Fpga

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN JUAN

Facultad de Ingeniería
Departamento de Electrónica y Automática

Microprogramación

Autor: Dr. Ing. Armando D. Assandri

Versión 3.0 - 2008

1. INTRODUCCIÓN
Existen diversos métodos para implementar las funciones de próximo estado y de salida de
una Máquina de Estados Finitos (MEF), sea ésta de tipo Moore o Mealy. Siguiendo el método
tradicional,que recibe el nombre de lógica aleatoria o cableada, se usan compuertas lógicas
para implementar dichas funciones booleanas (ver la Figura 1.1). Estas ecuaciones se obtienen
por minimización de las funciones booleanas utilizando alguno de los métodos descritos en la
bibliografía.

Figura 1.1 – Implementación tradicional de una MEF.
Siguiendo la evolución de la tecnología de los circuitosintegrados digitales, se desarrollaron
otros métodos para implementar la lógica de próximo estado y de salida de las MEFs. Entre
ellos se pueden mencionar el método del contador de salto, basado en tecnología MSI. En
este método se utiliza un contador binario para implementar el registro de estado de la MEF y
multiplexores, decodificadores y/o compuertas lógicas para implementar las funciones decontrol del contador, de la dirección de salto y de salida (ver la Fig. 1.2).
Estos dos métodos permiten realizar las implementaciones más rápidas de una MEF a costa de
perder flexibilidad. Como cada diseño requiere de conexiones específicas de acuerdo a las
ecuaciones obtenidas, una vez terminado el proyecto resulta bastante complicado introducir
modificaciones o ampliaciones al circuito. Enel caso que se encuentren problemas en el diseño una vez que se ha lanzado el producto al mercado, cualquier cambio llega hasta el nivel del
circuito impreso, con un costo bastante alto en la reingeniería.
Otro método para implementar las MEF, denominado lógica programada o microprogramación, se basa en aprovechar la capacidad de las memorias de lectura (ROMs) para realizar
funcionescombinacionales (ver la Fig. 1.3). En este caso no se realiza minimización alguna y
en la ROM simplemente se carga la tabla de verdad de las funciones de próximo estado y de
salida. Si bien el circuito resulta algo más lento que los casos mencionados anteriormente, se
tiene la gran ventaja que los diseños son más fáciles de depurar, modificar y ampliar.

1

Entradas

Lógica de Control del
ContadorLógica del Estado de Salto

Limpiar
Cargar

Registro de Estado
Contador Sincrónico

Contar
Reloj

Lógica de Salida

Salidas

Figura 1.2 – Implementación de una MEF con un contador de salto.
E1

A0

D0

S1

E2

A1

D1

S2

D2

S3

Q

A2
D3

S4

D4

S5

Entradas

D

X0

Q

A3

Q

D

A4

X1

Salidas

PROM

D5
D

X2

D6Próximo
Estado

D7
D

Q

A5

D8

X3
Reloj

Figura 1.3 – Implementación de una MEF por microprogramación.
Este método de diseño de las MEFs fue propuesto por M. V. Wilkes en 1951 y fue ampliamente utilizado para el diseño de la mayor parte de las computadoras y controladores de periféricos hasta la aparición del microprocesador. Un microprocesador, a su vez, es una máquinamicroprogramada en la mayoría de los casos. Lo que se hizo en los ‘70s fue integrar en un
solo chip, la Unidad Aritmético Lógica (ALU), los registros generales y específicos, el camino de datos (datapath) y la unidad de control. En una arquitectura de procesamiento clásica
tipo CISC (Computadora con Conjunto de Instrucciones Complejo), la unidad de control casi
siempre es una MEF microprogramada. Laejecución de una instrucción de máquina (también
llamada macroinstrucción) desencadena una serie de microinstrucciones que están almacena-

2

das en la memoria de la unidad de control, y que tienen como resultado final la operación que
se quiere realizar.
Debido a que el diseño se transformó en el almacenamiento de unos y ceros en una memoria,
recibió el nombre de lógica programada (o...