Arquitectura de Computadores

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1 Arquitectura de Computadores
Pontificia Universidad Católica de Chile Escuela de Ingeniería Departamento de Ciencia de la Computación Arquitectura de Computadores Clase 3 Circuitos Combinacionales IIC 2342 Semestre Rubén Mitnik

2 Objetivos Objetivos Que són: Sumador ALU Compuertas Lógicas
Capítulo 2 : Sistemas digitales Objetivos Que són: Compuertas Lógicas Circuitos Digitales Circuitos Combinacionales Usos Configuraciones típicas Sumador ALU R.Mitnik Arquitectura de Computadores

3 Índice 2.1 Algebra Booleana 2.2 Circuitos Combinacionales 2.3 ALU
Capítulo 2 : Sistemas digitales 2.1 Algebra Booleana 2.2 Circuitos Combinacionales 2.3 ALU 2.4 Flip-Flops, Registros y Circuitos de Memoria R.Mitnik Arquitectura de Computadores

4 Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales Los operadores lógicos de Boole se pueden implementar eléctricamente mediante circuitos. 0 : voltaje bajo (ej. 0 volts). 1 : voltaje alto (ej. 5 volts). Ej. Circuito AND entrega como salida un voltaje alto sólo cuando sus entradas son voltajes altos. Los circuitos que implementan los operadores lógicos se denominan compuertas lógicas. Explicar que cada uno de los operadores de boole se puede implementar mediante un circuito electrónico. Dibujar nubecitas en el pizarrón para ejemplificar dos entradas y una salida como cualquier compuerta lógica R.Mitnik Arquitectura de Computadores

5 Compuertas Lógicas Símbolo NOT Símbolo AND Símbolo OR Símbolo XOR
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales Símbolo NOT Símbolo AND Símbolo OR Símbolo XOR R.Mitnik Arquitectura de Computadores

6 Compuertas Lógicas Símbolo NAND Símbolo NOR
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales Símbolo NAND Símbolo NOR R.Mitnik Arquitectura de Computadores

7 Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales Estas compuertas se pueden combinar para crear circuitos digitales. Por ej x y z xy yz w 1 y x w Explicar el circuito en detalle, desmenuzandolo y armandolo en el pizarrón de a un componente z R.Mitnik Arquitectura de Computadores

8 Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales Circuitos Digitales Se denominan circuitos digitales a todos los circuitos eléctricos cuyas entradas y salidas pueden tomar uno de dos valores posibles. R.Mitnik R.Mitnik 8 Arquitectura de Computadores Arquitectura de Computadores

9 Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales Circuitos Combinacionales Se denominan circuitos combinacionales a todos los circuitos digitales cuya sálida depende exclusivamente de las entradas. R.Mitnik R.Mitnik 9 Arquitectura de Computadores Arquitectura de Computadores

10 Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales Ej. Enable E s1 s2 1 x y Dibujar la tabla del AND en el pizarrón para explicar el caso de 0 AND x y R.Mitnik Arquitectura de Computadores

11 Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales Ej. Mux de 1 bit A s1 s2 y 1 x A s y 1 x R.Mitnik Arquitectura de Computadores

12 Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales Ej. Negador Condicional N s1 s2 x y 1 R.Mitnik Arquitectura de Computadores

13 Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales Multiplexor Recibe múltiples señales de entrada y selecciona una como salida. R.Mitnik Arquitectura de Computadores

14 Multiplexor 4 x 1 MUX s1 s0 I0 I0 I1 1 F I2 2 I3 3
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales 4 x 1 MUX s1 s0 I0 I0 I1 1 F I2 2 I3 3 R.Mitnik Arquitectura de Computadores

15 Multiplexor 4 x 1 MUX s1 1 1 s0 I0 I1 I1 1 F I2 2 I3 3
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales 4 x 1 MUX s1 1 1 s0 I0 I1 I1 1 F I2 2 I3 3 R.Mitnik Arquitectura de Computadores

16 Multiplexor 4 x 1 MUX 1 s1 2 s0 I0 I1 1 F I2 I2 2 I3 3
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales 4 x 1 MUX 1 s1 2 s0 I0 I1 1 F I2 I2 2 I3 3 R.Mitnik Arquitectura de Computadores

17 Multiplexor 4 x 1 MUX 1 s1 3 1 s0 I0 I1 1 F I2 2 I3 I3 3
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales 4 x 1 MUX 1 s1 3 1 s0 I0 I1 1 F I2 2 I3 I3 3 R.Mitnik Arquitectura de Computadores

18 Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales Decodificador Recibe n señales que representan un número i en binario (i<2n). Entrega 2n salidas, donde sólo la i-esima tiene valor 1. R.Mitnik Arquitectura de Computadores

19 Decodificador Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales 1 2 3 4 5 6 7 1 s2 1 s1 s0 R.Mitnik Arquitectura de Computadores

20 Decodificador Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales 1 2 3 4 5 6 7 1 s2 1 s1 s0 R.Mitnik Arquitectura de Computadores

21 Decodificador Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales 1 2 3 4 5 6 7 1 s2 1 s1 s0 R.Mitnik Arquitectura de Computadores

22 Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales Sumador R.Mitnik Arquitectura de Computadores

23 Sumador FA Cin 4 bits A0 A1 S0 sumando A2 S1 suma A3 S2 S3 B0 B1 Cout
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales Cin FA 4 bits A0 A1 S0 sumando A2 S1 suma A3 S2 S3 B0 B1 Cout sumando B2 B3 R.Mitnik Arquitectura de Computadores

24 Sumador ¿Cómo podemos construir un sumador de 8 bits? FA FA A7-4 B7-4
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales ¿Cómo podemos construir un sumador de 8 bits? A7-4 B7-4 A3-0 B3-0 Cin Cin FA 4 bits FA 4 bits Cout Cout S7-4 S3-0 R.Mitnik Arquitectura de Computadores

25 Índice 2.1 Algebra Booleana 2.2 Circuitos Combinacionales 2.3 ALU
Capítulo 2 : Sistemas digitales 2.1 Algebra Booleana 2.2 Circuitos Combinacionales 2.3 ALU 2.4 Flip-Flops, Registros y Circuitos de Memoria R.Mitnik Arquitectura de Computadores

26 ALU Capítulo 2 : Sistemas digitales – ALU Una ALU o Unidad Aritmética Lógica es un circuito digital capaz de realizar las siguientes operaciones: Operaciones aritméticas como adición, substracción, etc Operaciones lógicas como OR, AND, etc entre dos números. Operaciones de desplazamiento Shift, Rotate A0-n B0-n R0-n s0 s1 s2 ALU CC z s c ov Utilizando los circuitos combinacionales que ya vimos, junto con otros, podemos construir un circuito digital capaz de realizar las operaciones señaladas. A este circuito se le denomina ALU (Arithmetic and Logic Unit) R.Mitnik Arquitectura de Computadores

27 ALU ALU Los bit S0, S1, S2 permiten seleccionar la operación.
Capítulo 2 : Sistemas digitales – ALU Los bit S0, S1, S2 permiten seleccionar la operación. El resultado de la operación corresponde a los bits R0 a Rn A0-n B0-n R0-n s0 s1 s2 ALU CC z s c ov R.Mitnik Arquitectura de Computadores

28 Condition Codes Capítulo 2 : Sistemas digitales – ALU Condition Codes: almacenan información adicional sobre el resultado de la operación. A0-n B0-n R0-n s0 s1 s2 ALU CC z s c ov z : vale 1 si el resultado fue 0. s: vale 1 si el resultado fue negativo. c: vale 1 si hubo carry, es decir, el resultado de la operación fue mayor al máximo número representable. ov: vale 1 si hubo overflow. Muy similar a carry pero para operaciones con signo. Explicar que : Z se puede implementar como un NOR de todo el resultado S equivale al bit más significativo (bit de signo) R.Mitnik Arquitectura de Computadores

29 Resumen Compuertas Lógicas Circuitos Combinacionales ALU Resumen
Capítulo 2 : Sistemas Digitales Resumen Compuertas Lógicas Circuitos Combinacionales Multiplexor – Decodificador – Sumador ALU Funcionalidades Condition Codes R.Mitnik Arquitectura de Computadores