplo de multifunción no simplificada, implementada con PLA (Programada) 4 P0 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P 10 & & & & & f1 = ∑ (0,2,3,4,5,6,7) & 1 & d 1 & c 1 & b 1 & a P 14 ≥1 f 2 = ∑ (0,2,3,6,8,10,14) 4 ≥1 f1 f2 Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES INCOMPLETOS ab ab cd 00 00 1 01 11 1 10 1 0 2 3 8 10 11 9 12 14 15 13 00 00 1 01 01 1 1 11 10 1 1 4 1 6 10 cd 00 00 1 01 1 10 11 9 14 15 13 6 7 5 f2 f1 ab 3 1 4 5 1 2 1 12 1 7 10 1 8 11 11 1 0 1 01 Minimización de la multifunción formada por f1 y f2 cd 11 1 10 1 0 2 3 1 8 10 11 9 12 14 15 13 6 7 5 01 f1 = a d + cd + bc d 11 10 1 4 f1 f2 f 2 = a c + a b + bc d Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES INCOMPLETOS Ejemplo de multifunción simplificada, implementada con PLA (Programada) ad cd bcd ac & f1 = a d + cd + bc d 1 & d 1 & c 1 & b 1 & a ab ≥1 f 2 = a c + a b + bc d ≥1 f1 f2 Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES INCOMPLETOS x1 x2 PAL (n’) 1 1 n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 & & & & & & & & & & & 1 & xn m 12 ≥1 f1 ≥1 f2 MATRIZ PAL ≥1 f3 Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES INCOMPLETOS Ejemplo de multifunción no simplificada, implementada con PAL (Sin programar) f 2 = ∑ (0,2,3,6,8,10,14) f1 = ∑ (0,2,3,4,5,6,7) 4 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 & & & & & & & & & & 1 & d 1 & c 1 & b 1 & a 14 ≥1 f1 ≥1 f2 Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES INCOMPLETOS Ejemplo de multifunción no simplificada, implementada con PAL (Programada) f 2 = ∑ (0,2,3,6,8,10,14) f1 = ∑ (0,2,3,4,5,6,7) 4 4 P14 P10 P8 P6 P3 P2 P0 P7 P6 P5 P4 P3 P2 & & & & & & & & & & 1 & d 1 & c 1 & b 1 & a P0 ≥1 f1 ≥1 f2 Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES INCOMPLETOS Ejemplo de multifunción simplificada, implementada con PAL (Programada) f 2 = a c + a b + bc d bcd ab ac bcd cd & & f1 = a d + cd + bc d 1 & d 1 & c 1 & b 1 & a ad ≥1 ≥1 f1 f2 Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES INCOMPLETOS x0 PLA o PAL ∇ (n’) f1 ∇ fm x1 xn x n+1 EN Elevación del número de productos lógicos PLA o PAL ∇ (n’) 1 EN ∇ Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES INCOMPLETOS PLA o PAL x0 Elevación del número de variables de salida (n’) f1 x1 f2 xn fm PLA o PAL (n’) f m+1 f m+2 f 2m Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES INCOMPLETOS PLA o PAL (n’) x0 ∇ xn EN Elevación del número de variables de entrada f PLA o PAL (n’) x0 ∇ xn x n+1 x n+n1 X/Y EN 1 2n1 Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES INCOMPLETOS x1 x2 1 1 1 1 1 1 MATRICES LÓGICAS DE PUERTAS xn Nm & N2 & N1 & UNIVERSALES Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES INCOMPLETOS MATRICES LÓGICAS DE PUERTAS UNIVERSALES a b c d 1 1 1 1 1 1 1 1 EJEMPLO f N4 & N3 & N2 & f = bc ab acd N1 & f = bc + ab + acd Escuelas Técnicas de Ingenieros Universidad de Vigo Departamento de Tecnología Electrónica Electrónica Digital: Sistemas combinacionales SISTEMAS COMBINACIONALES 1 1 N’m2 & 1 N’2 & MATRICES LÓGICAS DE PUERTAS UNIVERSALES 1 N’1 & xn 1 Nm1 & x2 1 N2 & x1 N1 & SISTEMAS COMBINACIONALES PROGRAMABLES INCOMPLETOS Variables de salida
