jueves, 13 de enero de 2022

Lógica de Transferencia de Registros

 

Datos Binarios De Un Punto Fijo

 

Representación de números binarios en punto fijo.

Un número binario con signo se puede representar por tres métodos diferentes, denominados: signo y módulo, complemento a la base disminuida ( también llamado complemento a 1: Ca1) y complemento a la base ( complemento a 2: Ca2).

 

Los empleados actualmente son los de complemento a 1 y complemento a 2, los cuales se utilizan para exprersar números binarios en formato de punto fijo, es decir, teniendo tres campos: uno para el signo, otro para la parte entera y el restante para la parte decimal.

 

El tratamiento en Ca1 y Ca2 hace que el signo queda embebido dentro del campo de la parte entera del número y empleando la definición de complemento de un número binario éste automáticamente queda establecido así como en el caso de realizar operaciones de suma y de resta.

 


CÓDIGO DE INSTRUCCIONES

Es un grupo de bits que instruye a la computadora sobre cómo ejecutar una operación específica, siendo su parte más básica la parte de operación, el cual es un grupo de bits que define operaciones como sumar, restar, multiplicar, desplazar y complementar

 

Pasos para ejecutar las  instrucciones

Los pasos a seguir para el procesamiento de las instrucciones son los siguientes:

     Búsqueda de la instrucción: es a través de la lectura de las mismas, desde la memoria, por el procesador.

     Ejecución de la instrucción: realizada por el procesador.

    Repetición de la lectura y ejecución: conforman la “ejecución de un programa”. Dicha ejecución puede detenerse si: la máquina se apaga, ocurre un error que no puede ser recuperado, o si, se encuentra una instrucción en el programa que detenga la computadora.

 

Tipos de instrucciones

Las instrucciones de procesamiento son operados en memoria

     Instrucciónes de movimiento o transferencia de datos

     Instrucciónes aritméticas

    Instrucciónes lógicas

    Instrucciónes de comparación

Instrucciónes de desplazamiento

 

 


Ciclo de Instrucciónes

 

Es el período de tiempo durante el cual un ordenador lee y procesa una instrucción de lenguaje máquina de su memoria o la secuencia de acciones que la unidad central (CPU) funciona para ejecutar cada instrucción de código de máquina en un programa.

En la computadora básica cada ciclo de instrucción consiste en las siguientes fases:

• Buscar una instrucción de la memoria

• Decodificar la instrucción

• Leer la dirección efectiva de la memoria si la instrucción tiene una dirección indirecta

• Ejecuta la instrucción.

 

 

Códigos de Instrucción

La organización de interna de un sistema digital se define por la secuencia de microoperaciones que ejecuta sobre los datos almacenados .Una computadora puede ejecutar y recibir instrucciones sobre las operaciones que debe realizar, el usuario puede controlar el proceso mediante un programa, el cual consta de un conjunto de instrucciones que especifican las operaciones.

 

Las computadoras realizan instrucciones mediante el código binario. Estos códigos e instrucciones la computadora los almacena en la memoria.

La computadora lee los códigos e instrucciones de la memora y los ejecuta mediante microoperaciones, cada computadora tiene un conjunto de instrucciones único.

 

CODIGO DE INSTRUCCION

 

Es un conjunto de bits que construye la computadora sobre como ejecutar una operación específica.

Código de operación:

Es básicamente un conjunto de bits que define operaciones como la suma, resta, multiplicar, desplazar y complementar

 

 

 


Una operación es parte de una instrucción almacenada en la memoria que le envía un código binario a la computadora para ejecutar una operación especifica esta es recibida por la unidad de control después este los interpreta y emite una señal de control para iniciar microoperaciones en los registros internos de la computadora

 

La parte operativa de un código de instrucción debe mostrar no solo la operación sino que también los registros o palabras de la memoria donde se van a encontrar los operandos al igual que el registro de la memoria donde se va almacenar el resultado.

 

 

Estas instrucciones mueven datos de una parte a otra del sistema; hacia la memoria principal, de los registros de datos, puertos de E/S y registros de segmentación.

Las instrucciones de transferencia de datos son las siguientes:

 

INSTRUCCCIONES DE MOVIMIENTO O TRASFERENCIA DE  DATOS

• MOV transfiere

• XCHG intercambia

 • IN entrada

• OUT salida

• XLAT traduce usando una tabla

 • LEA carga la dirección efectiva





DECODIFICACIÓN DE DIRECCIONES DE COMUNICACIÓN

 

DECODIFICACIÓN DE DIRECCIONES DE COMUNICACIÓN

¿Qué es?

Proceso mediante el cual el receptor transforma el código simbólico enviado por el emisor en ideas. Es la interpretación de los símbolos.

 

EJEMPLO:

La decodificación en el ejemplo del correo electrónico es por medio de la palabra escrita. En el correo electrónico se escribe en español y los receptores son los que entienden o no el mensaje por ese código

 

La decodificación de direcciones

Un decodificador de direcciones es un dispositivo o circuito digital que indica que un área particular de memoria está siendo direccionada, o apuntada por el microprocesador. En otras palabras, un decodificador de dirección es un simple circuito lógico combinacional usado para decodificar la dirección de memoria.

La mayoría de los decodificadores tienen una o más salidas que hacen activa un área particular de memoria.

Para poder conectar un dispositivo de memoria al microprocesador es necesario decodificar la dirección enviada desde este último. La decodificación hace que la memoria funcione en una sección o una partición única del mapa de memoria. Sin un decodificador de dirección, solamente un dispositivo de memoria podría conectarse al microprocesador, lo cual lo haría prácticamente inútil.

 

DECODIFICACIÓN DE DIRECCIONES DE COMUNICACIÓN

 

Un decodificador de direcciones es un dispositivo o circuito digital que indica que un área particular de memoria está siendo direccionada, o apuntada por el microprocesador.

Función:

Hace que la memoria funcione en una sección o una partición

 

Los decodificadores pueden ser de dos tipos:

No Excitadores

Cuyas salidas solo pueden acoplarse a otros circuitos digitales de la misma familia integrada, ya que dan una corriente muy pequeña en dichas salidas, incapaz de activar ningún otro componente

 

Decodificadores Excitadores

cuyas salidas dan suficiente corriente como para atacar, no solo a otros circuitos integrados de la misma familia, sino también a otros dispositivos, tales como displays, lámparas, relés, transductores

 


LAS DIRECCIONES PUEDEN SER DECODIFICADAS POR UN DISPOSITIVO LAS CUALES SE DIVIDEN EN DOS:

 

Decodificación completa

Revisa cada línea del bus de direcciones, comunicando el bus de datos con la localización en memoria física correspondiente

 

Decodificación incompleta o parcial

usa lógica más simple y normalmente más barata que examina solo algunas líneas del bus de direcciones.

 


 

Tipos básicos de decodificación de direcciones

Parcial

• Un conjunto único de n direcciones para referenciar a una localización en física.

 

 

Lineal

Las líneas de direcciones son usadas directamente sin lógica de alguna.

 

Diseño de decodificación de direcciones

Es un circuito combinacional cuya característica fundamental es que cada combinación de las entradas, solo una de las salidas tiene un nivelo lógico diferente a las demás.

 

 

Decodificadores binarios básicos

En un decodificador de 2 a 4 (se tienen 2 pines o patitas de entrada y 4 pines o patitas de salida).

 

 


Ejemplo:

Para reforzar el tema Control de lámparas de un semáforo Con 2 elementos para transmitir órdenes, se pueden conseguir 4 instrucciones distintas, a esto es a lo que llamamos, información codificada en binario. Un semáforo debe tener tres salidas que serán cada una de las tres lámparas, (se podría añadir una cuarta salida que indicase avería), este lo podemos conseguir con un decodificador de dos entradas y cuatro salidas, con lo que en cada instante solamente puede estar activada una única lámpara, y el circuito de control semafórico que diseñemos solamente deberá disponer de dos salidas. Nota: Si el sistema de control envía el número 0 codificado, se activará la luz roja, que está asociada a esa combinación de las variables de entrada, y así sucesivamente

 

 

Conclusión:

Entendemos que la decodificación de direcciones de comunicación es el proceso medianteel cuál se puede transmitir información de una entidad a otra. En otras palabras, es el proceso de comunicarnos con las personas que nos rodean

Comunicación de Datos

¿Qué es?

 

La comunicación de datos se refiere al proceso de intercambio de información entre ordenadores, es decir, el intercambio de comunicación reside en enviarse bytes de un computador a otro. Las computadoras modernas son fundamentales en el término de dígitos binarios llamados bits, que solo aceptan valores de 0 o 1.

La comunicación de datos requiere de elementos primordiales tales como:

*Emisor

*Mensaje

*Medio

*Receptor

*Bit

*Byte

*Trama

*Código

*Paridad

 

La comunicación de datos requiere de elementos primordiales tales como los mencionados anteriormente

 

 

La eficacia de un sistema de comunicación de datos está clasificada en cuatro características.

 

En la entrega: Si bien el sistema debe entregar datos al destino correcto.

Sólo el dispositivo previsto o usuario, debe recibir datos.

 


El sistema debe entregar los datos con precisión, lo que significa que en el proceso de ser enviados no deberían ser alterados o destruidos

 

Puntualidad

 

Jitter. La cantidad de variación o Jitter debe ser mínima

 

Componentes del sistema de comunicacion de datos

Mensaje

Texto

• Números

-Fotos

• Audio

• Video

 

Remitente

Computadora

• Estación de trabajo

• Teléfono

• Cámara de video

 

 


Receptor

el dispositivo que recibe el mensaje.

 

 

Medios

el medio refiere al medio de transmisión o la ruta de acceso física

que el mensaje viaja a través de

 

Protocolo

El último componente es el protocolo.

Un protocolo es un conjunto de normas que rigen la comunicación de datos. Los protocolos son el acuerdo entre los dos dispositivos

 

Componentes basicos

el proceso de comunicación típico. Necesitas un emisor (transmisor), un mensaje (datos) y un receptor (destino).

 ejemplo

 el correo electrónico es el emisor, conocido en las comunicaciones de datos como el transmisor.

El mensaje escrito son los datos que se van a comunicar.

 La computadora donde se abre el e-mail es el destino, el equivalente al receptor en la comunicación ordinaria

 

Dirección

La forma más sencilla de comunicación de datos es un canal simplex. En una canal simplex el mensaje se comunica en un sentido, sin la opción de que el receptor conteste.

 

El proceso

 suelen usar el proceso de transmisión serie,  se divide en paquetes menores de datos y se transmiten al destino. Cuando el mensaje llega a su destino, los paquetes se colocan juntos en orden secuencial para volver a montar el mensaje original.

 

Distancia

Las comunicaciones de datos se ven afectadas por la distancia. La comunicación a larga distancia requiere una conexión LAN (red de área local), que se suele incorporar a computadoras.

Para las distancias largas, como una llamada de teléfono de larga distancia, se usan señales de operador analógico moduladas digitalmente.

 

 

Ventajas

Las comunicaciones de datos te dan la posibilidad de estar en contacto con otros. Los teléfonos, la mensajería instantánea, los correos electrónicos y las redes sociales usan comunicación de datos.

 

Tipos de flujos de datos

 

Existen tres tipos de flujo de datos para la comunicación entre dos dispositivos

Simplex-unidireccional

como una calle de sentido único

En este tipo de comunicación un dispositivo transmite y un dispositivo

Recibe

 

Half-duplex

en este tipo de comunicación cada dispositivo puede

transmitir y recibir, sin embargo, pueden no hacerlo al mismo tiempo

 

Full-duplex

En este tipo de comunicación, comunicación está permitido

simultáneamente en ambos aparatos

 

Funcion de transmicion de datos

Establecer, conducir y finalizar la comunicación de datos entre dos o más nodos

Transferencia de datos de un nodo a otro, a través de canales de comunicación. La comunicación de datos se basa en los dispositivos de entrada/salida del ordenador.

Un canal puede ser un medio físico (cable) o un medio inalámbrico (frecuencia de radio específica).

 

Conclusión  

La tecnología ha hecho posible la comunicación de datos entre diferentes equipos y entre usuarios; esta Conectividad es la que permite el uso de bases de datos distribuidas, el intercambio electrónico de datos, la implantación de DSS y DIS, las redes internacionales y los sistemas de punto de venta, entre muchas otras aplicaciones, proporcionando un escenario de intercambio de información con posibilidades ilimitadas. Para soportar el proceso de comunicaciones existen diversos canales de comunicación como los cables, la fibra óptica, las ondas de radio, microondas, satélite e infrarrojos; todos estos medios proporcionan comunicación de datos a distancia 


Ciclo y decodificación de ejecución de instrucciones

 Ciclo de decodificación

¿Qué es?


Un ciclo de instrucción también llamado ciclo de fetch-and-execute  en inglés es el período que tarda la unidad central de proceso (CPU) en ejecutar una instrucción de lenguaje máquina.

Comprende una secuencia de acciones determinada que debe llevar a cabo la CPU para ejecutar cada instrucción en un programa. Un ciclo de instrucción está formado por uno o más ciclos máquina.

Lo dividimos en cuatro fases principales:

       1) Lectura de la instrucción: Leer la instrucción, decodificar la instrucción, y actualizar el contador del programa.


       2) Lectura de los operandos fuente: Esta fase se debe repetir para todos los operandos fuente que tenga la instrucción


       3) Ejecución de la instrucción y almacenamiento del operando de destino: Almacenamiento del operando de destino


       4) Comprobación de interrupciones: se verifica si se ha activado alguna línea de petición de interrupción del procesador en el transcurso de la ejecución de la instrucción.









División:

Todos siguen el mismo ciclo de instrucción, el cual se divide en tres etapas diferenciadas llamadas Fetch, Decode y Execute, las cuales se traducen como captación, descodificación y ejecución. Os explicamos como funcionan estas etapas y como se organizan.


       FETCH:La primera etapa del ciclo de instrucción se encarga de captar las instrucciones que hay en la memoria RAM asignada al procesador a través de una serie de unidades y registros

       Decode: diferentes tipos de instrucciones y no todas hacen lo mismo, por lo que dependiendo del tipo de instrucción necesitamos saber hacía que unidades de ejecución se van a enviar

 

       EXECUTE: Instrucciones de movimiento de bits, Instrucciones aritméticas, Instrucciones de salto, Instrucciones a memoria

 




 

DECODIFICADOR DE INSTRUCCIONES

Se trata de un objeto de la presente invención para proporcionar un método y un dispositivo para la prestación de un versátil programa de traducción de las instrucciones para ser ejecutadas por un procesador a microinstrucciones utilizados por el núcleo del procesador





UNIDAD DE DECODIFICACION

Se encarga de decodificar la instrucción que se va a ejecutar. Es decir, saber qué instrucción es.

UNIDAD DE EJECUCION

Una vez que la unidad de decodificación sabe cuál es el significado de la instrucción leída de memoria, se lo comunica a la unidad de ejecución.

UNIDAD ARITMETOLOGICA

es el bloque funcional del microprocesador encargado de realizar todas aquellas operaciones matemáticas

 



       Decodificador de direcciones

       Puerto  de entrada

       Puerto de salida

       Memoria ROM

       Memoria RAM

       Puerto serial

       PinesDisponibles  para otros dispositivos

CPU


martes, 23 de noviembre de 2021

Registro y unidad de memoria

 Introducción

Esta unidad se encarga de realizar operaciones básicas de tipos aritméticos (suma, resta, producto y división) y tipos lógicos (comparación). Para comunicarse con otras unidades funcionales, utiliza el denominado bus de datos y realiza sus funciones. Requiere los siguientes elementos: • Circuito aritmético (COP) • Registro de entrada (REN) • Registro acumulador (RA) • Registro de estado ( RES).


Es una unidad que almacena instrucciones y datos necesarios para ejecutar un determinado proceso. Está compuesto por múltiples celdas o ubicaciones de memoria numeradas consecutivamente, siempre que la información almacenada en él esté conectada, se puede retener.


Tipos de registros:

    • Registros de desplazamiento ENTRADA SERIE - SALIDA SERIE. Es el registro más sencillo, en el que recibimos la información en serie e y en la salida obtenemos también en serie, pero retardad tantos ciclos de reloj como número de biestables compongan el registro..

    • Registros de desplazamiento ENTRADA SERIE - SALIDA PARALELO. En este tipo de registros, la información se recibe en serie y la salida la obtenemos en paralelo, una vez transcurridos tantos ciclos de reloj como biestables compongan el registro. 

    • Registros de desplazamiento ENTRADA PARALELO - SALIDA SERIE. En este tipo de registro, la información es introducen en el registro en paralelo simultáneamente en todos los biestables, por el contrario, la salida de los bits se obtienen en serie, una vez transcurridos tantos ciclos de reloj como número de biestables compongan el registro. .

    • Registros de desplazamiento ENTRADA PARALELO - SALIDA PARALELO. En este tipo de registros la información si introducida simultáneamente en los biestables paralelo y cuando se producen un flanco activo de la señal de reloj, los datos se obtienen también a la salida en paralelo.


Secuencias de tiempo

La secuencia de las operaciones en un sistema digital se especifica por una unidad de control. La unidad de control que supervisa las operaciones en un sistema digital en forma normal consta de señales de temporizado que determinan la secuencia del tiempo en el cual se ejecutan las operaciones


CONTADORES

Los contadores son circuitos secuenciales cuya salida representa el número de impulsos que se la aplica a la entrada de reloj. Está formado básicamente por biestables interconectados. Pueden contar de forma ascendente si su contenido se incrementa con cada impulso o si decrementa, aunque por lo general los contadores pueden realizar esta función de ambas maneras según el estado de una entrada. Las aplicaciones de los contadores son las siguientes:

  • Relojes y temporizadores

  • Divisores de frecuencia.

  • Frecuencímetros.

Según la forma de conectar la señal de reloj, los contadores pueden clasificarse en asíncronos y síncronos.

Contadores síncronos:

En este tipo de biestables, la señas de reloj externa se conecta a todos los biestables. Con ello se consigue que todos los biestables evolucionen a la vez, y por lo tanto no se produzcan tiempos de retardo ni transitorios. Para conseguirlo hay que añadir una lógica combinacional para implementarla en el contador, mientras que los biestables hacen de memoria para saber en qué estado se encuentra, la lógica combinacional se encargará de calcular cual será el siguiente estado al que debe pasar el contador.








Lógica Secuencial

 Introducción

La lógica secuencial (SL) en la teoría de circuitos digitales es un conjunto de reglas e implementaciones de circuitos que determinan el estado lógico actual en función de los eventos de transición y estados lógicos actuales y pasados. Comprender la existencia de lógica combinacional (CL), conjuntos de reglas y aplicaciones de circuitos basados ​​en niveles lógicos reales revela los puntos clave de la lógica secuencial. El nivel lógico de los cálculos binarios generalmente se refiere a alto o bajo. En lógica positiva, 1 es alto y 0 es bajo. Los circuitos lógicos constan de puertas que pueden tener una o más entradas y, por lo general, solo tienen una salida.


Otras puertas utilizadas en CL incluyen la puerta, la puerta NAND y la puerta NOR. Solo cuando ambas entradas son 1, la puerta AND sale 1. La puerta NAND y la puerta NOR son una puerta AND y una puerta OR respectivamente, y cada una tiene un inversor en la salida.

La lógica secuencial utiliza pestillos que bloquean el nivel de producción según el nivel de producción anterior y el nivel de entrada actual. La cerradura suele estar construida por dos puertas para amigos, que pueden ser NAND o NOR. Las puertas de estos dispositivos de cierre o disparadores se retroalimentan a la salida de la puerta de la puerta asociada y se cierran en uno de dos estados. Al cambiar el nivel de entrada libre de la puerta, se realiza la inversión del nivel lógico. El análisis lógico secuencial incluye observar el nivel de salida inicial y observar el cambio en el nivel de salida en función del cambio en el nivel de entrada.



Ejemplo


Automóvil Automático

¿Qué se requiere para conducirlo?

A

Palanca en "Parking"

A

Verificar el ambiente



B

Girar switch de encendido

B

Cambiar velocidad



F

Arranca el motor

F

Avanzar

El proceso de toma de decisión puede representarse gráficamente. Automóvil automático, ¿Qué se requiere para conducirlo? (Aparte de saber conducir, tener gasolina, aceite, aspectos legales y otros elementos y materiales) a título de ejemplo; ¿”Arrancara el motor”? la decisión es binaria por naturaleza, ya que el motor solo puede arrancar o dejar de hacerlo. Dos condiciones, o variables podrían ser también considerarse binarias, por ejemplo; ¿”Esta la palanca de marcha en punto neutro (si o no)”? y ¿”Esta la llave en la posición de arranque (si o no)”?




Conclusión


Método de ordenamiento de acciones, razonamiento, y expresión de la automatización de maquinaria, equipos y procesos. Y su interrelación con el hombre. Esto nos da por consiguiente los binomios, hombre-máquina, hombre-proceso.

En el proceso productivo se traduce en mecanización de movimiento, y como es lógico suponer existen sistemas híbridos, mecánica-electricidad-electrónica-hidráulica etc. para la obtención de un fin determinado. Así damos funcionamiento a un método de producción.






Compuertas lógicas

 Introducción

Las puertas lógicas son los componentes básicos de los sistemas digitales. Debido a que las puertas lógicas operan con números, se denominan puertas lógicas binarias.


En los circuitos digitales, todos los voltajes, excepto el voltaje de la fuente de alimentación, se dividen en dos categorías posibles: alto voltaje y bajo voltaje. Esto no significa que solo se encuentren dos voltajes, sino que un cierto rango de voltaje se define como alto y otro rango específico se define como bajo. Entre estos dos rangos de tensión existe una zona denominada prohibida o zona de incertidumbre que los separados los sistemas digitales se construyen utilizando tres compuertas lógicas básicas. Estas son las compuertas AND, la puerta OR y la puerta NOT. A partir de ellas se pueden construir otras más complejas, como las compuertas: NAND, NOR y XOR.

COMPUERTA AND

Examinando de cerca el circuito, notamos que la lampara encenderá solo si ambos interruptores se cierran o se activan simultáneamente. Si uno de los de los interruptores esta abierto, el circuito se interrumpe y la lámpara no se enciende. Todas las posibles combinaciones para los interruptores A y B se muestran en la tabla. La tabla de esta figura muestra que la salida (y) esta habilitada (encendida ) solamente cuando ambas entradas están cerradas.

                        

A · B = Y            

COMPUERTA OR

 

El encendido de la lámpara se producirá si se cierra cualquiera de los dos interruptores o ambos.Todas las posibles combinaciones de los interruptores se muestran en la tabla. La tabla de verdad detalla la función OR del circuito de interruptores y lámpara.

A + B = Y

COMPUERTA NOT

La salida de una puerta NOT es siempre el complementario de la entrada, de tal manera que si la entrada es ‘0’ la salida es ‘1’ y viceversa. Se conoce también como INVERSOR y posee una única entrada.

El indicador de negación es un círculo ( o ) que indica inversión o complementación cuando aparece en la entrada o en la salida de un elemento lógico.

COMPUERTA NAND

Una compuerta NAND es un dispositivo lógico que opera en forma exactamente contraria a una compuerta AND, entregando una salida baja cuando todas sus entradas son altas y una salida alta mientras exista por lo menos un bajo a cualquiera de ellas .

Su nombre viene de Not-AND. El símbolo lógico es una puerta AND con un círculo en la salida. La tabla de verdad es igual al de la puerta AND con el estado de salida negado.

COMPUERTA NOR

 

Equivale a una puerta OR seguida de un INVERSOR. Su nombre viene de Not-OR . El símbolo lógico es una puerta OR con un círculo en la salida. La tabla de verdad es igual al de la puerta OR con el estado de salida negado.

COMPUERTA EXOR

La salida de una compuerta OR exclusiva es verdadera (‘1’) si, y sólo si, una y sólo una de sus dos entradas es verdadera. Se asemeja a la OR, excepto que excluye el caso en que las dos entradas son verdaderas. La figura muestra un circuito equivalente. En una compuerta OR exclusiva la salida será ‘1’ cuando el número de entradas que son ‘1’ sea impar.





Lógica de Transferencia de Registros

  Datos Binarios De Un Punto Fijo   Representación de números binarios en punto fijo. Un número binario con signo se puede representar...