Diagrama de tiempo

Diagrama de tiempo

Sistemas digitales y periféricos

Empezar

Marco Antonio Castillo Cruz 010670345

Introducción

Los diagramas de tiempo son gráficos que muestran cómo cambian las señales en un sistema digital con el paso del tiempo. Ayudan a entender cómo funcionan componentes como flip-flops y contadores, y permiten ver si las señales interactúan correctamente. Son útiles para detectar problemas de sincronización y asegurarse de que los circuitos digitales funcionen bien.

ÍNDICE

Algebra booleana

Compuertas lógicas

Sistemas digitales

Diagramas de tiempo

Bibliografías

Sistemas digitales y aplicación en memorias digitales

La memoria en los sistemas digitales es crucial porque permite almacenar y recuperar información. Hay dos tipos de memorias: volátiles y no volátiles. Las volátiles pierden la información cuando se apaga el sistema, mientras que las no volátiles mantienen los datos incluso después de apagar el dispositivo.

• Memorias Volátiles:
• RAM (Random Access Memory): Permite leer y escribir datos rápidamente, pero los datos se pierden cuando se apaga el sistema.
• SRAM (Static RAM): Mantiene los datos mientras haya energía y no necesita refrescarse.
• DRAM (Dynamic RAM): Almacena datos en condensadores que necesitan refrescarse constantemente.
• Memorias No Volátiles:
• ROM (Read-Only Memory): Solo se puede leer, no modificar fácilmente, aunque hay versiones reprogramables como la EEPROM.
• Memorias Flash: Se usan en dispositivos como USB y SSDs, y no pierden la información cuando se apagan.

Compuertas lógicas y aplicación en memorias digitales

Las compuertas lógicas son esenciales en el diseño de memorias digitales, ya que permiten crear estructuras que almacenan y manipulan bits de información. Aquí te explico algunas aplicaciones clave:

Aplicaciones de Compuertas Lógicas en Memorias

• Flip-flops: Son circuitos secuenciales que almacenan un bit de información. Están formados por compuertas lógicas (como NAND o NOR) que mantienen el estado de un bit hasta que una señal de control lo cambie.
• Celdas de Memoria en SRAM: Cada celda de SRAM está formada por un flip-flop, utilizando compuertas NOR o NAND que mantienen el valor de un bit hasta que se modifique.
• Circuitos de Decodificación de Dirección: En memorias como DRAM o ROM, las compuertas lógicas se usan para decodificar direcciones y seleccionar la celda de memoria correc
• ta. Operaciones de Lectura y Escritura: Las compuertas lógicas controlan cómo se leen y escriben los datos en las celdas de memoria, como en la memoria flash, donde ayudan a gestionar la escritura en celdas de memoria no volátil.

• AND: La salida es 1 solo si todas las entradas son 1.
• OR: La salida es 1 si al menos una de las entradas es 1.
• NOT: La salida es el complemento de la entrada (inversión).
• NAND: Es la inversa de AND.
• NOR: Es la inversa de OR.
• XOR: La salida es 1 si el número de entradas 1 es impar.
• XNOR: La salida es 1 si el número de entradas 1 es par.

Aplicación del Álgebra Booleana en Memorias Digitales

AND: A⋅BA⋅B OR: A+BA+B NOT: A‾A XOR: A⊕BA⊕B NAND y NOR: Son las operaciones inversas de AND y OR, respectivamente.

Es una rama de las matemáticas que trabaja con variables que toman solo dos valores posibles: 0 (falso) o 1 (verdadero). El álgebra booleana se utiliza para simplificar las operaciones lógicas y diseñar circuitos digitales

El álgebra booleana

Operaciones fundamentales

• Diseño de circuitos de almacenamiento

• Control de acceso a la memoria

Álgebra booleana en memorias digitales

• Oprimización de circuitos lógicos

• Generación de funciones de memoria

• Verificación de la integridad de datos

Diagramas de tiempo

Los diagramas de tiempo son representaciones gráficas que muestran cómo varían las señales digitales a lo largo del tiempo. Estos diagramas son fundamentales en el análisis y diseño de sistemas digitales, ya que permiten observar las relaciones temporales entre las señales y cómo se comportan en distintos momentos.

Periodo de bit

Reloj

Representación

Ejes

Señales

Ondas

Análisis de cómo funcionan los sistemas digitales usando diagramas de tiempo.

Bibliografías

• Mano, M. M., & Kime, C. R. (2013). Fundamentos de diseño lógico y de computadoras (3ra ed.). Pearson.
• Floyd, T. L. (2009). Fundamentos de sistemas digitales (9ª ed.). Pearson Educación.
• Tocci, R. J., Widmer, N. S., & Moss, G. L. (2007). Sistemas digitales: Principios y aplicaciones (10.ª ed.). Pearson Educación.

Marco Antonio Castillo Cruz 010670345

• Visualización de relaciones temporales: Los diagramas de tiempo muestran como interactúan las señales digitales con el paso del tiempo
• Momentos de activación: Cuándo una señal se activa (cambia a alto) y como afecta a las demas señales
• Condiciones de sincronización: Ayuda a verificar si las eñales estan bien sincronizadas, lo cual es esencial para que el circuito funcione bien
• Identificación de tiempos de retardo: Los diagramas permiten ver el restraso entre las señales
• Retardo de propagación: El tiempo que tarda una señal en cambiar y afectar otras señales
• Tiempos de configuración y estable: Ayuda a saber cuánto tiempo necesita las señales para estabilizarse antes y después de un cambio
• Verificación de condiciones de operación: Permite verificar que el ciruito esté funcionando como debe
• Condiciones de habilitación: si una señal necesita estar alta para que otra operacion ocurra, se puede ver en el diagrama
• Secuencias de operación: ver si las operaciones se están realizando en el orden correcto
• Detección de errores: Compara el comportamiento real de las señales con lo esperado, lo que ayuda a detectar errores.
• Desviación de comportamiento: silas señales no se alinean correctamente, puede haber problemas en el diseño
• Análisis de fallos: Ayuda a identificar los fallos como los problemas de sincronización o condiciones de carrera
• Optimización del diseño: Los diagramas permiten mejorar el diseño de los circuitos
• Ajuste de tiempos de señales: mejora la eficiencia y renimiendo del sistema ajustando los tiempos de señales
• Reducción de complejidad: Ayuda a simplificar el circuito y reducir el número de compuertas necesarias
• Simulación y verificación: Antes de construir un circuito, se puede simular los diagramas para verificar el funcionamiento
• Prevenir errores: identificar problemas antes de la fabricacion para evitar costosos errores
• Asegurar el funcionamiento correcto: validar que el sistema funcionará como se espera una vez que este construido

• Horizontal (tiempo): Este eje representa el tiempo, dividido en intervalos o ciclos, que pueden corresponder a ciclos de reloj, permitiendo analizar el comportamiento de las señales en diferentes momentos.

• Vertical (Niveles lógicos): Este eje representa los niveles lógicos de las señales, generalmente ALTO (1) y BAJO (0), utilizando dos niveles para indicar estos estados.

En un diagrama de tiempo, varias señales se representan alineadas verticalmente, lo que permite observar su relación temporal y entender la lógica de un circuito.

Representación de Señales:

• Cada señal lógica se representa como una línea horizontal que alterna entre los niveles ALTO y BAJO.
• ALTO (1): Parte superior del diagrama.
• BAJO (0): Parte inferior del diagrama.
• Transiciones: Los cambios de estado se indican con transiciones verticales en la línea.
• Cambio Ascendente: Cambio de BAJO (0) a ALTO (1).
• Cambio Descendente: Cambio de ALTO (1) a BAJO (0).