Diseño Lógico

Semestre:

2°

Fecha de elaboración:

Octubre de 2013

Fecha de revisión:

Mayo de 2014

Elaborado por:

Gabriela Corkidi Blanco

Ciclo de formación:

Básico

Área curricular:

Ciencias Básicas

Tipo de unidad:

Teórica

Carácter de unidad:

Obligatoria

Clave:

DL01FB050010

Créditos:

10

Semestre:

2°

Horas Teoría:

5

Horas Práctica:

0

Programas académicos en los que se imparte:

Licenciatura en Ciencias Áreas terminales en Matemáticas, Física, Bioquímica y Biología Molecular, y Ciencias Computacionales y Computación Científica

Prerrequisitos:

Ninguno.

Antecedentes Recomendadas:

Ninguna

Consecuentes Recomendadas:

  • Arquitectura de Sistemas de Cómputo

Presentación de la unidad de aprendizaje:

Esta unidad de aprendizaje presenta una introducción a los circuitos electrónicos digitales; estos circuitos constituyen la base de toda computadora digital. Esta UA es requisito para la Unidad de Aprendizaje de Arquitectura de Sistemas de Cómputo, donde se presentan con mayor detalle los componentes de una computadora.

Propósito de la unidad de aprendizaje:

Comprender los conceptos básicos del diseño de circuitos lógicos y su importancia en el diseño de la arquitectura de la computadora; utilizar expresiones matemáticas para describir funciones combinatorias simples y circuitos secuenciales. Diseñar un circuito simple utilizando circuitos lógicos y las herramientas matemáticas para la simplificación de fórmulas lógicas.

Competencias profesionales:

Contribuye en la construcción de modelos computacionales, a partir de situaciones reales.

Contribución al perfil de egreso:

La unidad de aprendizaje aporta al perfil del egresado la capacidad para integrarse en ambientes industriales, así como profesional en los equipos de desarrollo e innovación.

Secuencia temática:

  1. I Computadoras digitales y representación de la información.
    1. Sistemas numéricos: representación de números base r, descripción de los sistemas numéricos decimal, binario, octal y hexadecimal, conversión entre números de bases diferentes, operaciones aritméticas con números base (suma, resta, multiplicación y división), sustracción por complemento (r y r-1).
    2. Códigos: código ASCII, binario decimal codificado (BCD), códigos de detección de error tales como la utilización de un bit de paridad.
  2. II Lógica combinatoria.
    1. Sistemas numéricos: representación de números base r, descripción de lógica binaria y compuertas: equivalentes eléctricos, compuertas AND, OR y NOT, tablas de verdad, diagramas de tiempos.
    2. Álgebra booleana bivalente: identidades básicas, manipulación algebraica, complemento de una función, suma de términos mínimos, producto de términos máximos.
    3. Conversión entre formas canónicas, suma de productor SOP, producto de sumas POS.
    4. Mapas de Karnaugh: simplificación de funciones booleanas utilizando los mapas de Karnaugh de 2, 3 y 4 variables, condiciones "no importa".
    5. Compuertas universales NAND y NOR: descripción de las compuertas NAND y NOR, conversión de circuitos para utilizar compuertas NAND y NOR, implementación de circuitos en 2 niveles y circuitos multinivel.
    6. Compuertas OREX: función PAR e IMPAR, generación y verificación de paridad.
    7. 2.7 Introducción a HDL (Hardware Description Language).
  3. III Diseño lógico combinatorio.
    1. Diseño jerárquico: introducción al diseño de circuitos lógicos combinatorios, simulación lógica.
    2. Circuitos modulares: decodificadores, expansión de decodificadores, implementación de circuitos con decodificadores, codificadores, multiplexores, implementación de circuitos con multiplexores.
    3. Diseño de circuitos aritméticos: medio sumador, sumador completo, sumador binario de rizo, sumador de acarreo en prospectiva, sustractores binarios y multiplicadores binarios.
    4. 3.4 HDL para circuitos combinatorios.
  4. IV Circuitos secuenciales.
    1. Circuitos modulares secuenciales: funcionamiento y diagramas de tiempos de los seguros (SR y D) y Flip-Flops (JK, D y T), entradas directas asíncronas PRESET y CLEAR y tabla de características.
    2. Análisis de circuitos secuenciales: ecuaciones de entrada, tablas de estado, modelos Mealy y De Moore.
    3. Análisis con Flip-Flops JK, D, T y diagramas de estado lógico.
    4. Diseño de circuitos secuenciales: secuenciadores, tablas de excitación, diseño con Flip-Flops JK, D y T.
    5. Ejemplos de diseño: máquina distribuidora de refrescos, robot y contadores.
    6. HDL para circuitos secuenciales.
  5. V Memoria y circuitos lógicos programables.
    1. Memoria de acceso aleatorio (RAM): descripción de una RAM, operaciones de escritura y lectura, detección y corrección de errores en RAM usando el código de Hamming.
    2. Memorias de sólo lectura (ROM): descripción, programación, tipos de ROM e implementación de circuitos lógicos con ROMs.
    3. Dispositivo de lógica programable (PLD): descripción, configuraciones básicas, arreglo de lógica programable (PLA) y lógica de arreglo programable (PAL).

Criterios de Evaluación:

  • Exámenes parciales: 75%
  • Participación en clase: 2.5%
  • Realización de práctica: 15%
  • Asistencia: 2.5%
  • Otra (especifique): Tareas: 5%

Bibliografía básica:

  • Mano, M. Morris y Ciletti, Michael D. 2013. Digital design, with an introduction to the verilog HDL. 5a edición. Ed. Pearson.
  • Nelson, Víctor P., Nagle, H. Troy, Carrol, Bill D. y Irwin, J. Davis. 1996. Análisis y diseño de circuitos lógicos. Ed. Prentice Hall.

Bibliografía complementaria:

  • Mano, M. Morris. Lógica digital y diseño de computadoras. Ed. Prentice Hall.
  • Mano, M. Morris. Ingeniería computacional, diseño de hardware. Ed. Prentice Hall.