7 Sistemas Combinacionales

ELO211: Sistemas Digitales
Tomás Arredondo Vidal
1er Semestre – 2006
Este material está basado en:
ˆ textos y material de apoyo:

Contemporary Logic Design 1st / 2nd edition. Gaetano

Borriello and Randy Katz. Prentice Hall, 1994, 2005
ˆ material del curso ELO211 del Prof. Leopoldo Silva
ˆ material en el sitio http://es.wikipedia.org

7: Combinacionales

1

7-Sistemas Combinacionales
7.1Introducción
7.2 Multiplexores, Demultiplexores,
Decodificador
7.3 PLAs, PALs, ROMs
7.4 FPGAs
7.5 HDLs

7: Combinacionales

2

Introducción: Componentes básicos
Transistores se integraron en compuertas (1960s)
ˆ Catálogos de compuertas comunes (1970s)
ˆ





TI Logic Data Book
listas de los típicos paquetes de chips y sus caracterizaciones
(retardos, consumo)
paquetes típicos en chips de 14 pins
• 6inversores, 4 compuertas NANDS, 4 compuertas XOR

ˆ

Cambios (rediseños) a estos diseños son difíciles de
hacer



Hay que reconectar partes o puede necesitar mas
componentes
se diseñaba con compuertas extras en cada placa por si fuera
necesario usarlas
7: Combinacionales

3

Introducción: Bloques multi-uso
Hoy muy pocos de estas chips se utilizan
ˆ Pero, bibliotecas de estas compuertas se usanpara
diseñar nuevos chips
ˆ




ˆ

se reutilizan las compuertas ya caracterizadas
las compuertas no existen en inventario se crean a medida
que se van necesitando

Hoy se usan componentes de lógica programable


se gana en flexibilidad



tiempos mas cortos de diseño



mas difícil de analizar en términos de compuertas especificas



se analiza usando bloques multi-uso mas grandes
7:Combinacionales

4

7-Sistemas Combinacionales
7.1 Introducción
7.2 Multiplexores, Demultiplexores,
Decodificadores
7.3 PLAs, PALs, ROMs
7.4 FPGAs
7.5 HDLs

7: Combinacionales

5

Mux/Demux
ˆ Se usan para conectar y rutear

A

Y

B

Z

ˆ Muchos inputs a un output - multiplexor
ˆ Un input a muchos outputs – demultiplexor
ˆ Se pueden usan para conectar entre diferentes fuentes y

destinos

controlmultiplexor

control

demultiplexor

switch 4x4
7: Combinacionales

6

Mux y demux (cont'd)
ˆ

Uso de multiplexor/demultiplexor en conexiones
multi-punto (como en este sumador)
A0

Sa

A1

B0

B1

MUX

MUX

A

B

Sb

múltiples fuentes de input

Sum
Ss

DEMUX
S0

S1

múltiple destinos de output

7: Combinacionales

7

Multiplexores
ˆ Multiplexores: concepto general


2n data inputs, n inputs decontrol inputs, 1 output



se usan para conectar 2n puntos a un de punto salida



patrón de control binario indexa cual input se conecta al
output
I1 I0 A
Z
A
Z
0
1

Z = A' I0 + A I1

I0
I1

forma funcional
forma lógica
dos formas alternativas
para una tabla de verdad Mux 2:1

0
0
0
0
1
1
1
1

0
0
1
1
0
0
1
1

0
1
0
1
0
1
0
1

0
0
1
0
0
1
1
1

7: Combinacionales

8

Multiplexores (cont'd)
ˆ 2:1mux:

Z = A'I0 + AI1

ˆ 4:1 mux:

Z = A'B'I0 + A'BI1 + AB'I2 + ABI3

ˆ 8:1 mux:

Z = A'B'C'I0 + A'B'CI1 + A'BC'I2 + A'BCI3 +
AB'C'I4 + AB'CI5 + ABC'I6 + ABCI7
2 n -1

ˆ En general: Z = Σ

k=0



I0
I1

(mkIk)

sumatoria de minterms para un 2n:1 Mux

2:1
mux
A

Z

I0
I1
I2
I3

4:1
mux
A B

Z

I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7

8:1
mux

Z

A B C
7: Combinacionales

9

Implementación de multiplexores
usandocompuertas
ˆ 2:1 mux

ˆ 4:1 mux

7: Combinacionales

10

Multiplexores en cascada
ˆ Se pueden implementar multiplexores mas grandes usando

multiplexores mas pequeños en cascada

I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7

8:1
mux

4:1
mux

2:1
mux
4:1
mux

B C

A

Z

implementación
alternativa
I0
I1

2:1
mux

I2
I3

2:1
mux

I4
I5

señales de control B y C simultáneamente seleccionan
I6
una de I0, I1, I2, I3 y unade I4, I5, I6, I7
I7
señal de control A elige cual de los outputs
de los mux’s se envia a Z

2:1
mux

8:1
mux

4:1
mux

Z

2:1
mux
C

A B

7: Combinacionales

11

Multiplexores para implementar funciones
ˆ Un multiplexor 2n:1 puede implementar cualquiera función de n

variables


con las variables usadas como inputs de control y



los inputs de datos con 0 o 1



básicamente, una tabla de...