Hardware Digital

Un sistema digital es cualquier dispositivo destinado a la generación, transmisión, procesamiento y almacenamiento de señales digitales.

Una señal digital corresponde a magnitudes físicas limitadas a tomar sólo unos determinados valores discretos.
Por ejemplo, el interruptor de la luz (señal: resistencia eléctrica) - sólo puede tomar dos valores: 0 (muy pequeña) o 1 (muy grande)
Losordenadores digitales usan lógica de dos estados: la corriente pasa o no pasa por los componentes electrónicos del ordenador.
Para el análisis y la síntesis de sistemas digitales binarios se utiliza como herramienta el álgebra de Boole

Los sistemas digitales pueden ser de dos tipos:

Sistemas digitales combinacionales: Son aquellos en los que la salida del sistema sólo depende de la entradapresente. Por lo tanto, no necesita módulos de memoria, ya que la salida no depende de entradas previas.
Sistemas digitales secuenciales: La salida depende de la entrada actual y de las entradas anteriores. Esta clase de sistemas necesitan elementos de memoria que recojan la información de la 'historia pasada' del sistema.
Para la implementación de los circuitos digitales, se utilizan puertas lógicas(AND, OR y NOT). Estas puertas siguen el comportamiento de algunas funciones booleanas.

VHDL es el acrónimo que representa la combinación de VHSIC y HDL, donde VHSIC es el acrónimo de Very High Speed Integrated Circuit y HDL es a su vez el acrónimo de Hardware Description Language.
Es un lenguaje definido por el IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) (ANSI/IEEE 1076-1993)usado por ingenieros para describir circuitos digitales. Otros métodos para diseñar circuitos son la captura de esquemas (con herramientas CAD) y los diagramas de bloques, pero éstos no son prácticos en diseños complejos. Otros lenguajes para el mismo propósito son Verilog y ABEL.
Aunque puede ser usado de forma general para describir cualquier circuito se usa principalmente para programar PLD(Programable Logic Device - Dispositivo Lógico Programable), FPGA (Field Programmable Gate Array), ASIC y similares.
Formas de describir un circuito
Dentro del VHDL hay varias formas con las que podemos diseñar el mismo circuito y es tarea del diseñador elegir la más apropiada.
* Funcional: Describimos la forma en que se comporta el circuito. Esta es la forma que más se parece a los lenguajes desoftware ya que la descripción es secuencial. Estas sentencias secuenciales se encuentran dentro de los llamados procesos en VHDL. Los procesos son ejecutados en paralelo entre sí, y en paralelo con asignaciones concurrentes de señales y con las instancias a otros componentes.
* Flujo de datos: describe asignaciones concurrentes (en paralelo) de señales.
* Estructural: se describe elcircuito con instancias de componentes. Estas instancias forman un diseño de jerarquía superior, al conectar los puertos de estas instancias con las señales internas del circuito, o con puertos del circuito de jerarquía superior.
* Mixta: combinación de todas o algunas de las anteriores.
En VHDL también existen formas metódicas para el diseño de máquinas de estados, filtros digitales, bancosde pruebas etc.
[editar] Secuencia de diseño
El flujo de diseño de un sistema podría ser:
* División del diseño principal en módulos separados. La modularidad es uno de los conceptos principales de todo diseño. Normalmente se diferencia entre dos metodologías de diseño: top-down y botton-up. La metodología top-down consiste en que un diseño complejo se divide en diseños más sencillos que sepuedan diseñar (o describir) más fácilmente. La metodología botton-up consiste en construir un diseño complejo a partir de módulos, ya diseñados, más simples. En la práctica, un diseño usa generalmente ambas metodologías.
* Entrada de diseños, pueden usarse diversos métodos tal como VHDL como se vió anteriormente.
* Simulación funcional, es decir, comprobaremos que lo escrito en el...