Solucionario Fundamentos De Sistemas Digitales Floyd 9 Edicion

[Matty Fiedler]

Este solucionario contiene las soluciones de los ejercicios propuestos en el libro, que abarca temas como sistemas numricos, operaciones lgicas, circuitos combinacionales, circuitos secuenciales, memorias, microprocesadores y sistemas programables.

El libro Fundamentos de Sistemas Digitales de Thomas Floyd es uno de los ms utilizados en el estudio de la electrnica digital, ya que explica de forma clara y sencilla los conceptos bsicos y las aplicaciones prcticas de esta disciplina.

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La electrnica digital es una rama de la electrnica que se ocupa del diseo, anlisis y aplicacin de circuitos y sistemas que procesan informacin en forma de seales digitales, es decir, que solo pueden tomar dos valores: 0 o 1.

La electrnica digital tiene muchas ventajas sobre la electrnica analgica, como la mayor precisin, la menor sensibilidad al ruido, la facilidad de almacenamiento y transmisin de datos, y la posibilidad de implementar funciones complejas mediante programas informticos.

Algunos ejemplos de dispositivos y sistemas que utilizan la electrnica digital son las computadoras, los telfonos mviles, las cmaras digitales, los relojes, los televisores, los videojuegos y los robots.

Para aprender electrnica digital se requieren conocimientos previos de matemticas, fsica y electrnica bsica. Tambin se necesita familiarizarse con el uso de herramientas como el multmetro, el osciloscopio, el generador de seales y el protoboard.

En conclusin, el libro Fundamentos de Sistemas Digitales de Thomas Floyd es una excelente opcin para iniciarse en el estudio de la electrnica digital, ya que ofrece una exposicin clara y didctica de los conceptos y las tcnicas fundamentales de esta rea.

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Este documento presenta un libro de texto sobre fundamentos de sistemas digitales. El libro cubre conceptos bsicos de tecnologa digital y lgica programable e integrada, as como instrumentos de medida y prueba. El libro ha sido actualizado en esta novena edicin con nuevos temas como cdigos de deteccin y correccin de errores.Read less

2. A0_PRINCIPIOS.qxd 28/05/2006 11:57 Pgina 2 3. FUNDAMENTOS DESISTEMAS DIGITALES A0_PRINCIPIOS.qxd 28/05/2006 11:57 Pgina 1 4.A0_PRINCIPIOS.qxd 28/05/2006 11:57 Pgina 2 5. FUNDAMENTOS DESISTEMAS DIGITALES Novena Edicin THOMAS L. FLOYD TraduccinVuelapluma Revisin Tcnica Eduardo Barrera Lpez de TurisoDepartamento de Sistemas Electrnicos y de Control UniversidadPolitcnica de Madrid Madrid Mxico Santa Fe de Bogot Buenos AiresCaracas Lima Montevideo San Juan San Jos Santiago So Paulo WhitePlains A0_PRINCIPIOS.qxd 28/05/2006 11:57 Pgina 3 6. Todos losderechos reservados. Queda prohibida, salvo excepcin prevista en laLey, cualquier forma de reproduccin, distri- bucin, comunicacinpblica y transformacin de esta obra sin contar con autorizacin delos titulares de propiedad intelectual. La infraccin de losderechos mencionados puede ser constitu- tiva de delito contra lapropiedad intelectual (arts. 270 y sgts. Cdigo Penal). DERECHOSRESERVADOS 2006 por PEARSON EDUCACIN S.A. Ribera del Loira, 2828042 Madrid FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DIGITALES Thomas L. Floyd ISBN10: 84-8322-085-7 ISBN 13: 978-84-8322-085-6 Deposito Legal:PRENTICE HALL es un sello editorial autorizado de PEARSON EDUCACINS.A. Authorized translation from the English language edition,entitled DIGITAL FUNDAMENTALS, 9TH Edition by FLOYD, THOMAS L.,published by Pearson Education Inc, publishing as Prentice Hall,Copyright 2006 EQUIPO EDITORIAL Editor: Miguel Martn-Romo Tcnicoeditorial: Marta Caicoya EQUIPO DE PRODUCCIN: Director: Jos A.Clares Tcnico: Mara Alvear Diseo de Cubierta: Equipo de diseo dePearson Educacin S.A. Impreso por: IMPRESO EN ESPAA - PRINTED INSPAIN Este libro ha sido impreso con papel y tintas ecolgicosFUNDAMENTOS DE SISTEMAS DIGITALES Thomas L. Floyd PEARSON EDUCACINS.A., Madrid, 2006 ISBN 10: 84-8322-085-7 Materia: Informtica,0004.4 Formato: 195 x 250 mm. Pginas: 1024 Datos de catalogacinbibliogrfica A0_PRINCIPIOS.qxd 28/05/2006 11:57 Pgina 4 ISBN 13:978-84-832-2720-6 7. CONTENIDO Los temas marcados con este smbolopueden considerarse opcionales. 11 CCOONNCCEEPPTTOOSSDDIIGGIITTAALLEESS 22 1.1 Magnitudes analgicas y digitales 4 1.2Dgitos binarios, niveles lgicos y formas de onda digitales 6 1.3Operaciones lgicas bsicas 14 1.4 Introduccin a las funciones lgicasbsicas 16 1.5 Circuitos integrados de funcin fija 22 1.6Introduccin a la lgica programable 25 1.7 Instrumentos de medida yprueba 31 Aplicacin a los sistemas digitales 43 22 SSIISSTTEEMMAASSDDEE NNUUMMEERRAACCIINN,, OOPPEERRAACCIIOONNEESS YY CCDDIIGGOOSS5522 2.1 Nmeros decimales 54 2.2 Nmeros binarios 56 2.3 Conversindecimal a binario 60 2.4 Aritmtica binaria 63 2.5 Complemento a 1 ycomplemento a 2 de los nmeros binarios 67 2.6 Nmeros con signo 692.7 Operaciones aritmticas de nmeros con signo 75 2.8 Nmeroshexadecimales 82 2.9 Nmero octales 90 2.10 Cdigo decimal binario(BCD) 93 2.11 Cdigos digitales 96 2.12 Deteccin de errores y cdigosde correccin 104 33 PPUUEERRTTAASS LLGGIICCAASS 112222 3.1 Elinversor 124 3.2 La puerta AND 127 3.3 La puerta OR 134 3.4 Lapuerta NAND 139 3.5 La puerta NOR 145 3.6 Puertas OR-exclusiva yNOR-exclusiva 151 3.7 Lgica programable 155 3.8 Lgica de funcinfija 164 3.9 Localizacin de averas 174 44 LLGGEEBBRRAA DDEEBBOOOOLLEE YY SSIIMMPPLLIIFFIICCAACCIINN LLGGIICCAA 119988 4.1Operaciones y expresiones booleanas 200 4.2 Leyes y reglas dellgebra de Boole 202 4.3 Teoremas de DeMorgan 207 4.4 Anlisisbooleano de los circuitos lgicos 211 4.5 Simplificacin mediante ellgebra de Boole 213 4.6 Formas estndar de las expresiones booleanas217 4.7 Expresiones booleanas y tablas de verdad 225 4.8 Mapas deKarnaugh 228 4.9 Minimizacin de una suma de productos mediante elmapa de Karnaugh 231 4.10 Minimizacin de un producto de sumasmediante el mapa de Karnaugh 242 4.11 Mapa de Karnaugh de cincovariables 247 4.12 VHDL(opcional) 249 Aplicacin a los sistemasdigitales 252 A1_CONTENIDO_FLOYD.qxd 27/05/2006 11:07 Pgina V 8. 55AANNLLIISSIISS DDEE LLAA LLGGIICCAA CCOOMMBBIINNAACCIIOONNAALL227700 5.1 Circuitos lgicos combinacionales bsicos 272 5.2Implementacin de la lgica combinacional 277 5.3 La propiedaduniversal de las puertas NAND y NOR 284 5.4 Lgica combinacional conpuertas NAND y NOR 286 5.5 Funcionamiento de los circuitos lgicoscon trenes de impulsos 292 5.6 Lgica combinacional con VHDL 295 5.7Localizacin de averas 302 Aplicacin a los sistemas digitales 308 66FFUUNNCCIIOONNEESS DDEE LLAA LLGGIICCAA CCOOMMBBIINNAACCIIOONNAALL332266 6.1 Sumadores bsicos 328 6.2 Sumadores binarios en paralelo332 6.3 Sumadores con acarreo serie y acarreo anticipado 340 6.4Comparadores 344 6.5 Decodificadores 348 6.6 Codificadores 359 6.7Convertidores de cdigo 364 6.8 Multiplexores (selectores de datos)367 6.9 Demultiplexores 377 6.10 Generadores / comprobadores deparidad 379 6.11 Localizacin de averas 383 Aplicacin a los sistemasdigitales 386 77 LLAATTCCHHEESS,, FFLLIIPP--FFLLOOPPSS YYTTEEMMPPOORRIIZZAADDOORREESS 441100 7.1 Latches 412 7.2 Flip-flopsdisparados por flanco 419 7.3 Caractersticas de funcionamiento delos flip-flops 433 7.4 Aplicaciones de los flip-flops 436 7.5Monoestables 441 VVII CCOONNTTEENNIIDDOO 7.6 El temporizador 555448 7.7 Localizacin de averas 454 Aplicacin a los sistemasdigitales 457 88 CCOONNTTAADDOORREESS 447744 8.1 Funcionamiento delcontador asncrono 476 8.2 Funcionamiento del contador sncrono 4858.3 Contador sncrono ascendente/ descendente 494 8.4 Diseo decontadores sncronos 499 8.5 Contadores en cascada 509 8.6Decodificacin de contadores 514 8.7 Aplicaciones de los contadores518 8.8 Smbolos lgicos con notacin de dependencia 523 8.9Localizacin de averas 525 Aplicacin a los sistemas digitales 530 99RREEGGIISSTTRROOSS DDEE DDEESSPPLLAAZZAAMMIIEENNTTOO 555500 9.1Funciones bsicas de los registros de desplazamiento 552 9.2Registros de desplazamiento con entrada y salida serie 553 9.3Registros de desplazamiento con entrada serie y salida paralelo 5589.4 Registros de desplazamiento con entrada paralelo y salida serie560 9.5 Registros de desplazamiento con entrada y salida paralelo564 9.6 Registros de desplazamiento bidireccionales 566 9.7Contadores basados en registros de desplazamiento 569 9.8Aplicaciones de los registros de desplazamiento 573 9.9 Smboloslgicos con notacin de dependencia 581 9.10 Localizacin de averas583 Aplicacin a los sistemas digitales 586 A1_CONTENIDO_FLOYD.qxd27/05/2006 11:07 Pgina VI 9. 1100 MMEEMMOORRIIAASS YYAALLMMAACCEENNAAMMIIEENNTTOO 660000 10.1 Principios de las memoriassemiconductoras 602 10.2 Memorias de acceso aleatorio (RAM) 60710.3 Memorias de slo lectura (ROM) 622 10.4 Memorias ROMprogramables (PROM y EPROM) 629 10.5 Memorias flash 632 10.6Expansin de memorias 637 10.7 Tipos especiales de memorias 644 10.8Memorias pticas y magnticas 650 10.9 Localizacin de averas 657Aplicacin a los sistemas digitales 661 1111 SSOOFFTTWWAARREE YYLLGGIICCAA PPRROOGGRRAAMMAABBLLEE 668800 11.1 Lgica programable:SPLD y CPLD 682 11.2 Dispositivos CPLD de Altera 690 11.3Dispositivos CPLD de Xilinx 697 11.4 Macroceldas 701 11.5 Lgicaprogramable: dispositivos FPGA 706 11.6 Dispositivos FPGA de Altera712 11.7 Dispositivos FPGA de Xilinx 716 11.8 Software de lgicaprogramable 723 11.9 Lgica de exploracin de contorno 736 11.10Localizacin de averas 744 Aplicacin a los sistemas digitales 7511122 IINNTTRROODDUUCCCCIINN AA LLAASS CCOOMMPPUUTTAADDOORRAASS777788 12.1 Una computadora bsica 780 12.2 Microprocesadores 78412.3 Una familia especfica de microprocesadores 787 12.4Programacin de computadoras 795 12.5 Interrupciones 806 12.6 Accesodirecto a memoria (DMA) 809 12.7 Interfaces internas 810CCOONNTTEENNIIDDOO VVIIII 12.8 Buses estndar 815 1133IINNTTRROODDUUCCCCIINN AALL PPRROOCCEESSAAMMIIEENNTTOODDIIGGIITTAALL DDEE LLAA SSEEAALL 883344 13.1 Fundamentos delprocesamiento digital de la seal 836 13.2 Conversin de sealesanalgicas a formato digital 837 13.3 Mtodos de conversin analgica-digital 844 13.4 Procesador digital de la seal (DSP) 856 13.5Mtodos de conversin digital- analgica 864 1144 TTEECCNNOOLLOOGGAASSDDEE CCIIRRCCUUIITTOOSS IINNTTEEGGRRAADDOOSS 888822 14.1 Parmetrosy caractersticas de operacin bsicas 884 14.2 Circuitos CMOS 89314.3 Circuitos TTL 899 14.4 Consideraciones prcticas sobre el usode TTL 905 14.5 Comparacin de las prestaciones de CMOS y TTL 91414.6 Circuitos ECL 915 14.7 PMOS, NMOS y E2CMOS 917AAPPNNDDIICCEESS A Conversiones 931 B Interfaz de las luces de lossemforos 933 Respuestas a los problemas impares 935 Glosario 977ndice 995 A1_CONTENIDO_FLOYD.qxd 27/05/2006 11:07 Pgina VII 10.A1_CONTENIDO_FLOYD.qxd 27/05/2006 11:07 Pgina VIII 11. PREFACIOBienvenido a Fundamentos de sistemas digitales. Novena edicin. Unosconocimientos slidos sobre los fun- damentos bsicos de la tecnologadigital son imprescindibles para cualquiera que desee desarrollaruna carre- ra en esta excitante industria. Este texto se haorganizado cuidadosamente para incluir informacin actualiza- da detemas que pueden cubrirse por completo, utilizarse en formatocondensado, u omitirse dependiendo del enfoque del curso. Los temastratados en el texto se cubren con el mismo formato claro, directoy cuidadosamente ilustrado que se ha empleado en las edicionesanteriores. Muchos temas se han reforzado o mejorado y puedenencon- trarse numerosas mejoras a lo largo del libro.Probablemente, encontrar ms temas de los que se pueden cubrir en uncurso cuatrimestral. Este amplio rango de temas proporciona laflexibilidad para disear una amplia variedad de cursos. Porejemplo, algunos de los temas orientados al diseo o a lasaplicaciones de los sistemas pueden no ser apropiados en algunoscursos. Otros cursos pueden no cubrir la lgica programable,mientras que otros pueden no disponer del tiem- po necesario paratratar temas como las computadoras, microprocesadores o elprocesamiento digital de la seal. Tambin, en algunos cursos puedeno ser necesario entrar en los detalles de la circuitera interna delos chips. Estos y otros temas se pueden omitir o verse por encimasin que los temas fundamentales se vean afec- tados. Disponer deconocimientos sobre los circuitos de transistores no es unprerrequisito para este libro de texto, aunque la tecnologa decircuitos integrados se cubre en un "captulo flotante", que esopcional. El texto tiene una organizacin modular que permiteincluir o excluir varios temas sin que tenga repercu- sin sobre elresto de los temas incluidos en un determinado curso. Dado que lalgica programable est adqui- riendo cada vez ms importancia, se hadedicado un captulo completo al tema (Captulo 11), incluyendo elestudio de los dispositivos PAL, GAL, CPLD y FPGA, as como dedispositivos especficos de Altera y Xilinx. Tambin se ha incluidouna introduccin de carcter general al software de los dispositivoslgicos programables. Nuevo en esta edicin Cdigo de deteccin ycorreccin de errores Hamming Sumadores con acarreo anticipado Unabreve introduccin a VHDL Informacin ampliada y mejorada sobreinstrumentos de prueba Informacin ampliada y reorganizada sobre losdispositivos lgicos programables y su software. Informacin mejoradasobre la localizacin de averas Nuevo enfoque en las seccionesAplicacin a los sistemas digitales Caractersticas Notasintercaladas en el texto que proporcionan informacin en un formatoresumido. Las palabras clave se enumeran al principio de cadacaptulo. Dentro del captulo, estas palabras clave se resaltan ennegrita y cursiva. Cada palabra clave se define al final delcaptulo, as como al final del libro en un extenso glosario.A2_PREFACIO.qxd 26/05/2006 12:13 Pgina IX 12. El Captulo 14 se hadiseado como un captulo flotante para proporcionar informacinopcional sobre la tecnologa de circuitos integrados (circuiterainterna del chip), que se puede estudiar en cual- quier momento alo largo del curso. Al principio de cada captulo se enumeran losobjetivos y se hace una breve introduccin. Se incluye al principiode cada seccin una introduccin y los objetivos de la misma. Alfinal de cada seccin se plantean ejercicios y cuestiones de repaso.Se incluye un problema relacionado en cada ejemplo resuelto. Se hanintercalado Notas Informticas a lo largo del texto que proporcionaninformacin interesante sobre la tecnologa informtica relacionadacon la cuestin que se est estudiando. Consejos prcticosintercalados proporcionan informacin til y prctica. Las seccionesAplicacin a los sistemas digitales se incluyen al final de muchosde los captulos y exponen aplicaciones interesantes y prcticas delos fundamentos de los sistemas lgicos. Resmenes al final de cadacaptulo. Autotest con mltiples respuestas al final de cada captulo.Conjuntos de problemas organizados por secciones al final de cadacaptulo, incluyendo problemas bsicos, de localizacin de averas, deaplicaciones de sistemas y de diseos especiales. Se cubre el uso yaplicacin de instrumentos de prueba, como el osciloscopio, elanalizador lgico, el generador de funciones y los multmetrosdigitales (DMM). El Captulo 12 proporciona una introduccin a lascomputadoras. El Captulo 13 presenta el procesamiento digital de laseal, incluyendo la conversin analgica-digi- tal y la conversindigital-analgica. Al principio del Captulo 1 se presentan conceptossobre la lgica programable. Se presentan a lo largo del textocircuitos integrados especficos que implementan una funcin deter-minada. El Captulo 11 aborda los dispositivos PAL, GAL y FPGA, ascomo una exposicin de carcter gene- ral sobre la programacin dedispositivos PLD. En el Captulo 11 se introduce la lgica deexploracin de contorno asociada con los dispositivos pro-gramables. Adems de la tcnica de exploracin de contorno, el tema dela localizacin de averas incluye otros mtodos para probar losdispositivos programables, como las pruebas tradicionales y lascamas de pin- chos. Para aquellos que deseen incluir unaintroduccin a la programacin con ABEL, pueden encontrar informacinen el sitio web www.librosite.net/floyd. Otros recursos para elestudiante Experiments in Digital Fundamentals de David M. Buchlaes un manual de laboratorio. Las soluciones de este manual estndisponibles en el manual del profesor Instructor's Resoruce Manual.Recursos para el profesor Sitio web www.librosite.net/floyd. Estesitio web ofrece al profesor la posibilidad de publicar su plan deestudios en lnea con nuestro programa Syllabus ManagerTM . Se tratade una excelente solucin para la enseanza a distancia, autodidactao asistida por computadora. XX PPRREEFFAACCIIOO A2_PREFACIO.qxd26/05/2006 12:13 Pgina X 13. Instructor's Resource Manual. Estemanual incluye las soluciones a los problemas planteados en loscap- tulos, las soluciones a las secciones de Aplicacin a lossistemas digitales y los resultados de laboratorio para el manualde David M. Buchla (impreso y en lnea) Test Item File. Esta edicinincorpora ms de 900 cuestiones. TestGen. Es una versin electrnicade Tests Item File, que permite a los profesores personalizar losex- menes para cada curso. Caractersticas de los captulosIInnttrroodduucccciinn ddeell ccaappttuulloo Las dos primeraspginas de cada captulo tienen el formato que se indica en la FiguraP.1. La pgina de la izquierda contiene la lista de las secciones yla lista de los objetivos del captulo. En la pgina de la derecha sepresenta la introduccin, una lista de los dispositivos especficosque se vern en el captulo (cada nuevo dispositivo se indicamediante el logotipo de un circuito integrado en el lugar donde seintroduce), una breve descripcin de la aplicacin a los sistemasdigitales que se ver en el captulo y una lista de palabras clave.IInnttrroodduucccciinn ddee llaa sseecccciinn Cada seccin delcaptulo comienza con una breve introduccin, que proporciona unavisin general y una lista de los objetivos de la misma. En laFigura P.2 se muestra un ejemplo. RReevviissiinn ddee llaasseecccciinn Cada seccin termina con una revisin, en la que seincluyen preguntas o ejercicios sobre los principales conceptospresentados, como se muestra en la Figura P.2. Las respuestas aestos ejercicios se encuentran al final de cada captulo.FFIIGGUURRAA PP..11 Introduccin del captulo. Elaborar los diagramasde tiempos que muestran las relaciones de tiempo de las entradas ylas sali- das de las diferentes puertas lgicas. Establecer lascomparaciones bsicas entre las principales tecnologas de circuitosintegrados: TTL y CMOS. Explicar las diferencias entre las seriesde las familias TTL y CMOS. Definir, para las puertas lgicas, lossiguientes parmetros: tiempo de retardo de propagacin, disipacin depotencia, producto velocidad potencia y fanout. Enumerar circuitosintegrados de funcin fija que contengan varias puertas lgicas.Utilizar cada puerta lgica en aplicaciones senci- llas. Localizacinde averas en las puertas lgicas debidas a circuitos abiertos ocortocircuitos, uti- lizando el pulsador y la sonda lgica o eloscilos- copio. PPAALLAABBRRAASS CCLLAAVVEE Inversor Tabla deverdad Diagrama de tiempos lgebra booleana Complemento Puerta ANDHabilitar Puerta OR Puerta NAND Puerta NOR Puerta ORexclusivaPuerta NORexclusiva Matriz AND Fusible Antifusible EPROM EEPROMSRAM Dispositivo objetivo JTAG CMOS TTL Tiempo de retardo depropagacin Fanout Carga unidad IINNTTRROODDUUCCCCIINN Este captulohace nfasis en el funcionamiento lgi- co, las aplicaciones y lalocalizacin de averas de las puertas lgicas. Se cubre la relacinentre las formas de onda de entrada y de salida de una puertautilizan- do los diagramas de tiempos. Los smbolos lgicos que seusan para represen- tar las puertas lgicas estn de acuerdo con elestn- dar ANSI/IEEE 911984. Este estndar ha sido adoptado por laindustria privada, y la industria mili- tar lo utiliza para sudocumentacin interna as como para sus publicaciones. En estecaptulo se aborda tanto la lgica progra- mable como la lgica defuncin fija. Puesto que en todas las aplicaciones se usan loscircuitos integra- dos (CI), generalmente, la funcin lgica de undis- positivo es ms importante para el tcnico que los detalles deoperacin del circuito en el nivel de com- ponentes en el interiordel CI. Por tanto, la cobertura detallada de los dispositivos en elnivel de compo- nente puede tratarse como un tema opcional. Paraaqullos que lo necesiten y tengan tiempo, en el Captulo 14 secubren las tecnologas de los circuitos integrados digitales,hacindose referencia a partes del mismo a lo largo del texto.Sugerencia: repase la Seccin 1.3 antes de comenzar con estecaptulo. DDIISSPPOOSSIITTIIVVOOSS LLGGIICCOOSS DDEE FFUUNNCCIINNFFIIJJAA (SERIES CMOS Y TTL) 74XX00 74XX02 74XX04 74XX08 74XX1074XX11 74XX20 74XX21 74XX27 74XX30 74XX32 74XX86 74XX266INTRODUCTION 3 PUERTAS LGICAS CCOONNTTEENNIIDDOO DDEELLCCAAPPTTUULLOO 3.1 El inversor 3.2 La puerta AND 3.3 La puerta OR3.4 La puerta NAND 3.5 La puerta NOR 3.6 Puertas ORexclusiva yNORexclusiva 3.7 Lgica programable 3.8 Lgica de funcin fija 3.9Localizacin de averas OOBBJJEETTIIVVOOSS DDEELL CCAAPPTTUULLOODescribir el funcionamiento del inversor y de las puertas AND y OR.Describir el funcionamiento de las puertas NAND y NOR. Expresar lasoperaciones de las puertas NOT, AND, OR, NAND y NOR mediante ellgebra de Boole. Describir el funcionamiento de las puertas ORexclusiva y NORexclusiva. Reconocer y utilizar los smbolosdistintivos y los smbolos rectangulares de las puertas lgicas segnel estndar ANSI/IEEE 911984. PPRREEFFAACCIIOO XXII A2_PREFACIO.qxd26/05/2006 12:13 Pgina XI 14. FFIIGGUURRAA PP..22 Introduccin yrevisin de una seccin. EEjjeemmppllooss rreessuueellttooss yypprroobblleemmaass rreellaacciioonnaaddooss Numerosos ejemplosresueltos ayudan a ilustrar y clarificar los con- ceptos bsicos oprocedimientos especficos. Cada ejemplo concluye con un problemarelacionado que le refuerza o amplia, que requieren que elestudiante resuelva siguiendo pasos similares a los seguidos en elejemplo. En la Figura P.3 se muestra una pgina con un ejemploresuelto tpico y un problema relacionado. SSeecccciinn ddeellooccaalliizzaacciinn ddee aavveerraass Muchos captulos incluyenuna seccin dedicada a la localizacin de averas, que hace referenciaa los temas cubiertos en el captulo y que se centra en las tcnicasde localizacin de ave- ras y el uso de instrumentos de prueba. Enla Figura P.4 se muestra una parte de una seccin tpica sobre lalocalizacin de averas. AApplliiccaacciinn aa lloossssiisstteemmaass ddiiggiittaalleess La ltima seccin de la mayorparte de los captulos presenta una aplicacin prctica sobre losconceptos y dispositivos cubiertos en el captulo. Cada una de estassecciones presenta un sistema del mundo real, en el que seimplementan las etapas de anlisis, diseo y localizacin de averasuti- lizando los procedimientos vistos en el captulo. Algunas delas aplicaciones a sistemas estn limitadas a un nico captulo, yotras se extienden a lo largo de dos o ms. Las aplicaciones a lossistemas digitales y sus captulos asociados son las siguientes: 1.Determinar la suma (?) y el acarreo de salida (Cout) de unsemi-sumador para cada uno de los siguientes grupos de bits deentrada: (a) 01 (b) 00 (c) 10 (d) 11 2. Un sumador completo tieneCin = 1. Cunto vale la suma () y el acarreo de sali- da (Cout)cuando A = 1 y B = 1? 6.2 SUMADORES BINARIOS EN PARALELO Paraformar un sumador binario en paralelo se conectan dos o mssumadores completos. En esta sec- cin aprenderemos los principiosbsicos de este tipo de sumador, de manera que podamos entendertodas las funciones necesarias de entrada y salida cuando setrabaja con este tipo de dispositivos. Al finalizar esta seccin, ellector deber ser capaz de: Utilizar sumadores completos paraimplementar un sumador binario en paralelo. Explicar el proceso deadicin en un sumador binario en paralelo. Emplear la tabla deverdad para un sumador en paralelo de 4 bits. Utilizar dosdispositivos 74LS283 para sumar dos nmeros binarios de 4 bits.Ampliar el sumador de 4 bits para poder realizar adiciones de 8bits o 16 bits. Como se ha visto en la Seccin 6.1, un nico sumadorcompleto es capaz de sumar dos nmeros binarios de 1 bit y unacarreo de entrada. Para sumar nmeros binarios de ms de un bit, setienen que utilizar suma- dores completos adicionales. Cuando sesuman dos nmeros binarios, cada columna genera un bit de suma y un1 0, correspondiente al bit de acarreo, que se aade a la columnainmediata de la izquierda, como se muestra a continuacin con dosnmeros de 2 bits. Bit de acarreo de la columna de la derecha 1 11+01 100 En este caso, el bit de acarreo de la segunda columna seconvierte en un bit de suma. Para sumar dos nmeros binarios, senecesita un sumador completo por cada bit que tengan los nmeros quese quieren sumar. As, para nmeros de dos bits se necesitan dossumadores, para nmeros de cuatro bits hacen falta cuatro sumadores,y as sucesivamente. La salida de acarreo de cada sumador se conectaa la entra- da de acarreo del sumador de orden inmediatamentesuperior, como se muestra en la Figura 6.7 para un suma- dor de 2bits. Tngase en cuenta que se puede usar un semi-sumador para laposicin menos significativa, o bien se puede poner a 0 (masa) laentrada de acarreo de un sumador completo, ya que no existe entradade acarreo en la posicin del bit menos significativo. En la Figura6.7 los bits menos significativo (LSB) de los dos nmeros serepresentan como A1 y B1. Los siguientes bits de orden superior serepresentan como A2 y B2. Los tres bits de suma son 1, 2 y 3.Observe NNOOTTAASS IINNFFOORRMMTTIICCAASS Las computadoras realizanla operacin de suma con dos nmeros a un tiempo, denominadosoperandos. El operando fuente es un nmero que se aade a un nmeroexistente denominado operando de destino, que es el que se almacenaen un registro de la UAL, tal como el acumulador. A continuacin, lasuma de los dos nmeros se almacena de nuevo en el acumulador. Laadicin se realiza con nmeros enteros o nmeros en coma flotanteutilizando, respectivamente, las instrucciones ADD o FADD.RREEVVIISSIINN DDEE LLAA SSEECCCCIINN 66..11 333322FFUUNNCCIIOONNEESS DDEE LLAA LLGGIICCAA CCOOMMBBIINNAACCIIOONNAALLXXIIII PPRREEFFAACCIIOO Prrafo de introduccin y lista de losobjetivos de la seccin al comienzo de la misma. Ejercicios derevisin al final de cada seccin. Las Notas Informticas seencuentran a lo largo del texto A2_PREFACIO.qxd 26/05/2006 12:13Pgina XII 15. FFIIGGUURRAA PP..33 Un ejemplo y un problemarelacionado. Sistema de control y recuento de pastillas: Captulo 1.Display digital: Captulos 4 y 11. Sistema de control de un tanquede almacenamiento: Captulo 5. Sistema de control de semforos:Captulos 6, 7 y 8. Sistema de seguridad: Captulos 9 y 10. Lasaplicaciones a los sistemas digitales pueden tratarse comosecciones opcionales, ya que su omisin no afecta al resto delmaterial incluido en el texto. La Figura P.5 muestra una parte deuna seccin de Aplicacin a los sistemas digitales. FFiinn ddeellccaappttuulloo Al final de cada captulo se incluye la siguienteinformacin: Resumen Glosario de las palabras clave Autotest encimade la letra. Una variable puede tomar uno de dos valores, 1 0. Siuna varia- ble dada es 1, su complemento es 0, y viceversa. El modode operacin de un inversor (circuito NOT) puede expresarse delsiguiente modo: si la variable de entrada se designa por A y lavariable de salida por X, entonces Esta expresin establece que lasalida es el complemento de la entrada, de modo que si A = 0,entonces X = 1, y si A = 1, entonces X = 0. La Figura 3.6 ilustraesto. La variable complementada se lee A barra o no A. FFIIGGUURRAA33..66 El inversor complementa una variable de entrada. AplicacinLa Figura 3.7 muestra un circuito que genera el complemento a 1 deun nmero binario de 8 bits. Los bits del nmero binario se aplican alas entradas del inversor y el complemento a 1 se obtiene en lassalidas. X = AA A X A== El lgebra boo- leana utiliza variables yoperadores para describir un circuito lgico. 112266 PPUUEERRTTAASSLLGGIICCAASS EEJJEEMMPPLLOO 33..11 Al inversor de la Figura 3.4 sele aplica una seal. Determinar la forma de onda de salidacorrespondien- te a la entrada y dibujar el diagrama de tiempos. Deacuerdo con el emplazamiento del crculo cul es el estado activo desalida? FFIIGGUURRAA 33..44 Solucin La forma de onda de salida esexactamente la opuesta a la de entrada (es la entrada invertida),como se muestra en la Figura 3.5, que es el cronograma bsico. Elestado activo o verdadero de salida es 0. FFIIGGUURRAA 33..55Problema relacionado* Si el inversor tiene el indicador negativo(crculo) en la entrada en lugar de en la salida, cmo afecta esto aldiagrama de tiempos? * Las respuestas se encuentran al final delcaptulo. 1 0 Entrada 1 0 Salida 0 Entrada Salida 1 PPRREEFFAACCIIOOXXIIIIII Cada ejemplo queda delimitado mediante un recuadro Cadaejemplo contiene un problema relacionado con el mismo.A2_PREFACIO.qxd 26/05/2006 12:13 Pgina XIII 16. FFIIGGUURRAA PP..44Pginas representativas de una seccin tpica dedicada a lalocalizacin de averas. Un conjunto de problemas, que incluyealgunas o todas las categoras siguientes: problemas bsicos,problemas sobre localizacin de averas, problemas sobre aplicacionesa sistemas y problemas de diseo. Respuestas a las revisiones de lassecciones. Respuestas a los problemas relacionados de los ejemplos.Respuestas al autotest. Al estudiante La tecnologa est de moda!Casi todo se est digitalizando o se digitalizar en un futuroprximo. Por ejem- plo, los telfonos mviles y otros medios decomunicacin inalmbricos, la televisin, la radio, el control deprocesos, la electrnica de automocin, la electrnica de consumo, lastcnicas de posicionamiento global, los sistemas militares, pornombre slo unas pocas aplicaciones, dependen enormemente de laelectrnica digital. Conocer en profundidad los fundamentos de latecnologa digital le preparar para poder acceder en un futuro atrabajos bien remunerados y de alta capacitacin. Lo ms importanteque puede tratar de hacer el lec- tor es comprender los fundame