Fundamentos de Electrónica Digital: Lógica, Memorias y Buses del Sistema

Conceptos Fundamentales de Lógica Digital

Lógica Cableada vs. Lógica Programada

Un circuito combinacional o secuencial que, una vez montado, solo sirve para una aplicación determinada recibe el nombre de circuito de lógica cableada. Sin embargo, existen en el mercado circuitos electrónicos que pueden ser utilizados en distintas aplicaciones. Para ello, su funcionamiento se adapta a cada situación mediante un software.

A este tipo de circuitos se les llama lógica programada.

Controladores y Microprocesadores

Un controlador es un circuito digital con entrada y salida (E/S) que sirve para automatizar un proceso. Al principio, los circuitos controladores se fabricaban con lógica cableada, de forma que se diseñaba un circuito para cada aplicación. A partir de la aparición de los microprocesadores, estos se utilizaron para fabricar los primeros circuitos controladores con lógica programada.

Componentes Clave de la Arquitectura de Computadoras

La Unidad Aritmético-Lógica (ALU)

La ALU (Unidad Aritmético-Lógica) realiza operaciones aritméticas y lógicas. La unidad de control envía los datos y le indica la operación. El resultado se guarda en un registro acumulador.

Los microprocesadores actuales incorporan varias ALU y, en algunos contextos, se les ha cambiado el nombre a coprocesador matemático.

Tipos de Memoria ROM

• ROM (Read-Only Memory): Es una memoria que solo puede ser grabada una vez durante el proceso de fabricación. La información queda grabada de forma permanente y no puede ser borrada.
• EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory): El fabricante la vende sin grabar y el técnico la graba con una máquina específica, conocida como grabadora de EPROMs. Para borrarla, es necesario exponer el chip a luz ultravioleta.
• EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory): Se proporciona en condiciones similares a la EPROM y se graba de la misma forma. Sin embargo, para borrarla, se aplican determinados valores de tensión en pines específicos.

Buses del Sistema: Comunicación Interna

Los buses son líneas de transmisión por donde pasa la información dentro de un sistema digital. Existen tres tipos principales:

• Bus de datos: Transporta los datos y tiene tantas líneas como bits tenga el dato. Además, es bidireccional e interconecta todos los elementos del sistema.
• Bus de direcciones: Sirve para señalar la dirección de memoria o de una unidad de E/S (entrada/salida) que se ha de leer o escribir.
• Bus de control: Sirve para activar o desactivar el chip que interviene en cada proceso, ordenar la lectura o escritura, proporcionar la señal de un reloj y otras funciones de control.

Tipos de RAM

• SRAM (Static Random Access Memory): También conocida como RAM estática. Suele construirse con biestables, es muy rápida y cara, y se utiliza comúnmente para memoria caché. Mientras esté alimentada, la información no se borra.
• DRAM (Dynamic Random Access Memory): Se caracteriza porque, además de estar alimentada, necesita que la información se recargue periódicamente. Esto se debe a que se fabrican con condensadores y la carga almacenada se va perdiendo con el tiempo. Su bajo coste la hace una opción viable.