CIRCUITOS DIGITALES Estos se construyen con circuitos integrados (CI) cristales de silicio semiconductor, el cual contiene componentes eléctricos para.

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1 CIRCUITOS DIGITALES Estos se construyen con circuitos integrados (CI) cristales de silicio semiconductor, el cual contiene componentes eléctricos para las compuertas digitales, las cuales son conectadas dentro del microcircuito para formar los circuitos requeridos. El microcircuito se monta en un encapsulado de cerámica o de plástico y las conecciones se sueltan con finos alambres de oro a terminales externas para formar el circuito integrado.

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3 Avances Tecnológico. Dependerá de la capacidad del numero de circuitos que se pueden integrar en un solo microcircuito, por ello se puede clasificar en dispositivos de integración en pequeña, mediana y gran escala SSI, el numero de compuertas que se puede integrar en el es menor a10 y esta limitado por el numero de terminales disponibles en el circuito integrado. MSI,este contiene de 10 a 200 compuertas en un solo encapsulado, suelen ejecutar funciones digitales elementales especificas como ocurre en decodificadores, los sumadores y los registros.

4 LSI, este tipo de dispositivo contiene entre 200 y unos miles de compuertas en un solo encapsulado. Estos incluyen sistemas digitales como procesadores, circuitos de memoria y modulos programables. VLSI,estos contienen miles de compuertas en un solo encapsulado, como ejemplo las matrices de memoria grandes y los circuitos integrados para microcomputadoras complejas.

5 FAMILIAS LOGICAS TTL, (Lógica de transistor transistor) para la cual el voltaje de la fuente de alimentación es de 5 voltios y los dos niveles lógicos son aproximadamente de 0 y 3.5 voltios. Algunos ejemplos de este tipo de tecnología son: Cicuito Integrado: Operador: Tecnología: Puertas: Entradas: 7408, 74LS08, 74S08 AND TTL 4 2 por puerta DIP 14 pins

6 AND TTL 7408

7 NOT 7404 Cicuito Integrado: Operador: Tecnología: Puertas: Entradas: Cápsula: 7404, 74LS04, 74S04 NOT TTL 6 1 por puerta DIP 14 pins

8 ECL. Pertenece a la familia lógica de emisor acoplado proporciona los circuitos digitales de mas alta velocidad en forma integrada. Se aplica en sistemas como supercomputadoras y procesadores de señales donde es esencial la alta velocidad.

9 CMOS se caracterizan por su extremadamente bajo consumo de potencia, ya que se fabrican a partir de transistores MOSFET los cuales por su alta impedancia de entrada su consumo de potencia es mínimo MOSFET son las siglas de Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. Consiste en un transistor de efecto de campo basado en la estructura MOS. Es el transistor más utilizado en la industria microelectrónica.

10 NOR 4001 Cicuito Integrado: Operador: Tecnología: Puertas: Entradas: Cápsula: HE4001 NOR CMOS 4 2 por puerta DIP 14 pins

11 DECODIFICADOR El decodificador es un dispositivo que acepta una entrada digital codificada en binario y activa una salida. Este dispositivo tiene varias salidas, y se activará aquella que establezca el código aplicado a la entrada. Con un código de n bits se pueden encontrar 2n posibles combinaciones. Si se tienen 3 bits (3 entradas) serán posibles 23 = 8 combinaciones. Una combinación en particular activará sólo una salida.

12 En un decodificador de 2 a 4 (se tienen 2 pines o patitas de entrada y 4 pines o patitas de salida). En la entrada se pone el código en binario (00, 01, 10, 11), que hará que se active sólo una salida de las cuatro posibles.

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15 MULTIPLEXOR El multiplexor (MUX) es un circuito combinacional que tiene varios canales de datos de entrada y un canal de salida Sólo un canal de la entrada pasará a la salida y este será el que haya sido escogido mediante unas señales de control. Ejemplo: Si utiliza un multiplexor de 4 canales de entrada.

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18 MULTIPLEXOR 4 / 2

19 NOTA: el multiplexor se encargará de seleccionar al registro que debe mandar información una vez por tiempo evitando conflictos en el bus. Claro está que esto no lo realiza por si solo el multiplexor pues no cuenta con la suficiente lógica interna para poder desarrollar estas funciones. Se requiere de circuitería extra para poder manipularlo a nuestras necesidades.

20 Demultiplexores Operación inversa a los multiplexores; dirigen la señal que hay en la entrada (E) a la salida (Di) seleccionada por la combinación que aparece en las patillas de selección (X,Y).

21 REGISTROS Registros Los Registros son un medio de ayuda a las operaciones realizadas por la unidad de control y la unidad aritmética y lógica. Permiten almacenar información, temporalmente, para facilitar la manipulación de los datos por parte de la CPU. Los registros se dividen en tres grupos principales: • Registros de Propósito General. • Registros de Segmento de Memoria. • Registros de Instrucciones.

22 Registros de Propósito General:
(AX) Registro de Datos (DX) Registro de Datos (CX) Registro de Datos (BX) Registro de Datos (BP) Registro Puntero Base (SI) Registro Índice Fuente (DI) Registro Índice Destino (SP) Registro Puntero de la Pila Registros de Segmento de Memoria: (CS) Registro Segmento de Código (SS) Registro Segmento de la Pila (DS) Registro Segmento de Datos (ES) Registro Segmento de Datos Extra (DS) Registro Segmento de Datos Extra Registros de Instrucciones (FL) Registro de «Flags» o también denominado registro de estado (IP) Registro Puntero de Instrucción o también denominado registro Contador de Programa (PC)

23 REGISTROS QUE TIENE EL COMPUTADOR :
1. AC => Registro procesador / Acumulador 2. PC => Program Counter, PC ¬ PC + 1 3. MAR => Registro de dirección de memoria 4. MBR =>Registro separador de memoria 5. OUTR => Registro de salida 6. INPR => Registro de entrada 7. OPR => Registro de código de operación 8. SC => 2 bits => Contador de secuencia (de sincronización y control)

24 LOS MAS IMPORTANTES CP: indica el flujo de las instrucciones del proceso en realización, apuntando a la dirección de memoria en que se encuentra la instrucción a ejecutar. Dado que las instrucciones de un programa se ejecutan de forma secuencial, el procesador incrementará en una unidad este registro cada vez que ejecute una instrucción, para que apunte a la siguiente. La información que almacena este registro se puede modificar cuando una interrupción externa, o la propia ejecución del proceso en curso, provoque una alteración en la secuencia de operaciones. Esta alteración transferirá el control del sistema informático a otro proceso diferente al que está en ejecución.

25 El Registro Acumulador.
Es el Registro donde se almacenan los resultados obtenidos en las operaciones realizadas por la unidad aritmética y lógica. Su importancia radica en las características de la información que almacena, ya que con su contenido se realizan todas las operaciones de cálculo que ha de ejecutar la unidad aritmética y lógica. El registro de Estado. El Registro de Estado o registro de «flags» no es un solo registro propiamente dicho, ya que se compone de varios registros de menor tamaño; este tamaño puede ser incluso de un solo bit. El registro de estado se utiliza para indicar cambios de estados y condiciones en los otros registros existentes en el sistema informático. Estos cambios en la situación de los demás registros se producen debido a las modificaciones del entorno a lo largo de la ejecución de los procesos realizados por el sistema informático.

26 El Registro Puntero de la Pila.
Este Registro almacena la dirección de la zona de la memoria donde está situada la parte superior de la pila. La Pila es una zona de los registros de segmento de memoria que la unidad aritmética y lógica utiliza para almacenar temporalmente los datos que está manipulando. Cuando la cantidad de datos a manejar es demasiado grande u otras necesidades del proceso impiden que estos datos puedan almacenarse en los registros creados para ello se envían a la pila, donde se almacenan hasta que la unidad de control recupera la información para que la procese la unidad aritmética y lógica. La ventaja de manejar una pila como almacén de información es que la información que se guarda en ella tiene que entrar y salir, obligatoriamente, por una sola dirección de memoria. Esto permite que la unidad de control no necesite conocer más que esa dirección para poder manejar los datos almacenados en la pila.

27 BUS Un bus es en esencia una ruta compartida que conecta diferentes partes del sistema como el microprocesador, la controladora de unidad de disco, la memoria y los puertos de entrada, salida, permitiéndoles transmitir información. El bus, por lo general supervisado por el microprocesador, se especializa en el transporte de diferentes tipos de información. Por ejemplo, un grupo de cables transporta los datos, otro las direcciones (ubicaciones) en las que puede encontrarse información específica, y otro las señales de control para asegurar que las diferentes partes del sistema utilizan su ruta compartida sin conflictos. Un bus es como una línea de interconexión, formada por un conjunto de cables conductores que representan canales, cuales transporta un bit de información. El número de lineas que forman los buses (ancho del bus) indica la cantidad de bits que puede enviar al mismo tiempo

28 CARACTERISTICA Los buses se caracterizan por el número de bits que pueden transmitir en un determinado momento. Un equipo con un bus de 8 bits de datos, por ejemplo, transmite 8 bits de datos cada vez, mientras que uno con un bus de 16 bits de datos transmite 16 bits de datos simultáneamente. la mayoría de los buses de los equipos informáticos pueden ampliarse mediante uno o más zócalos de expansión(conectores para placas de circuito añadidas). Al agregarse estas placas permiten la conexión eléctrica con el bus y se convierten en parte efectiva del sistema.

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30 CATEGORIAS DE LOS BUSES DEDICADOS
Bus de datos. Permite intercambiar información entre el microprocesador, la memoria y los periféricos. Por él circulan los datos y las instrucciones. El flujo es de doble sentido. El ancho de este bus es una medida de la potencia del microprocesador. Cuando decimos que un microprocesador es de 16 bits, nos estamos refiriendo al ancho de su bus de datos. Bus de direcciones. Es utilizado por el microprocesador para señalar la celda de memoria (o el dispositivo de E/S) con el que se quiere operar. El tipo de operación será de lectura o de escritura y los datos viajarán por el bus de datos. Tiene sentido de flujo unidireccional desde el microprocesador hacia la memoria. Los dispositivos de E/S intercambian la información con el microprocesador mediante los puertos de E/S. El ancho de este bus determina la cantidad de memoria a la que se puede acceder, es decir, la cantidad de espacio direccionable. El espacio de direcciones es el rango de valores distintos que el microprocesador puede seleccionar.

31 Bus de control. Por él circulan las señales, que marcan las interrelaciones entre los distintos componentes del procesador. Es de doble sentido de flujo. Sirve para transportar las señales que se encargan de dirigir el correcto funcionamiento del sistema. Podernos hacer otra clasificación de los buses, según el criterio de su situación física: internos y externos. El primero de ellos mueve datos entre los componentes internos del microprocesador, mientras que el segundo se utiliza para comunicar el micro y otras partes, como periféricos y memoria.

32 TIPOS DE BUSES BUS ISA Es una arquitectura de bus creada por IBM en 1980 Es un bus de 8/16 bits y con un ancho de banda máximo de 16 Mbytes/seg. Tensiones de alimentación presentes +5V,-5V,+12V y -12V

33 TIPOS DE BUSES Físicamente es difícil de distinguir de un conector ISA, pero sus características y gestión son diferentes. Ancho de bus: 32 bits Ancho de banda máximo teórico de 33 Mbytes/seg si bien en la práctica no superaban los 20 Mb/seg. Tensiones presentes +5V, -5V,+12V y -12V.

34 TIPOS DE BUS PCI : Por lejos resulta ser por hoy en día el más popular de los buses, si bien muchas motherboards empiezan a traer un creciente número de ranuras de otros tipos como PCI-e (PCI Express) y PCI-X. El mismo se presenta en dos formatos, de acuerdo al ancho de bus que soportan: PCI de 32 bits y PCI de 64 bits. En general una placa PCI de 32 bits suele poder usarse sin problemas en una ranura PCI de 64 bits si tanto placa como ranura han sido correctamente implementadas de acuerdo a las especificaciones PROCESASORES 486 SLOT PCI 32 bits

35 FUNCIONAMIENTO En el bus se encuentran dos pistas separadas, el bus de datos y el bus de direcciones. La CPU escribe la dirección de la posición deseada de la memoria en el bus de direcciones accediendo a la memoria, teniendo cada una de las líneas carácter binario y de esta manera forman conjuntamente el numero de la posición dentro de la memoria (es decir: la dirección).