1_INTRODUCCION_NUMERACION

Sistemas Digitales I

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y

ELECTRONICA

Romero Goytendía, Luis

SISTEMAS DIGITALES I

1.Introducción a los Sistemas Digitales.

2.Sistemas de Numeración y Códigos.

3.Principios de Diseño de Lógica Combinacional.

4.Familias Lógicas.

5.Circuitos Aritméticos y Lógicos para el manejo de datos.

6.Principios de Diseño de Lógica Secuencial.

7.Registros, Contadores, Memorias y PLD’s.

TEMARIO:

2Sistemas Digitales I

Bibliografía:

1. “Diseño Digital-Principios y Practicas” John Wakerly.

2. “Análisis y Diseño de Circuitos Lógicos Digitales” Nelson-Nagle-Carroll-Irwin.

3. “Lógica Digital y Diseño de Computadoras” Morris Mano.

4. “Sistemas Digitales-Principios y Aplicaciones” Ronald Tocci.

5. “Fundamentos de Sistemas Digitales” Thomas Floyd.

6. “Introducción al Diseño Lógico Digital” John P. Hayes.

7. “Conmutación y Diseño Lógico” Hill-Peterson.

8. “Diseño de Sistemas Digitales-un enfoque Integrado” John Uyemura.

9. “Sistemas Digitales” Enrique Mandado.


Sistemas Digitales I 4

Representaciones AnalógicasLas señales analógicas o señales continuas en amplitud son las que varían en función del tiempo, adquiriendo valores dentro de un intervalo continuo.

Representaciones Digitales.Varían entre valores discretos.Las señales digitales son discretas en el tiempo y en amplitud. Son utilizadas en los sistemas modernos de telecomunicaciones ya que son eficientes y efectivas

El mundo digital y el mundo analógico



Ventajas de la digitalización

Sistema Fáciles de Diseñar.Fácil de Almacenar.Mayor Exactitud por representación.Programación de Operaciones. Disminución de Efectos de Ruido.Desarrollo de Circuitos Integrados.


Bits, bytes, palabras

210 bytes = 1,024 bytes = 1 KB (kilobyte)220 bytes = 1,048,576 bytes = 1,024 KB = 1 MB230 bytes = 1,073,741,824 bytes = 1 GB

Representación de cantidades binariasAncho de pulso

Tiempo de subida tr Tiempo de bajada tf

50%

El ancho de pulso es el tiempo entre los puntos

del 50% entre los flancos de subida y de bajada


Análogo - Digital - Análogo

Conversión de señales análogas a digitales.

ADCProcesamiento

DigitalDCA


Conversión Analógica Digital - ADC

Cuantizacion

¿COMO TRABAJA LA VOZ SOBRE IP?

• Captura

• Codificación

• Compresión

• Transmisión

• Descompresión

• Decodificación

• Reproducción


Aplicaciones Digitales DSP

(1960-1970s) DSP limitado a: radar y sonar, medicina y exploración del espacio.

(1980-1990s) La revolución de la microelectrónica causó un gran crecimiento en las aplicaciones de los DSPs.


Aplicaciones de DSPProcesamiento de Imágenes Reconocimiento de Patrones Visión Robótica http://cavr.korea.ac.kr/Aplicaciones Militares Comunicaciones seguras Procesamiento de radar Guía de misilesInstrumentación y control Reducción de ruido Análisis espectralProcesamiento de Audio Reconocimiento de voz Síntesis de vozMedicina Monitoreo de pacientes Procesamiento de señales ECG, EEG, imágenes


SISTEMAS DE NUMERACION Y CODIGOS



rmnn aaaaaaaN ...,... 210121

Notación posicional

Notación polinomial

1n

mi

iiraN

SISTEMAS DE NUMERACION


Nombre Decimal Binario Octal Hexadecimal

Base 10 2 8 16

Dígitos 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

0,1 0,1,2,3,4,5,6,7

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F

Primeros 0 0 0 0

números 1 1 1 1

2 10 2 23 11 3 34 100 4 45 101 5 56 110 6 67 111 7 78 1000 10 89 1001 11 910 1010 12 A11 1011 13 B12 1100 14 C13 1101 15 D14 1110 16 E15 1111 17 F


Conversión de base r a decimal

Conversión de decimal a base r

9,6875 a binario


Números en base octal (ocho)

Números en base hexadecimal (dieciséis)

Representación de números con signoEl signo de los números almacenados bajo los sistemas digitales se especifica mediante un dígito llamado bit de signo, que por lo general se coloca en la posición más significativa (extrema izquierda) de los dígitos del número. Los números positivos se indican con un digito de signo igual a cero, y los negativos, con un digito de signo distinto de cero (para el caso binario 1).


Números en magnitud y signo

Se puede escribir un número con signo, en el formato magnitud y signo como sigue:

N=(san-1...a0,a-1...a-m)r

Donde s = 0 si N es positivo y s = r-1 si N es negativo.

Sistemas numéricos complementarios

En estos sistemas digitales, los números positivos se representan de la misma manera que en un sistema con magnitud y signo mientras que los números negativos se representan como el complemento del número positivo correspondiente.


a) Complemento a la base

El complemento a una base [N]r de un número (N)r dado, se define como:

[N]r = rn - (N)r

El complemento a 2 es un caso particular para números binarios.

[N]2 = 2n - (N)2

El complemento a 2 tiene una única representación del cero, y se tiene un número negativo extra (-2n-1) el cual no tiene una contra parte positiva.


b) Complemento a la base disminuida

El complemento disminuido a una base [N]r-1 de un número (N)r se define como:

[N]r-1 = rn - (N)r - 1

El complemento a uno es un caso particular del complemento disminuido a una base para los números binarios (r = 2) y está dado por:

[N]2-1 = 2n - (N)2 - 1

En este caso hay dos representaciones del cero.


OPERACIONES ARITMÉTICAS

a) Suma y resta de números no decimales

Cin o bin x y Cout S bout d

0 0 0 0 0 0 0

0 0 1 0 1 1 1

0 1 0 0 1 0 1

0 1 1 1 0 0 0

1 0 0 0 1 1 1

1 0 1 1 0 1 0

1 1 0 1 0 0 0

1 1 1 1 1 1 1


CODIGOS NUMERICOS Y DE CARACTERES

Los códigos numéricos sirven para representar números con fines de procesamiento y de almacenamiento. Los números de punto fijo y de punto flotante son ejemplos de estos códigos.Números de punto fijo: Se utilizan para representar ya sea enteros con signo o bien fracciones con signo. En ambos casos se usan los sistemas de magnitud y signo, de complemento a dos o de complemento a uno para representar los valores con signo.


Números de punto flotante: Tienen una forma similar a los números escritos en notación científica en general:

N=M x rE

Donde M, la mantisa o significando, es un número de punto fijo que contiene los dígitos significativos de N y E, el exponente o característica, es un entero de punto fijo.

Código binario natural

Códigos binarios, continuos y cíclicos



Códigos de caracteres y otros códigos: Con frecuencia es necesario representar la información como cadena de caracteres alfabéticos o numéricos. Por lo que se han desarrollado muchos códigos de caracteres tales como:

Decimal codificado en binario (BCD)

Código ASCII (American Standard Code for Information Interchange)


Digito Decimal

BCD8421

BCDExceso-3

84-2-1 BCDAIKEN2421

BIQUINARIO5043210

0 0000 0011 0000 0000 0100001

1 0001 0100 0111 0001 0100010

2 0010 0101 0110 0010 0100100

3 0011 0110 0101 0011 0101000

4 0100 0111 0100 0100 0110000

5 0101 1000 1011 1011 1000001

6 0110 1001 1010 1100 1000010

7 0111 1010 1001 1101 1000100

8 1000 1011 1000 1110 1001000

9 1001 1100 1111 1111 1010000

Auto complementarios



CÓDIGOS DE PARIDAD SENCILLOS. Se forman a partir de un código C, agregando en la posición de bit más significativo; un bit de paridad P. Código dos de cincoCódigo biquinario

Códigos para detección y corrección de errores Un error en un dato binario se define como un valor incorrecto en uno o más bits, los errores pueden deberse a fallas de hardware, interferencia externa (ruido) u otros eventos no deseados.


Códigos de Hamming

Códigos para acciones, condiciones y estadosEn el diseño de sistemas digitales a menudo encontramos aplicaciones sin datos, donde una cadena de bits debe usarse para controlar una acción, para verificar una condición o para representar el estado presente del Hardware.

Unidad de control

comparar Número identif.

De disp.

DISPOSITIVO

HABILITAC DE DISPOSITOVO


De disp.

DISPOSITIVO



De disp.

DISPOSITIVO


SELECCIÓN DE DISPOSITIVOS CODIFICADA EN BINARIO

Unidad de control

HABILITACIÓN DE DISP.

DISPOSITIVO


DISPOSITIVO


DISPOSITIVO

SELECCIÓN DE DISPOSITIVOS CODIFICADA EN 1 DE n

Estructura de control para un sistema digital, usando Código binario y código 1 de n


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