sintesis de funciones logicas con memorias

SINTESIS DE FUNCIONES LOGICAS CON MEMORIAS
MEMORIA DE SOLO LECTURA (ROM)
Muchos dispositivos lógicos incluidas las microcomputadoras almacenan información en forma
permanente, la cual puede almacenarse en una memoria de solo lectura(ROM).
La ROM es programada por el fabricante de acuerdo con las especificaciones del usuario. Las
memorias ROM mas pequeñas se pueden utilizar para resolver problemas lógicos combinacionales
como la decodificación.
Las ROM se clasifican en memorias no volátiles debido a que no pierden sus datos cuando se
apaga la alimentación eléctrica. La ROM se usa en aplicaciones de producción de alto volumen
solamente, debido a los elevados costos de la configuración inicial. Las PROM(memorias
programables de solo lectura) se utilizan en aplicaciones de volumen mas bajo, en las que se
requiere una memoria permanente. El circuito ROM con diodos de la figura 1 puede llevar a cabo
la tarea de traducir el código binario a código GRAY; este ultimo, junto con sus equivalentes en
binario y decimal se muestran en la tabla.
Si el interruptor giratorio de la figura selecciona la posición 6 en decimal, ¿Qué desplegaran los
indicadores de salida de la ROM? Las salidas (D,C,B,A)indicaran 0101.
Las salidas D y B están conectadas directamente a tierra a través de las resistencias y desplegaran
un nivel bajo, mientras que la C y la A se hallan conectadas a +5V mediante los dos diodos
polarizados en directa y el voltaje de salida será de alrededor de +2V a +3V, lo cual representa un
nivel lógico alto.
Observe que el patrón de diodos en la matriz ROM de diodos de la figura es similar al patrón de 1
de la columna de código GRAY de la tabla.
Cada nueva posición del interruptor giratorio proporcionara la salida correcta en código GRAY en
una memoria como la ROM que se muestra en la figura, cada posición del interruptor giratorio se
conoce como una dirección.
Un refinamiento de la ROM de diodos se muestra en la figura 2 cuyo circuito ROM de diodos utiliza
un decodificador 1 de 10(IC TTL 7442) e inversores para seleccionar renglones. Dicho ejemplo
muestra una entrada binaria de 0101(5 en decimal), que activa la salida 5 del 7442 como unnivel
lógico bajo. Esto acciona al inversor cuya salida es un nivel alto, el cual polariza en forma directa
los tres diodos conectados a la línea del renglón 5. Las salidas serian 0111. Este es el código binario
equivalente al numero binario 0101 de acuerdo a la tabla.
La memoria ROM posee muchas desventajas y sus niveles lógicos son marginales. La ROM también
cuenta con una capacidad muy limitada para controlar. Las ROM de diodos no poseen el
almacenamiento de entrada y salida necesarias cuando se trabaja con sistemas que contienen
buses de datos y de direcciones.
Figura 1
Figura 2
MEMORIA PROGRAMABLE DE SOLO LECTURA (PROM)
Las ROM programables con mascara son programadas por el fabricante con el uso de mascaras
fotográficas para exponer la pastilla de silicio. Las ROM programables con mascara tienen largo
tiempo de desarrollo y su costo inicial es elevado. Dichas memorias se conocen simplemente con
el nombre de ROM.
También se encuentran en el mercado las ROM programables en campo (PROM), cuyo tiempo de
desarrollo es mas corto y su costo muchas veces mas bajo. Así mismo, es mucho mas fácil corregir
errores de programa y actualizar productos cuando las PROM pueden ser programadas
(quemadas) por el desarrollador local. La memoria PROM convencional solamente puede
programarse una vez, pero su ventaja consiste en que puede producirse en cantidades reducidas y
programarse en la tienda o laboratorio local. La PROM también se conoce como PROM de enlace
mediante fusible.
La memoria EPROM (memoria de solo lectura programable y borrable) es una variación de la
PROM; a su vez la EPROM se programa o quema en el laboratorio local con un quemador de
PROM. Si una EPROM necesita ser programada, se utilizara una pequeña ventana ubicada en la
parte superior del CI; asimismo, se emite luz ultravioleta (UV) a través de la ventana del circuito de
la EPROM. La luz UV borra la EPROM y pone todas las celdas de su memoria al valor 1 lógico; por lo
tanto, la EPROM puede ser reprogramada. En la figura 3 se muestra un CI DIP EPROM de 24 patas.
El circuito EPROM real es visible a través de a ventana en la parte superior del CI. A menudo estas
unidades se llaman PROM borrables por UV o UV EPROM.
La EEPROM es tanto una tercera variación de la memoria programable de solo lectura como una
PROM borrable eléctricamente, y también se le conoce como E²PROM. Debido a que las EEPROM
pueden borrase eléctricamente, es factible borrarlas y reprogramarlas sin quitarlas de la tarjeta de
circuito impreso. La memoria EEPROM puede reprogramarse un byte a la vez.
La EEPROM rápida es una cuarta variación de la memoria programable de solo lectura, como si
fuera una EEPROM en el sentido de que puede borrarse y reprogramarse estando instalada en le
tarjeta de circuito impreso. Las EEPROM están ganando popularidad debido a que utilizan una
celda de almacenamiento mas sencilla, que permite colocar mas celdas de memoria en un solo
circuito, en cuyo caso decimos que tiene una densidad mayor. Dichas EEPROM pueden borrarse
sector por sector y reprogramarse mas rápido que las EEPROM. Mientras que parte del código se
puede borrar y reprogramar en una EEPROM, es posible borrar y reprogramar toda la memoria
EEPROM en su totalidad.
En la figura 4 se muestra el diseño básico de una PROM. Esta PROM simplificada de 16 bits(4x4) es
similar a la ROM de diodos anteriormente explicada. En la figura 4.a, cada selda de memoria
contiene un diodo y un fusible sin quemar, lo cual indica que todas las celdas de memoria
almacenan un 1 logico. Asi se veria la PROM antes de programarse.
La PROM de la figura 4.b se ha programado con siete 0. Para programar la PROM , se deben
quemar los pequeños fusibles como se muestra en la figura 4.b. en este caso un fusible quemado
desconecta el diodo, lo cual significa que un cero logico se almacena permanentemente en esta
celda de memoria. Debido a la naturaleza permanente del quemado de una PROM, la unidad no
puede reprogramarse. En la figura 4 se muestra una PROM que solo puede programarse una vez.
Figura 3
Figura 4
USO DE LAS MEMORIAS ROM PARA FUNCIONES LOGICAS COMBINACIONALES
ALEATORIAS
La siguiente tabla es en realidad la tabla de verdad de un decodificador de 2 a 4 con un
control de polaridad de salida, una función que puede ser construida con compuertas
discretas como se ilustra en la figura 5.
tabla2
fig.5
De este modo tenemos dos maneras diferentes para construir el decodificador: con
compuertas discretas o con una ROM de 8x4 que contenga la tabla de verdad como se
ilustra en la figura 6.
fig.6
El patrón de asignación de las entradas y salidas del decodificador para las entradas y
salidas de la ROM en la figura 6 es una consecuencia de la manera en que la tabla de
verdad se construyo en la tabla 2. De este modo, la realización física de la memoria ROM
del decodificador no es única. Esto es, podríamos escribir los renglones o columnas de la
tabla de verdad en un orden diferente y utilizar una ROM físicamente distinta para realizar
la misma función lógica, tan solo mediante la asignación de las señales del decodificador
a entradas y salidas diferentes de la ROM.
Por ejemplo intercambiando los bits en las columnas D0 y D3 de la tabla 2 podríamos
obtener la tabla de verdad para una ROM físicamente diferente. Sin embargo la nueva
ROM todavía podría ser utilizada para construir el decodificador de 2 a 4 simplemente
intercambiando las etiquetas Y0 y Y3 en la figura 6. Del mismo modo si mezclamos los
renglones de datos de la tabla de verdad como se muestra en la tabla 3 obtendríamos
otra ROM diferente, pero todavía podría utilizarse como decodificador de 2 a 4 con una
reorganización de las entradas de dirección. A0=POL, A1=I0, A2=I1.
tabla3
Cuando se construye una ROM para almacenar una tabla de verdad dada , las señales de
entrada y salida que se leen de derecha a izquierda en la tabla de verdad se asignan por
lo normal a las entradas de dirección y salidas de datos de la ROM con etiquetas
ascendentes. Cada combinación de dirección o datos puede leerse entonces como un
entero binario correspondiente con los bits numerados en forma “natural”.