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ANÁLISIS Y DISEÑO COMBINACIONAL Tema 3: CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN: ANÁLISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS COMBINACIONALES

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Tema 3: CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN:

ANÁLISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS COMBINACIONALES

Contenido

* Puertas y circuitos de conmutación. Puertas lógicas integradas: tipos y parámetros de conmutación.

* Análisis lógico de circuitos combinacionales.

* Objetivos y conceptos básicos en el diseño de circuitos de conmutación.

* Pasos en el proceso de diseño. Obtención de tablas de verdad a partir de otras descripciones. * Realizaciones en dos niveles. Método de reducción mediante el mapa de Karnaugh.

* Funciones incompletamente especificadas.

Bibliografía

- M. Morris Mano y Charles R. Kime: Caps. 2 y 3 - V. P. Nelson et al: Caps. 2 y 3

- C.H. Roth: Caps 5, 6, 7, 8 - J. Wakerly: Caps. 3 y 4

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FC

Puertas y Circuitos de conmutación

PUERTAS (gates): Circuitos electrónicos que hacen una operación simple INVersor (NOT); AND; OR; XOR; NAND; NOR

CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN: Circuitos formados por puertas y conexiones. Las salidas son funciones de las entradas:

En los próximos temas nos centramos en los circuitos combinacionales COMBINACIONALES (sin memoria) SECUENCIALES (con memoria)

a b F = a · b G = a + b S R q q q, q = función (S, R, historia pasada) F, G = función (a, b)

>1

>1 >1

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FC

Tecnologías electrónicas

El componente electrónico básico es el transistor. Hay diferentes tecnologías para fabricar transistores y, para cada tipo, diferentes formas de hacer puertas.

Familia lógica:

Conjunto de puertas con una determinada tecnología, que hace que

los parámetros eléctrico-temporales de todas las puertas sean similares. Dentro de una familia, hay subfamilias.

Grupo III - V Ge Si MOSFET BJT pMOS nMOS CMOS TTL estándar S LS ... Grupo IV GaAs ECL

{ {

{

{

{

BiCMOS

BJT:Bipolar Junction Transistor TTL: Transistor Transistor Logic

S: Shottky (speed)

LS: Low power, Shottky

ECL: Emitter Coupled Logic

MOSFET: Metal-Oxide-Semiconduc-tor Field-Effect TransisMetal-Oxide-Semiconduc-tor

CMOS: Complementary MOS

(4)

FC

Encapsulados de Circuitos Integrados

1 1 2 3 23... 7 14 ... 9 8 DIP o SOIC 2 3 4 5 6 7 1 13 12 11 10 9 8 14 Muesca Identificador pin 1 T i p o Chip Encapsulado de plástico

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FC

(6)

FC

6 bits Flash A/D Converter [Weste]

Cable

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FC

[Hennessy & Patterson] Obleas de 6 pulgadas

246 dados de 0.86 x 0.6 cm2 Cypress CI7C601

80 dados de 1.6 x 1.0 cm2 Intel 80486

(8)

FC

Microfotografía del primer circuito integrado comercial

Un biestable con 4 transistores y 2 resistencias

(9)

FC

Procesador MIPS 4000 con 1.3Mtransistores Dado de 1.5 x 1.1 cm2

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FC

Númer o de terminales I/O Longitud de puerta (nm) Número de Transistores por chip (x106) ´ Ár ea del chip (mm 2 ) ASIC Microprocesador Microprocesador ASIC

Evolución de los Circuitos Integrados

200 400 600 800 1000 1200 1600 1400 1000 2000 3000 4000 6000 5000 200 400 600 800 1000 1400 1200 0 50 100 150 200 250 300 400 350

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FC

Términos por la densidad de integración

SSI (Small-Scale Integration)

∗∗ ~ 10 puertas

∗∗ Ejemplos: Puerta integradas (ver página siguiente) MSI (Medium-Scale Integration)

∗∗ ~ 100 puertas

∗∗ Ejemplos: Subsistemas integrados: multiplexores, decodificadores, contadores, registros, PLDs simples LSI (Large-Scale Integration)

∗∗ ~ 104 transistores (miles de puertas)

∗∗ Ejemplos: Primeros microprocesadores, Memorias RAM/ROM de gran capacidad, PLDs (Programmable

Logic Devices) y FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays)

VLSI (Very Large-Scale Integration)/ULSI (Ultra Large-Scale Integration)

∗∗ > 104 puertas

∗∗ Ejemplos: Los actuales microprocesadores, memorias, SOCs (Systems On Chip), ASICs (Applied Specific

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FC

Representación lógica de los Circuitos Integrados:

ECL

CMOS

serie 40xx

10107 (3xXOR/NOR) 10102 (4xNOR-2) 4002 (2xNOR-4) 4050 (6xBuffer)

Información

en hojas de

características

Alimentación:

Vcc[1/2], Vdd GND, VEE, VSS 8 9 10 11 12 13 14 7 6 5 4 3 2 1 + 5V GND Tipo 7404 (6xINV) 8 9 10 11 12 13 14 7 6 5 4 3 2 1 + 5V GND Tipo 7400 (4xNAND2) & & & &

TTL

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FC

Parámetros de conmutación

Niveles lógicos H y L. Márgenes de ruido

Lógica positiva y negativa

Tiempos: 1/de propagación o retraso/retardo y 2/ de transición

Fan-out y Fan-in

Potencia consumida

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FC

Niveles de tensión

x z x z 0 1 1 0 Comportamiento lógico

Comportamiento temporal (x atípica)

x z 5 volt 0 volt L H

Característica de transferencia (Vx cuasiestática) Vz (Vout) Vx (Vin) L H Vin 0 Vcc Vout 0 Vcc L H VILmáx VOLmáx VIHmín VOHmín VHtíp VLtíp Compatibilidad In/Out

(15)

FC

Márgenes de ruido

Vin

0

Vcc

Vout

0

Vcc

VI

Lmáx

VO

Lmáx

VI

Hmín

VO

Hmín

VH

típ

VL

típ

NMH: Noise Margin H

NML: Noise Margin L

Valores en tipo 74LSxx

VI

Hmín

= 2 V

VI

Lmáx

= 0.8 V

VO

Hmín

= 2.4 V

VI

Lmáx

= 0.4 V

MNH = 0.4 V MNL = 0.4 V

(16)

FC

Lógicas positiva y negativa

?

a

b z

Comportamiento observado en laboratorio

¿Qué puerta es?

a b z L L L L H L H L L H H H a b z 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 a b z 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 Lógica Negativa H=0 y L=1 a b z 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Lógica Positiva H=1 y L=0 AND OR & >1

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FC

Tiempos de transición y de propagación o retraso/retardo

t

r

t

f 90% 10% 100%

Transiciones en

una señal

tr o tLH: Tiempo de subida (rise) o de L hacia H

tf o tHL: Tiempo de bajada (fall) o de H hacia L

Propagación por una puerta

t

PHL

t

PLH

5 0%

in out

tPxx: Es el tiempo de Propagación o de retraso (delay: td, δ, Δ, etc.) Valores en tipo 74LSxx: tPLH: 11 ns (típico) y 22 ns (máximo)

(18)

FC

Fan-out y Fan-in

Fan-out: Carga (máxima) a la salida de una puerta. Suele darse en número de conexiones.

... 1 2 3 nmáx Si se necesitan más conexiones hay que usar Buffers

Fan-in: Número (máximo) de entradas a una puerta.

Si se necesitan más entradas hay que hacer un circuito 1

2 3 nmáx

que funcione “asociando” la función de la puerta

1 2 3 ∗ ••• ••• ••• ∗ ∗ ∗ •••

(19)

FC

Potencia consumida

CONSUMO DE POTENCIA: Gasto energético al operar. Se disipa en forma de calor.

∗∗ Dinámica, Pdynamic: Consumo cuando a, b, z conmutan (actividad de conmutación). El consumo de potencia disminuye al bajar Vcc y la actividad de conmutación

(menor frecuencia).

El consumo de potencia es uno de los más graves problemas de los circuitos integrados VLSI/ULSI. Vcc Vcc GND Icc P = Vcc · Icc a b z COMPONENTES DE POTENCIA:

∗∗ Estática, Pstatic: Consumo cuando a, b, z son constantes

(20)

FC

Comparación cualitativa de las familias

Parámetro TTL ECL CMOS

Inmunidad al ruido Media-baja Muy baja Muy alta

Velocidad Alta Muy alta Media-alta

Densidad de integración Media Muy baja Muy alta

Consumo de potencia Medio Muy alto Muy bajo

Presencia actual Bajando; aún es apreciable en SSI/MSI Sólo en apli-caciones muy específicas Muy alta en VLSI/ULSI

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FC

Tipos de salida

ESTÁNDAR: No interconectar salidas entre sí

ALTA IMPEDANCIA, HI: (High Impedance)

Similar a un

Salida triestado (tristate): 0, 1 y HI

••• En a b z En 1 z(a, b,...) = 0 o 1 0 z HI

Símbolo

Funcionalidad

interruptor

eléctrico

0 1 0 1 1 0 1 HI 0

Uso

E1 E2 E3 z E1 E2 E3 z z1 z2 z3 1 0 0 z1 0 1 0 z2 0 0 1 z3 0 0 0 HI

(22)

FC

Estándar 91-1984

Entradas Salidas Símbolo dispositivo ** ** ** ** * Califica terminal Flujo por defecto

1 a z = a 1 a z = a 1 a z = a 1 a z = a a 1 z = a a b z = a · b & a b z = a · b & a b z = a + b >1 a b z = a + b >1 a b z = a b =1 a b z = a b =1 & >1 a b c d z = a · b + c · d & >1 a b c d z = a · b + c + d General Ejemplos

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Tema 3: CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN:

ANÁLISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS COMBINACIONALES

Contenido

* Puertas y circuitos de conmutación. Puertas lógicas integradas: tipos y parámetros de conmutación.

* Análisis lógico de circuitos combinacionales.

* Objetivos y conceptos básicos en el diseño de circuitos de conmutación.

* Pasos en el proceso de diseño. Obtención de tablas de verdad a partir de otras descripciones. * Realizaciones en dos niveles. Método de reducción mediante el mapa de Karnaugh.

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FC

Análisis de circuitos combinacionales

* Tipos de análisis:

** Lógico: Debe dar una expresión algebraica, un mapa o una tabla y, en algunos casos, una descripción verbal.

Se realiza avanzando de entrada hacia salida con tablas o/y expresiones (otras formas: de salida hacia entrada; por razonamiento lógico)

** Temporal: Debe dar un cronograma (dibujo en el tiempo) de entradas y salidas. Se realiza avanzando de entrada hacia salida por niveles de puertas Cada puerta usa un modelo de retraso: ideal, unitario, etc.

** Coste: número de niveles, de puertas y de conexiones

Estructura

(circuito)

Funcionalidad

(operación)

Análisis

Diseño

(25)

FC

Ejemplos de analísis lógicos

Baena 3-7a

& > 1 1 x z y & & > 1 f

Para describir verbalmente:

A B C D & =1 & =1 ai bi ci >1 ci+1 Si SHA cHA Ej. 2 Ej. 1 & & & & a b F

(26)

FC

Modelos de retraso

& Real & Δ

Modelo simple usual (Back-End)

Ideal

Modelo ideal: Δ = 0 Modelo unitario: Δ = 1 Nudointerno

Nudointerno no observable a b c z z a b c a = 1, y b c Nudointerno = zideal

z

(27)

FC

Ejemplos de análisis temporal

Analice temporalmente el circuito de la figura, para los modelos ideal y de retraso unita-rio, cuando las excitaciones de entrada son:

a/ b = 1; c = 0; y a una señal cuadrada b/ b = 0; c = 1; y a una señal cuadrada c/ b = 1; c = 1; y a una señal cuadrada

& & 1 a b c z

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FC

Tema 3: CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN:

ANÁLISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS COMBINACIONALES

Contenido

* Puertas y circuitos de conmutación. Puertas lógicas integradas: tipos y parámetros de conmutación. * Análisis lógico de circuitos combinacionales.

* Objetivos y conceptos básicos en el diseño de circuitos de conmutación.

* Pasos en el proceso de diseño. Obtención de tablas de verdad a partir de otras

descripciones.

* Realizaciones en dos niveles. Método de reducción mediante el mapa de Karnaugh. * Funciones incompletamente especificadas.

Bibliografía

M. Morris Mano y Charles R. Kime: Caps. 2 y 3; P. Nelson et al: Caps. 2 y 3; C.H. Roth: Caps 5, 6, 7, 8; J. Wakerly: Caps. 3 y 4; C. Baena et al: Caps. 3y 4

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FC

OBJETIVOS Y CONCEPTOS BÁSICOS EN EL DISEÑO DE C.C.

Diseño o síntesis

: Dada la D

ESCRIPCIÓN FUNCIONAL

, obtener el C

IRCUITO

Objetivos

:

Encontrar un proceso de diseño válido para cualquier función combinacionalEl circuito debe ser ÓPTIMO frente a algún criterio de diseño

El proceso debe ser lo más sistemático posible

Criterios de diseño

:

Son posibles muchos criterios realistas (reducir retraso o consumo, o aumentar la testabilidad o robustez o fiabilidad,...) pero aquí adoptamos el siguiente

Criterio de coste:

1. Reducir el número de puertas 2. Reducir el número de conexiones

(30)

FC

Restricciones y Redefinición del Criterio de coste

Restricciones:

Independencia de tecnologías, empaquetados o librerías de celdasDisponibles las entradas en doble rail (x, x)

No se consideran limitaciones de fan-in ni de fan-out

Circuitos en dos niveles de puertas: AND-OR y OR-AND

Redefinición del Criterio de coste:

1. Reducir el número de puertas Menor número de términos-P (Expresiones sp) Menor número de términos-S (Expresiones ps) 2. Reducir el número de conexiones Menor número de literales

(31)

FC

PROCESO DE DISEÑO: Pasos en el proceso de diseño

1. De la primera descripción, obtener alguna descripción formal

2. De la descripción formal, obtener la descripción formal adecuada al

procedimiento que se va a usar:

Mapas de Karnaugh

• Σ(mi) o Π(Mi) para Quine-McCluskeyOtros (Εsp/Εps para Tysson, etc.)

3. Aplicar el procedimiento y obtener la Ε

sp (Εps) óptima

4. Implementar el circuito AND-OR (OR-AND)

(32)

FC

Obtención de tablas de verdad a partir de otras descripciones

Guías para obtener la primera descripción formal:

Determinar las variables (booleanas) de entrada y especificar el significado de sus valores 0 y 1

Igual, para las variables (booleanas) de salida

Obtener alguna descripción formal. Para ello elegir la más adecuada a la descripción del enunciado

De esa descripción, obtener el mapa de Karnaugh (o, si se usa otro método, la descripción formal correspondiente)

(33)

FC

Ejemplo 1

Una información de 3 bits debe ser enviada mediante mensajes con paridad par. Obtenga la función que genera el bit de paridad par.

(34)

FC

Ejemplo 2

Se reciben grupos de 4 bits que corresponden a un mensaje con paridad par. Determine la función “E”, la cual indica si el mensaje es erróneo.

(35)

FC

Ejemplo 3

Un producto viene en cajas con 4 paquetes, con 3 unidades cada uno de ellos.

Determine la función lógica que indique el número mínimo de paquetes a abrir ante una solicitud de N unidades (0 < N < 12).

(36)

FC

Ejemplo 4

Ana ve la televisión (TV) los días festivos, si es antes de las 11 de la noche y no es un reality show. También la ve los días laborables si ha terminado sus deberes, pero nunca desde las 11 de la noche en adelante. Determine una función que indique cuándo Ana ve la TV.

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FC

Tema 3: CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN:

ANÁLISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS COMBINACIONALES

Contenido

* Puertas y circuitos de conmutación. Puertas lógicas integradas: tipos y parámetros de conmutación. * Análisis lógico de circuitos combinacionales.

* Objetivos y conceptos básicos en el diseño de circuitos de conmutación.

* Pasos en el proceso de diseño. Obtención de tablas de verdad a partir de otras descripciones.

* Realizaciones en dos niveles. Reducción mediante el mapa de Karnaugh.

* Funciones incompletamente especificadas.

Bibliografía

M. Morris Mano y Charles R. Kime: Caps. 2 y 3; P. Nelson et al: Caps. 2 y 3; C.H. Roth: Caps 5, 6, 7, 8; J. Wakerly: Caps. 3 y 4; C. Baena et al: Caps. 3y 4

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FC

REALIZACIONES EN DOS NIVELES

IMPLICANTES/IMPLICADAS

IMPLICACIÓN/CUBRIMIENTO: Para dos funciones F y G de las mismas variables,

G implica a F si y sólo si todos los 1’s de G son también 1’s de F

O sea, “G(x) F(x)” x/ G(x) = 1 F(x) = 1”También se dice que F cubre a G o que G está cubierta por F

Ejemplos: 00 01 11 10 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 F 00 01 11 10 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 G cab cab 00 01 11 10 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 H ab c G F H F

(39)

FC

¿Y lo dual?: “Todos los 0’s de G* son también 0’s de F*”,

¿dedicamos otra definición a este caso, como “G* 0-implica a F*” ( G* 0 F*)?No vamos a hacer el desarrollo dual (implica ≡ ⊆1 y 0-implica ≡ ⊆0) por ser

innecesariamente complejo, aunque perderemos algo de rigor (ver abajo).

En adelante sólo usaremos la definición de implicación dada (implica ≡ ⊆ ≡ ⊆1)

Para funciones completamente especificadas, si una función F1 implica a otra F2, entonces es totalmente correcto decir, o bien que F2

0-implica a F1, o bien que F2 está implicada por F1 -esto es, que “todos los 0’s de F2 son también 0’s de F1”. En el ejemplo de las funciones anteriores se observa que G implica a F [esto es F está implicada por G] y que F 0-implica a G:

Completamente especificadas: “ G1F” “F0 G”

El siguiente ejemplo muestra que eso no es correcto para funciones incompletamente especificadas:

00 01 11 10 0 1 0 d d 1 0 d 1 0 F3 ab c 00 01 11 10 0 1 d d 0 1 0 1 1 0 F4 ab c F3 F4 F40F3 Incompletamente especificadas: “ G1F” “F0 G”

(40)

FC

Definiciones básicas para una función F

Implicada, I

0

I0 es una implicada de F si y sólo si: 1) I es un término suma

2) I está implicada por F, FI

Implicante, I

I es una implicante de F si y sólo si: 1) I es un término producto 2) I implica a F, IF

EJEMPLOS para la función H(abcd):

00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 H 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 b·c·d 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 a + c b·c·d es Implicante de H a + c es Implicada de H Ejercicio. Verifique que las siguientes expresiones no son ni implicantes ni implicadas de H:

(41)

FC

Orden de las Implicantes (igual para

implicadas

)

Adyacencia: 2 mintérminos adyacentes forman una Implicante-orden1; 2 Implicantes-orden1 adyacentes forman una Implicante-orden2; y así sucesivamente.

k Orden Número de 1’s que cubren Nº de literales F de n vbles. Ejemplos 5 vbles. Implicante Cuántas hay:

0 (mintérminos) 1 = 20 n a·b·c·d·e 32 1 2 = 21 n - 1 a·b·d·e 80 2 4 = 22 n - 2 a·b·e 80 3 8 = 23 n - 3 b·e 40 4 16 = 24 n - 4 b 10 5 32 = 25 n - 5 1 1 k 2k n - k

(42)

FC

Ejemplos de (Implicantes e implicadas)

00 01 11 10 ab c 0 1 00 01 11 10 ab c 0 1 00 01 11 10 ab c 0 1 a+b+c a·b·c a a a·c a+c a·b a+b b·c b+c c c b b

Los mapas de 4 variables contienen varios mapas de 3

00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10

(43)

FC

00 01 11 10 cd 00 01 11 10 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 ab

(44)

FC

00 01 11 10 000 001 011 010 110 111 101 100 00 01 11 10 000 001 011 010 110 111 101 100 00 01 11 10 000 001 011 010 110 111 101 100 00 01 11 10 000 001 011 010 110 111 101 100

(45)

FC

00 01 11 10 ab cde 000 001 011 010 110 111 101 100 00 01 11 10 000 001 011 010 110 111 101 100 00 01 11 10 000 001 011 010 110 111 101 100

(46)

FC

...y más definiciones de implicantes

* Implicante prima de F, IP:

Es una Implicante de F que no está cubierta por ninguna otra Implicante de F

* Mintérmino distinguido de F:

Un mintérmino de F es distinguido si sólo es cubierto por una sola Implicante Prima

* Implicante prima esencial de F:

Una IP de F es esencial si cubre a algún mintérmino distinguido

00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 F 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 F a·b·d es I, pero no IP: a·b·d a·b 1 : mint. distinguido IPs esenciales

(47)

FC

Expresión suma de productos óptima

TEOREMA:

La expresión suma de producto óptima de una función F se obtiene sumando-OR un conjunto de implicantes primas (IPs) de F de forma que:

1. Contenga al menor número de IPs que cubran completamente a F 2. Contengan el menor número de literales

PROPIEDADES

* Todas las IPs esenciales están en la expresión suma de producto óptima

(48)

FC

Expresión producto de sumas óptima

* Es una extensión dual de lo referido para la suma de productos: 1

0; sumas

productos

Implicante

Implicada [informalmente, implicantes de 0’s]

* Los otros conceptos son comunes: agrupaciones de celdas, IP esencial, expresión mínima,...

Expresión óptima

(49)

FC

Procedimiento mediante mapas de Karnaugh

* Sobre el mapa-K, seleccionar todas las IP’s esenciales

* Seleccionar el menor número de IP’s para cubrir la función, eligiendo para ello las de mayor orden

* Escribir la expresión sp resultante

∗∗∗∗∗ No dibujar todas las IP’s, sino sólo las que se necesiten

* Ejemplo: F = Σ (0, 2, 3, 4, 5, 10, 11, 13, 14, 15) 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 F 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 F

F = a·c + b·c + a·c·d + b·c·d

(50)

FC

Realizaciones dos niveles

Las realizaciones en 2 niveles tienen muchas estructuras distintas. Las básicas son: 1. Cubriendo los 1’s de F: F = Fsp = P1 + P2 + P3 + ... ; con Pn = x · y · ...

Estructuras AND-OR; NAND-NAND; AND-wiredOR

2. Cubriendo los 0’s de F: F = Fps = S1 · S2 · S3 · ... ; con Sn = x + y + ... Estructuras OR-AND; NOR-NOR; OR-wiredAND

Siendo G = F (los 1’s de G son los 0’s de F y los 0’s de G son los 1’s de F): 3. Obteniendo Gsp (cubrir los 0’s de F como si fueran implicantes de 1’s):

F = NOT (G) Estructuras AND-OR-INV (AOI), AND-NOR, NAND-AND 4. Obteniendo Gps (cubrir los 1’s de Fcomo si fueran implicadas -implicantes de 0’s-):

(51)

FC

FUNCIONES INCOMPLETAMENTE ESPECIFICADAS

Las celdas Φ se usan como más conviene:

∗∗ Se incluyen para formar las agrupaciones de mayor orden ( con más celdas) ∗∗ No hay que cubrirlas (aunque puede hacerse)

Ejemplo: F = Σ (1, 13, 14, 15) + d(5, 8, 12) 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 0 0 - -1 - 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 F

Fsp = a·b + a·c·d5 y 12 se hacen 1

Fps = (a+c)·(c+d)·(a+b)8 y 12 se hacen 0

(52)

FC

CUESTIONES FINALES

Realización de funciones de múltiples salidas

* Las funciones de múltiple salida dependen de las mismas variables. Los circuitos tienen varias

1.- Cada función se optimiza por separado

2.- Si resultan implicantes comunes, hay que compartirlas

...

... ...

... ...

salidas que dependen de las mismas entradas.

Se ahorran puertas compartiendo implicantes

** ¿Qué hacer? Usaremos el método aproximado siguiente:

... 00 01 11 10 F ab c 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 00 01 11 10 G ab c 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 F G b c a a >1 & >1

(53)

FC

Eliminación de las restricciones de único rail, fan-in y fan-out

Siempre se obtiene la forma sp/ps mínima y se corrige sobre ese circuito

Único rail:

Se usa un INV para x

x x x

Fan-in limitado Fan-out limitado

Se usan buffers Se asocian puertas para formar

una del mismo tipo lógico:

Asociativas (AND, OR):

...

No-asociativas (NAND, NOR): Hay que formar el circuito en

cada caso

& &

(54)

FC

Realizaciones con Circuitos Integrados SSI/MSI

Los circuitos integrados comerciales SSI/MSI tienen varias puertas del mismo tipo: Por ejemplo: el CI 74’00 tiene 4 puertas NAND de 2 entradas

Si, p. ej. sólo se utilizan dos NAND-2, sobrarán otras dos puertas (el 50% del CI)

∗∗ Hay que buscar reutilizar las puertas de los CI’s, esto es, hacer el mayor número de operaciones con las puertas de los CI’s que se hayan utilizado ya

Ejemplo: En único rail F = a·b + a·c a b c 1 F & & & & ¼ 7400 ¼ 7400 ¼ 7400 ¼ 7400 Sólo un 7400

(55)

FC

Otras formas de obtener las expresiones óptimas

Los mapas-K sólo son útiles para hacer a mano funciones de pocas variables (<6)Las formas sp/ps se pueden obtener mediante otros procedimientos como:

1.- Método Tabular o de Quine-McCluskey 2.- Método de Tisson o basado en el consenso

Otras formas en dos niveles universales, como la de Reed-Muller para AND-XORSon muy importantes las formas multiniveles (más de 2 niveles):

∗∗ Formas suma de productos de sumas [de productos de sumas de...]

∗∗ Formas productos de sumas de productos [de sumas de productos de...] ∗∗ Con sólo NAND (o sólo NOR), incluso con fan-in limitado

Referencias

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