KONPUTAGAILUEN TEKNOLOGIAKO LABORATEGIA

Transcript

1 eman ta zabal zazu Euskal Herriko Unibertsitatea Informatika Fakultatea Konputagailuen rkitektura eta Teknologia saila KONPUTGILUEN TEKNOLOGIKO LBORTEGI KTL' Bigarren parteko dokumentazioa: Sistema Digitalak. urrelanak.. Zirkuitu integratuak. Sarrera..... Zer da zirkuitu integratu bat (ZI)? Txipen hankatxoen eskemak.. Balio fisikoak eta balio logikoak.. Beste parametro batzuk: erantzun-denbora eta sarrera- eta irteera-korronteak.. Zirkuitu digitalak eraikitzeko prototipo-txartelak.... Zirkuituen banaketa txarteletan eta kableatzea.. Nola sartu datuak eta nola aztertu emaitzak zirkuitu digitaletan.... Datu-sarrera.. Datu-irteera.. Zirkuitu digitalak eraikitzeko urratsak. dibide bat Sistemaren arazketa.... katsak bilatzeko prozedura bat.. Prototipo bat kableatzean egiten diren ohiko errore batzuk.. Erloju-seinalea.... Erloju-sorgailua (Thandar).. Hiruegoerako gailuak eta busak.... Hiruegoerako gailuak.. Busak (ideia orokorra).. Hiruegoerako irteeren erabileraren adibide bat: erregistro-multzo bat.. Laborategi-saioetarako aurrelanak P Sarrera: ate logikoak. P Batuketa eta kenketa. P MSI mailako zirkuitu konbinazionalak (mux /deskod / batug. /...). P0 Zirkuitu sinkronoak. Sekuentziadoreak. P Hiruegoerako zirkuituak: Erregistro-multzoa. P MSI mailako sistema sekuentzial oso bat: biderkatzailea.

2 . ZIRKUITU INTEGRTUK. SRRER. Ikasgaiaren bigarren partean zirkuitu integratu arruntenak aztertuko ditugu, SSI eta MSI mailakoak, hala konbinazionalak nola sekuentzialak. Helburua zirkuitu horien portaeraren analisia da, eta ez bloke horiek erabiliz sistema digital konplexuagoen sintesia ("Diseinu Digitaleko Laborategia" izeneko hautazko ikasgaian landuko da hori).. Zer da zirkuitu integratu bat (ZI)? Txipen hankatxoen eskemak. Zirkuitu integratu bat, txip bat, funtzio logiko bat egiten duten transistore-multzo batek osatua da. Oro har, zirkuitu integratuak konplexutasunaren arabera sailkatzen dira, edo, antzekoa dena, integratzen duten transistore-kopuruaren arabera. Funtzio logiko sinpleak egiten dituzten zirkuituak esaterako, NOR edo NND ate logikoak SSI (small scale of integration) mailako zirkuituak dira (0-00 transistore). Funtzio konplexuagoak egiten dituzten zirkuituak multiplexoreak, batugailuak, konparagailuak, erregistroak, kontagailuak eta abar MSI (medium scale of integration) mailako zirkuituak dira. Transistorekopuru altuagoa sartzen edo integratzen den heinean, gero eta funtzio konplexuagoak eraikitzen dira: memoriak, kontroladoreak, prozesadoreak eta abar. Horiek LSI edo VLSI (very large scale of integration) zirkuituak dira. Bi teknologia erabiltzen dira, oro har, zirkuitu logikoak eraikitzeko: TTL (transistor-transistor logic) eta MOS (metal-oxide-semiconductor), aldaera desberdinetan, nahiz eta gaur egun ia gehienak MOS motakoak diren. Hurrengo laborategi-saioetan TTL zirkuituak erabiliko ditugu. TTL zirkuituetako serie asko dago, erantzun-abiadura, kontsumoa, funtzionamendu-tenperatura eta abar desberdinak izanik. Guk erabiliko ditugunak LS seriekoak dira (Low Schottky), abiadura altukoak eta kontsumo ertainekoak. Transistoreak siliziozko "dado" batean integratzen dira, eta plastikozko edo zeramikazko bloke batean kapsulatzen dira: txipak. Kanpoaldearekin konexioak egiteko metalezko hankatxoak erabiltzen dira. ZIen hanka-multzoa eskema estandar baten arabera kokatzen da, bi lerro paralelotan. Hanka bakoitzari zenbaki bat egokitzen zaio, izkina batetik hasita. Izkina hori adierazita dago puntu edo koska baten bidez, irudian agertzen den legez (zirkuitu konplexuetan kapsulaketa-eskema desberdinak erabiltzen dira). 0 0 LS00 LS0 Zirkuitu integratu guztiak elikadura-iturriarekin konektatu behar dira funtziona dezaten. TTL/MOS zirkuitu estandarrak voltera konektatu behar dira. Lurrarekiko konexioa,, behealdeko eskuineko hankan (.a edo.a) egon ohi da, eta tentsioari dagokiona,, goialdeko ezkerreko hankan (.a edo.a). Funtzio logiko sinpleak integratzen direnean ohikoa da txip bakar batean horietako bat baino gehiago integratzea ( NND ate, adibidez); hala denean, guztiek konpartitzen dituzte elikaduraiturriarekin eginiko konexioak. Zirkuitu integratu bakoitzak zenbaki bat darama: LSxxx; zenbaki horrek identifikatzen du txipa eta haren barne eskema, zirkuitu logikoen sarrerak eta irteerak zein hankatxotara konektatzen diren jakiteko. urreko irudian LS00 ( NND ate) eta LS0 ( NOR ate) txipen eskema logikoak dituzu. Hurrengo orrialdeetan zirkuitu erabilienen hankatxoen banaketak ageri dira. KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

3 KTL'00/0 Sistema Digitalak B Y.L B Y.L B Y.L B Y.L 00 Y.L B Y.L B Y.L B Y.L B 0 0 Y.L Y.L Y.L Y.L Y.L Y.L B <B =B >B >B =B <B B B 0 B0 B C L-T RBO RBI D f.l g.l a.l b.l c.l d.l e.l 0 B B C Y.L C Y.L C B Y.L 0 0 B NC* C D Y.L D C NC* B Y.L 0 * NC= ez konektatu 0 G.L B Y0.L Y.L Y.L Y.L G.L B Y0.L Y.L Y.L Y.L 0 (:) B C G.L GB.L G Y.L Y0.L Y.L Y.L Y.L Y.L Y.L Y.L 0 (:) 0 S B S B C0 B S B S C.L B CL.L Q.L Q Cex C-R C-R Cex Q Q.L CL.L B.L 0 /B B Y B Y G.L B Y B Y 0 G.L C C C C0 Y G.L B C C C C0 Y 0 I I I I0 Y Y.L G.L I I I I B C 0 G.L Q Q.L D D Q.L Q Q Q.L D D Q.L Q CLK 0 (LD) CL.L J K.L CLK PR.L Q Q.L CL.L J K.L CLK PR.L Q Q.L 0 0 CL.L Q Q.L D D Q.L Q Q Q.L D D Q.L Q CLK 0 CL.L D CLK PR.L Q Q.L CL.L D CLK PR.L Q Q.L 0 CL.L CLK B C D ENP RCO Q QB QC QD ENT LD.L 0 RCO.L Q QB QC QD ENT.L LD.L U/D.L CLK B C D ENP.L 0 CL.L SRSI B C D SLSI Q QB QC QD CLK S SO 0 EO.L GS.L I.L I.L I.L I0.L 0.L 0 I.L I.L I.L I.L EI.L.L.L B Y B Y B Y B Y ND OR 0 0 BCD / segmentu DESKODEGILU D BIEGONKOR DESKODEGILU MONOEGONKORR JK BIEGONKOR KONPRGILU NOT NND NOR 0 XOR NND- NND- NOR- DESKODEGILU KODEGILU (:) MUX : MUX : DBIEGONKOR (CL) KONTGILU MUX : DESPL. ERREGISTRO BTUGILU biteko ERREGISTRO U/D KONTGILU OE0 OE Q Q Q Q0 CLK CL D D D D0 LD0 LD 0 HIRUEG. ERREG. (sel)

4 G Y Y Y Y 0 Hiruegoerako Bufferrak 0 g f a b G Y Y Y Y 0 CS.L R/W.L D Q.L D Q.L RM x 0 (, Q.H) Ra Rb NC D Q.L D Q.L Vpp 0 O0 O O 0 EPROM Kx C 0 PGM.L N.C. OE.L 0 CE.L O O O O O segmentuko digitua e f d g a c b C Out. f= (Ra+Rb)C e d c dp KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

5 . Balio fisikoak eta balio logikoak Zirkuitu logikoetan bi balio logiko prozesatzen dira: egiazkoa edo (T = true) eta faltsua edo 0 (F = false). Bi balio logiko horiek adierazteko bi tentsio-maila erabiltzen dira: altua eta baxua (High eta Low). TTL zirkuituetan bi tentsio horiek volt eta 0 volt dira. Izan ere, prozesatzen diren bi balioak ez dira balio jakinak eta zehatzak, tentsio-tarteak baizik. Erabiliko dugun TTL familiak, LS-ak, honako ezaugarriak ditu (I = input, sarrera; O = output, irteera): V IH = V (min) V OH =, V (min) (, V tipikoa) V IL = 0, V (max) V OL = 0, V (max) (0, V tipikoa) Parametro horietan oinarrituta, hauxe izango dugu: Sarreran (input) - Zirkuituak ulertuko du sarrera H gisa baldin eta sarrera-tentsioa V baino handiagoa bada. - Zirkuituak ulertuko du sarrera L gisa baldin eta sarrera-tentsioa 0, V baino txikiagoa bada. Irteeran (output) - Emaitza H bada, irteera-tentsioa, V baino handiagoa izango da. - Emaitza L bada, irteera-tentsioa 0, V baino txikiagoa izango da. Edonola ere, portaera logikoaz gain, zirkuitu bateko irteera-tentsioaren balioa irteera horretan konektatuta dagoenaren arabera izango da, hots, zirkuituaren kargaren arabera. Oro har, L tentsiomaila (baxua) adierazten duen tentsioa 0 eta 0, volten artean izango da, eta H tentsio-maila (altua) adierazten duena eta volten artean. ipatu dugunez, zirkuitu integratuek bi tentsio-balio, H eta L, erabiltzen dituzte balio logikoak adierazteko eta prozesatzeko. Hori dela eta, bi balio logikoak adierazteko aukera bikoitza daukagu: Logika positiboa ktibatuta / ON / / T Desaktibatuta / OFF / 0 / F Logika negatiboa ktibatuta / ON / / T Desaktibatuta / OFF / 0 / F H ( volt) L (0 volt) H ( volt) L (0 volt) Edozein sistema logikotan bi adierazpideak batera erabil daitezke, seinale batzuk logika batean eta beste batzuk bestean prozesatzen direlarik. Beraz, seinale bakoitzaren adierazpidea zein den adierazi beharko dugu. Bigarren aukera erabiltzen denean hots, logika negatiboa: =L eta 0=H seinaleen izenean (L) gehitzen da ad. batu.l edo batu(l) eta biribiltxo batez adierazten dira eskema logikoetan.. Beste parametro batzuk Erantzun-denbora Erantzun-denbora da zirkuitu logiko baten ezaugarri nagusietako bat. Normalean, zirkuitu oso azkarrek potentzia asko kontsumitzen dute eta, aldiz, kontsumoa baxua denean abiadura ez da oso altua. TTL LS familiak abiadura/kontsumo erlaziorik orekatuena mantentzen du, abiadura altuenetakoa izanik. Familiako oinarrizko osagaien erantzun-denbora 0 ns da, esate baterako 00 (NND) eta 0 (NOT) ateena. Konplexutasun-maila bat igoz gero, esaterako sarrerako multiplexoreak, erantzundenborak -0 ns-koa da Oinarrizko zirkuitu sinkronoak, D biegonkorrak, 0 ns-ko atzerapena du. OHRR: datuak gutxi gorabeherakoak dira; laborategian zirkuitu-familia hori erabiliko badugu ere, maneiatzeko errazak direlako, gaurko zirkuitu integratuak askoz konplexuagoak eta azkarragoak dira. KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

6 Sarrera- eta irteera-korronteak Hauek dira TTL LS zirkuituetako korronteei buruzko datu nagusiak, eskuliburutik hartuta: IOH = irteera-korrontea H tentsiorako = - 0, m (max) IOL = irteera-korrontea L tentsiorako = m (max) IIH = sarrera-korrontea H tentsiorako = 0 µ (max) IIL = sarrera-korrontea L tentsiorako = - 0, m (max). ZIRKUITU DIGITLK ERIKITZEKO PROTOTIPO- TXRTELK Txip batzuek osaturiko sistema digitalak eraiki eta analizatu ahal izateko aurreko laborategi-saioetan erabilitako prototipo-txartel bera erabiliko dugu. Zirkuituak txartelen erdiko zirrikituan zehar kokatzen dira, horretarako txiparen hankatxoak zirrikituaren alde bietan dauden zulotxoetan sartuz. Hankatxo bakoitzari dagokion zulo-zutabe bakoitzak konexio fisiko bakar bat osatzen du, zutabeko zulotxoak zirkuitulaburtuta baitaude barnean. V 0 V Zirkuituen arteko konexio bat egiteko kable bat sartu behar da konektatu nahi diren hankatxoei dagozkien bi zulotxoren artean. Txarteletako goiko eta beheko aldeetan dauden konexio-lerroak elikadura sartzeko erabiliko ditugu. Zulo-lerro horiek bi zatitan banatuta daude, ezkerrekoa eta eskuinekoa; beraz bi konexio-puntu osatzen dira (ez ahaztu biak konektatzen konexio-puntu bakar bat osatzeko). Goiko lerroa tentsio-maila altua ( V) eta behekoa tentsio-maila baxua (0 V) konektatzeko erabiliko ditugu, eta lerro bakoitza muntaketa-plakan dauden borneren batekin (gorria eta beltza) konektatuko dugu, kable baten bidez (begira ezazu irudia).. Zirkuituen banaketa txarteletan eta kableatzea Sistema digital bat eraikitzeko txip batetik bestera konexioak egin behar dira, kableen bidez. Eraiki baino lehen, egokia da aztertzea nola kokatu zirkuituak txarteletan, haien artean konektatu behar diren zirkuituak fisikoki hurbil kokatzeko eta txarteletako espazioa ondo aprobetxatzeko. Horrela kable ahalik eta motzenak erabiliko ditugu eta hori biziki garrantzitsua da zirkuitu-kopurua hazten den heinean; bestela, zirkuituaren analisia zailduko duen kable-mataza bat osatuko dugu. Jar itzazu zirkuitu guztiak norabide berean beti, direnak direla haien hankatxoak. KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

7 Garrantzitsua da kableatze txukun bat egitea, ahalik eta kablerik motzenak erabiliz eta muntaketatxartelei doituak jarriz, haien konexio-zuloetatik erraz ez ateratzeko moduan eta konexio gehiago egitean oztopo ez izateko. Egokia da, era berean, kableak angelu zuzenak osatuz tolestatzea. Ondo egindako kableatzeak zirkuitu fidagarriak sortzen ditu eta erroreen bilaketa eta zuzenketa azkarra ahalbidetzen ditu. Zuritu itzazu kable bakoitzeko bi muturrak luzera egoki bat libratuz, 0, cm, zulo barnean konexioa egiteko adina, baina ez luzeegia, txartel-barnean tolesta ez daitezen (konexio oker bat egingo bailukete) edo kanpoan ukitu ez daitezen (haien arteko zirkuitulaburra gertatuko bailitzateke). Ez eraman kableak zirkuituen gainetik, interferentzia gutxiago sortzeaz gain errazagoa delako gaizki dagoen txipa ordezkatzea konexioak desegin gabe. Txip bat atera behar baduzu txarteletik, nahikoa da elikadura-iturritik deskonektatu ondoren, izkina bateko behealdetik gora bultzatzea, hankak ez tolestatzeko arreta handiz. KONTUZ: zirkuitua eskuz ateratzen saiatzen baldin bazara, gora tiraka, zirkuitua atera, buelta eman eta hatzetan iltzatuko zaizu! Gogora ezazu hanka bakoitzak konexio-zulo batzuk dituela. Beraz, puntua B-rekin eta C-rekin konektatzeko nahikoa da lehenik B-rekin konektatzea eta gero B C-rekin, horrekin kable motzagoak erabiltzen badira. -ren eta B-ren arteko konexioa egin eta gero, bi hankek funtzio bera betetzen dute. B C Zirkuituen arteko konexio guztiak beti irteera batetik sarrera batera doaz, txip baten emaitza (irteera) beste txip batean (sarreran) prozesatu ahal izateko. DI EGON: EZ DIR INOIZ BI IRTEER HIEN RTEN KONEKTTU BEHR, ZIRKUITU SUNTSITZEN D ET!. NOL SRTU DTUK ET NOL ZTERTU EMITZK ZIRKUITU DIGITLETN Edozein zirkuitu digitaletan kanpo datuak prozesatzen dira emaitzak sortzeko. Beraz, metodoren bat behar dugu eraikitako sisteman datuak modu erosoan sartzeko (kableatzea berregin gabe) eta funtzionamendua eta emaitzak egiaztatzeko, behin eta berriz polimetroa edo osziloskopioa erabili gabe.. Datu-sarrera Datuak sartzeko pultsadoreak (teklatuak) edo etengailuak erabili ohi dira. Ez ahaztu informazio digitala ari garela prozesatzen; hots, sarrera guztiek bi balio logiko besterik ez dituzte hartzen: 0 edo. Pultsadoreak eta etengailuak bi hankatxo dituzten gailu mekaniko sinpleak dira. Pultsadoreak bere bi hankatxoak konektatzen ditu sakatuta mantentzen den bitartean; sakatzeari uzten zaionean, bi hankatxoak deskonektatzen ditu. Etengailuak, aldiz, bi posizio finko ditu: batean, bi hankak konektatuta mantentzen dira; bestean, deskonektatuta. KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

8 Etengailua "itxita" dagoenean (edo pultsadorea sakatuta) ON/KTIBTUT/ egoera adierazten da, eta irekita dagoenean, aldiz, OFF/DESKTIBTUT/0 egoera logikoa. Ondoko bi eskemetan azaltzen da nola konektatu etengailu edo pultsadore bat. zter ezazu lehenengo kasua. Etengailua irekita dagoenean, irteeran 0 volt (edo tentsio baxua) dago, erresistentzia batez lurrarekin konektatuta baitago. Ixten denean, aldiz, irteeran voltak agertzen dira. Erresistentziak ekiditen du volt eta 0 volten arteko zirkuitulaburra etengailua ixten denean. Bigarren kasua berdina da baina logika negatiboa erabiliz (ON = 0 volt, OFF = volt). V irekita Irt = 0 volt itxita Irt = volt R = KΩ V Irt(H) Irt(L) R = KΩ irekita Irt = volt itxita Irt = 0 volt Egia esateko, nahikoa da konexio-eskema bakar bat edozein sarrera eraikitzeko, biek ematen baitituzte bi balio fisikoak, H eta L. Desberdintasun bakarra interpretazioa da. Laborategian erabiliko ditugun etengailuak launaka datoz, hankatxoko txip antzeko bloke batean (mikroetengailuak). Beheko irudikoan etengailua /ON posizioan dago ( eta hankatxoak konektatuz) eta beste hiruak 0/OFF posizioan, irekita. Etengailu bakoitzarekin goiko eskema muntatu behar da, erresistentzia bana erabiliz eta logikaren arabera 0 eta volteko konexioak eginez. Muntaketa hori sinplifikatzearren, zenbait kasutan 0 hankako zokalo bat erabiliko dugu, hurrengo irudian agertzen den moduan, non jadanik KΩ-eko erresistentziak konektatuta dauden, eta edo 0 voltera eraman behar diren hanka guztiak haien artean konektatuta dauden. Mikroetengailuak zokalo horren gainean kokatuko ditugu. 0 ON DIP Mikroetengailuak Zokaloa Hurrengo irudian agertzen da nola muntatu mikroetengailuak zokaloan. Ikusten duzunez, mikroetengailua hankaz gora ipini behar da eta irteerak "goitik" hartzen dira. Beheko hankatxo guztiak zirkuitulaburtuta daudenez gero, nahikoa da bat 0 V-ekin konektatzea;. hanka, aldiz, voltera konektatu behar da. Hori dela eta, etengailuak logika "negatiboan" daude; beste hitzetan, mikroetengailua ON posizioan dagoenean (behean) 0 volt izango dugu irteeran. dibidez, irudikoan I irteeran 0 volt ditugu eta beste hiruetan, aldiz, volt. Jakina, 0 eta voltak aldatzen badira kontrakoa lortzen dugu. Hala ere, irudiko konexioa da gomendatzen dena. Zokalo horiek erabiltzen badira, lau etengailuek logika berean funtzionatzen dute; ez bada zokaloa erabiltzen, bakoitza nahi den moduan eraiki daiteke. Ez ahaztu, hala ere, etengailuek edo 0 volt besterik ez dutela ematen, eta guk interpretatzen dugula tentsio hori balio logiko gisa. Beraz, nahikoa da eskema bakar batekin. Etengailuak kontrako logikan behar baditugu, nahikoa da etengailuaren posizioak alderantziz ulertzea: goian desaktibatuta eta behean aktibatuta. KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

9 Erresistentziak I I I I DIP ON + V Ij : mikroetengailuen irteera goian Ij = V behean Ij = 0 V barnean zirkuitulaburtuta Sistema baten eraikuntza planifikatzeko, zokalo horiek 0 hankako osagaitzat hartuko ditugu, zirkuitu integratuen modura. Hankatxoen zenbakiak irudikoak dira; beraz, irteera-seinaleak,, eta 0 hankatxoetan lortzen dira.. Datu-irteera Zirkuitu baten emaitza voltmetroaren bidez azter daiteke, irteera-hankatxoan dagoen tentsioa neurtuz. Baina askotan egokiagoa da irteera bera "ikustea", irteeran LED diodo bat konektatuz. Irteera aktibatzen denean ( balio logikoa) LEDa pizten da, eta desaktibatzen denean (0 balio logikoa) itzali. Hurrengo bi eskemetan ageri da nola konektatu behar den LED bat, irteera logika negatiboan zein positiboan izanik (erresistentzien balioa ohiko balio bat da): I(H) leda R = 0 Ω V R = 0 Ω I(L) leda LEDak banan-banan konektatzea badago ere, konexioak errazteko asmoz LED dituzten hankatxoko zokalo "bereziak" erabiliko ditugu behin baino gehiagotan, LEDak eta erresistentziak jadanik muntatuta dituztenak. Ikusi nahi ditugun seinaleak goiko sarreretara eramaten dira, eta hankatxoa 0 voltera eraman behar da. DI:,, eta hankatxoak ez dira konektatu behar! Modu horretan, LEDak logika positiboan konektatzen dira. Negatiboan behar izanez gero, nahikoa da LEDei buelta ematea eta beheko hankatxoa voltera eramatea. L L L L erresistentziak ez erabili Muntaketa planifikatzeko, zokalo horiek hankako osagaitzat hartuko ditugu, zirkuitu integratuen modura. Hankatxoen zenbakiak goiko irudikoak dira; beraz, bistaratu nahi diren seinaleak,, eta hankatxoetan konektatu behar dira. KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

10 . ZIRKUITU DIGITLK ERIKITZEKO URRTSK Osagai digitalez eraikitako zirkuituek konexio asko izan ohi dute. Zirkuitu horiek kableatze soilez eraiki behar badira laborategian, beharrezkoa da modu txukunean, metodikoki, lan egitea, muntaketa egokia egiteko eta konexio-arazoak saihesteko. Bestela, oso erraza da errorez beteriko zirkuituak eraikitzea eta, ondorioz, denbora asko galtzea erroreak bilatzen eta konpontzen. Hona hemen arau batzuk zirkuitu digital fidagarriak eraikitzeko laborategian. DISEINU Noski, diseinu egoki bat da lehen baldintza zirkuitu egoki bat eraikitzeko. Ez da, hala ere, ikasgai honen helburua; laborategi-saioetan jadanik egindako diseinu batetik abiatuko gara. ERIKITZEREN PLNIFIKZIO Zirkuitua eraiki baino lehen, muntaketa planifikatu behar da. Hauek dira jarraitu beharreko urratsak: Zirkuituaren eskema logikoa marraztea. Eskema horri detaile gehiago erantsiko diogu ondoko urratsetan, muntaketarako baliagarriak izango diren detaileak hain zuzen ere. Planifikazio-prozedura honetan zehar, aldaketak sar daitezke egindako diseinuan, baliokidea den eta abantailaren bat duen beste eskema bat lortzeko: konexio-kopurua txikiagoa izateko, erabili behar diren zirkuituen kopurua txikiagotzeko, egiaztapena errazagoa izateko eta abar. Saio hauetan egindako eskematik abiatuko gara. Behar ditugun zirkuitu integratuak eta osagaiak identifikatzea. Lehenik, eskeman agertzen diren mota bakoitzeko osagai guztiak (NND ateak, esate baterako) zenbatuko ditugu; horrela, behar den txip-kopurua kalkulatuko dugu, kontuan hartuz txip batean zenbat osagai dauden. Ondoren, behar diren zirkuitu integratuei eta beste osagaiei identifikazio-zenbaki bana emango diegu. Eskema logikoko elementuak identifikatzea. Horretarako, osagai logiko bakoitzari dagokion txip-zenbakia eta haien sarrera eta irteera bakoitzari zirkuitu integratuan dagokion hanka-zenbakia idatziko ditugu eskeman bertan. Konexio-zerrenda egitea. Zirkuituen artean egiten diren konexio guztiekin taula edo zerrenda bat osatuko dugu. Taula horretako lerro bakoitza honelakoa izango da: konexio-zenbakia: ZI-zenbakia. hanka-zenbakia ZI-zenbakia. hanka-zenbakia dibideak: :... konexioa:. ZI-ko. hankatik. ZI-ko. hankara :.. konexioa:. ZI-ko. hankatik -ra Muntaketa-plano orokorra marraztu. Txarteletan zirkuitu integratu bakoitza izango duen kokapena marraztuko dugu, besterik ez. Zirkuituak txarteletan banatzeko irizpide bat kableen luzera izan daiteke, esaterako. Plano honetan elikadurako konexioak ere marraztuko ditugu. Normalean ez du merezi konexio guztiak marraztea, ez bada zirkuitua oso sinplea denean. KTL'00/0 Sistema Digitalak - 0 -

11 dibidea. planifikatu behar da irudiko zirkuitua; sarrera prozesatzen ditu, c, b eta a, eta bi irteera sortu, S eta S0. Sarrerak sortzeko etengailu erabili behar dira eta irteerak ikusteko bi LED. So = a b S = a b + a c a b S0 S c a 0 b c. not eteng. not Zirkuitua etiketatua ez ahaztu eta konexioak txipetan!. xor. nand. nand 0 S0. nand S ledak Konexio-zerrenda Osagaiak: : mikroetengailuak : LS, XOR : LS00, NND : LS0 NOT : LEDak Elikadura -: V.,.,.,. -: 0 V.,.,.,.,. Sarrerak 0-:.0.,.,. ; a -:..,. ; b :.. ; c Barne konexioak :.. : :.. Irteerak 0:.. ; S0 :.. ; S Muntaketa-planoa volt : xor : not : nand 0 volt volt : eteng. : ledak 0 volt KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

12 MUNTKET urrekoa laborategian joan baino lehen egin beharreko lana da. Lan hori egina, zirkuitua eraikitzeko: Sar itzazu ZI-ak prototipo-txarteletan, lehen egindako planoaren arabera. Kontuz ibili hankatxoak ez tolestatzeko! Konektatu lehendabizi txip bakoitzeko 0 () eta (VCC) volteko hankatxoak. Horretarako: -- Konekta itzazu erabili behar dituzun txarteletako konexio-lerro horizontalak, H eta L tentsiokoak, plakako borne bitara, non konektatuko dugun geroago tentsio-iturria. -- Konekta itzazu txip bakoitzeko eta ( eta 0 volt) hankatxoak dagozkien lerroetara: volt goiko lerroan eta 0 volt behekoan. Erabili beti ahalik eta kablerik motzenak! -- Sortu volt (TTL zirkuituen lan-tentsioa) tentsio-iturrian eta eraman tentsioa plaketako bi borneetara. DI: ziurta ezazu konexioa behar den polaritateaz egiten dela, eta balio egokikoa dela. Tentsio altu bat jasanez gero, zirkuituak erreko dira. Neurtu voltmetroarekin zirkuitu bakoitzeko tentsioa eta hankatxoetan ( hankatxoen eta 0 volteko bornearen artean volteko tentsioa neurtu behar duzu, eta gauza bera hankatxoen eta volteko bornearen artean). Ez da nahikoa begiratzea, neurtu egin behar da. Konexio batean akats bat topatuz gero, zuzendu. Egiaztatu ondoren, deskonektatu tentsio-iturria plakatik, muntaketarekin jarraitzeko. Ondoren, gainerako konexioak egin behar dira. -- Baldin eta zirkuitu sinkronoak erabiltzen badituzu, egin itzazu lehendabizi erlojuseinaleari dagozkion konexioak. Txipetako erloju-sarrera guztiak haien artean konektatzea gomendatzen da, gero plakaren borne batera eramateko, non zirkuituaren frogak egiteko erloju-sorgailu bat konektatuko baitugu. Ziurtatu konexio horiek oso garbiak direla, erloju-seinalea kontrol-seinale nagusia baita zirkuitu sinkronoetan; beraz, lerro horretan agertzen den edozein zaratak zirkuituaren funtzionamendu zuzena galaraziko du. Ez ahaztu: erloju-seinaleak ere sistemaren erreferentzia komuna erabiltzen du. -- Egin ondoren balio konstantea, H edo L, duten seinaleen konexioak, hala konstanteak berak nola gaikuntza (E, G), clear, preset edota antzeko seinaleak kontrol-seinale moduan erabiltzen ez diren kasu guztietan, hau da, balio konstante batean uzten direnean. -- Bukatzeko, egin itzazu gainerako konexioak modu ordenatuan eta lehenago sortu duzun konexio-zerrenda kontuan hartuz. Lagungarria da oso dagoeneko egindako konexioak markatzea zirkuituaren eskema logikoaren gainean zein konexio-zerrendan, bat ere ez ahazteko. Komenigarria da, baita ere, mota bereko seinaleak kolore berdineko kableen bidez egitea; adibidez tentsio-konexioak gorriz; lurrak, beltzaz; eta abar. Horrela eginez gero, aiseago aurkitzen da gero seinale jakin bat. KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

13 . SISTEMREN RZKET Zirkuitu bat eraiki ondoren, funtzionamendu-probak egin behar dira, egoera guztietan erantzun egokia ematen duela egiaztatzeko. Nahiz eta kontu handiz muntatu, zirkuituek ez dute lehenengo saioan funtzionatzen, hau da, ez dute egiten egin beharko luketena; are gehiago, batzuetan ez dute deus ere egiten! Zorionez, ondo ezagutzen dugu (guk diseinatu dugulako) zirkuituaren portaera logikoa, eta, ondorioz, eraikitze-prozesuan sartutako erroreak aurkitzea (kable bat gaizki jarri dugu, esaterako) lan erraza izango da. Izan ere, horixe da ikasgai honen helburu nagusia, sistema logiko baten portaeraren analisia; zirkuitu bat kableatzea eta eraikitzea ez da garrantzitsuena, egin behar den zerbait besterik ez da (eta errealitatean prozesu industrial guztiz automatizatua da). Beraz, arazketa-fase bati ekin behar diogu zirkuitua eraiki ondoren, akatsak bilatzeko asmoz. kats horiek iturri askotatik etor daitezke: - zirkuitua diseinatzean edo eskema logikoa definitzean egindako akatsak - zirkuitua muntatzean egindako akatsak - erabilitako txip baten funtzionamenduko akatsak (matxuratu da) Lehenengo motako erroreak diseinu-prozesuari dagozkio, eta konpondu ahal izateko diseinu-fasera itzuli behar da. Oro har, prototipo bat egin baino lehen simulazio-prozesu asko egiten dira konputagailuan, diseinatutako sistema logikoaren portaera analizatu ahal izateko eta erroreak aurkitzeko eta zuzentzeko. Zirkuitu logikoen simulazioa Diseinu Digitaleko Laborategia ikasgaian lantzen da. Beste bi errore-motak zirkuitua eraikitzean egindako akatsak dira, eta horiek nahitaez laborategian detektatzeaz gain, bertan konpondu behar dira. Oro har, errore horiek txipen arteko konexioak egitean sartutako akatsak izango dira, eta oso gutxitan gertatuko da txip bat matxuratuta dagoela. Laborategian muntatuko ditugun zirkuituak oso sinpleak direnez gero, ez duzu arazo handirik izango errore horiek detektatzeko eta zuzentzeko zirkuituaren portaera zehatz-mehatz analizatuz. Edonola ere, hartu kontuan guztiz lagungarria dela zirkuituaren eraikitzea modu egoki eta sistematikoan egitea kableatze-erroreak saihesteko edo minimizatzeko. Seriotasunez lan egin ezean, oso erraza da txip bateko irteera bat sarrera batekin oker konektatzea, edo bi irteera haien artean zirkuitulaburtzea (eta zirkuitua suntsitu), konexioak egin gabe uztea eta abar. Zirkuitua eraiki baino lehen, presta ezazu dagozkion eskema logikoa eta konexio-zerrenda, eta erabili bi eskema horiek zirkuitua eraikitzeko. Horiek dira zure tresna nagusiak konexioak egiteko eta errepasatzeko unean. Gauza izan behar duzu, edozein unetan eta zalantzarik gabe, konexio bat, ate bat, biegonkor jakin bat,..., aurkitzeko.. katsak bilatzeko prozedura bat Zirkuitu batean prozesatzen diren seinaleen zein haiei ematen zaien erantzunen azterketa egiteko txipetako hankatxoen tentsio-balioak NEURTU behar dira, eta horretarako voltmetroa, osziloskopioa edo proba-punta bereziak erabiliko ditugu. di egon: jakin ahal izateko irteera eta sarrera baten arteko konexioa egokia den ala ez, ez da nahikoa konexioa egina dagoen begiratzea, neurtu egin behar da. gian kable batek ez du konexioa ondo betetzen, edo puskatuta dago, eta neurtu ezean ez gara akats horretaz konturatuko. KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

14 Hori dela eta, eduki ezazu beti piztuta voltmetroa, egiaztatze-tresna nagusia izango duzu eta. Haren proba-punten bidez modu errazean neur daitezke tentsioak txipen hankatxoetan. Horretarako, eraman ezazu erreferentziako punta (beltza) puntu komunera, lurrera (adib. iturriaren polo negatibora, eta hor utzi daiteke saio osoan zehar); beste puntarekin, gorria, tentsioak neurtu ahal izango dituzu hankatxoetan. Jakina, neurtu behar den seinaleak denboran oszilatzen badu (esaterako, erlojuseinalea), orduan ezin da neurtu voltmetroarekin, eta osziloskopioa erabili beharko duzu, aurreko modu berean. Hona hemen berriro laburbilduta akats fisikoak bilatzeko prozedura sistematiko bat, laborategian behin eta berriro erabiltzeko argibide gisa:. Egiaztatu txip guztietako elikadurarekiko konexioak ( V eta 0 V); gaizki baleude, egiaztatu elikadura-tentsioaren balioa ( V) tentsio-sorgailuan eta muntaketa-txarteleko borne gorrian, eta egindako konexioak.. Mikroetengailuak erabili behar badituzu datuak sartzeko, egiaztatu euren irteeretan lortzen diren tentsioak bi posizioetarako (ON, OFF / V eta 0 V) txipetan konektatu baino lehen.. Neurtu txipetan sarreren balioak eta egiaztatu egokiak direla. Gogoratu: tentsio baxuak, L, 0-0, volten artean egon beharko du, eta tentsio altua, H, eta volten artean. Balio desegoki bat neurtzen baduzu, seinale hori atzera segitu behar da, hau da, sarrera hori datorren tokira, balio desegoki horren kausa non dagoen aurkitu arte.. Errepikatu goikoa irteerekin. Kontuan hartu zirkuitu gehienek Gaikuntza, Clear eta Preset bezalako kontrol-sarrera bereziak dituztela, eta tentsio egokiarekin konektatu behar direla txiparen funtzionamendua egokia izan dadin.. Irteera bat LED batera eramaten bada, ikusteko, egiaztatu LED hori ondo konektatuta dagoela (hartu kontuan LEDaren polaritatea).. Erloju-seinalea ere egiaztatu behar da, bai pultsu-sorgailuan, bai txarteleko bornean, bai eta txipetan ere. Ez ahaztu erloju-seinaleak ere bi borne dituela: gorria, non seinalea dagoen, eta beltza edo erreferentziazko puntua, nahitaez zirkuituko beste erreferentzia-puntuekin konektatu behar dena.. Prototipo bat kableatzean egiten diren ohiko errore batzuk Honako hauek dira sortu ohi diren errore arruntenak zirkuitu bat eraikitzen denean laborategian txipak kableatuz: Sarrera bat neurtu egin da eta, voltetan dago (gutxi gora behera). Horrela ez badirudi ere, sarrera hori konektatu gabe dago, horixe baita TTL zirkuitu batean neurtzen den tentsioa sarrera batean konexioa egina ez dagoenean. Egiaztatu eta zuzendu konexioa, ez baitu kontakturik egiten kable bat egon arren. Irteera batek, sarreretan eta 0 dituen OR ate batena adibidez, voltetan egon behar du, baina voltetan dago. Ia ziur, irteera hori hurrengo zirkuituko sarrera batera konektatzean huts egin dugu, eta, hori egin beharrean, beste irteera batera konektatu dugu, hots, bi irteera zirkuitulaburtu ditugu. Konexio hori mantentzen bada denbora jakin bat, txipetako bat suntsituko da. DI: KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

15 matxuratutako txipa eta ondo dagoena guztiz berdinak dira kanpotik begiratuta; txipa erretzen baduzu konexioa gaizki egiteagatik, denbora galduko duzu gero zirkuituaren funtzionamendua egiaztatzean. LED batek piztuta egon beharko luke, baina ez da horrela gertatzen. Egiaztatu LEDaren polaritatea. LED batek norabide bakar batean eroaten du, anodoa hanka positiboa eta katodoa negatiboa izanik. Ziurtatu, baita ere, LEDaren konexioan erabiltzen den erresistentzia balio egokikoa dela, ohm-ekoa; oso altua balitz LEDa ez litzateke inoiz piztuko (korrontea txikiegia izango litzateke). Zirkuitu jakin batek (deskodegailu bat, multiplexore bat,...) ez du bere funtzioa betetzen. Zenbait zirkuituk gaikuntza-seinaleak erabiltzen dituzte kontrol-seinale gisa. Ez badaude aktibatuta zirkuitua ez dabil. Egiaztatu tentsio-mailak (adi egon erabiltzen den logikari). Multiplexore batean i sarrera aukeratu da, baina irteeran ez da agertzen sarrera horretan neurtu dugun balio bera. Gaituta baldin badago, hautatze-seinaleak gaizki konektatuta daude, ziur aski; adibidez, seinale horien ordena okerra da BC-CB. Kasu askotan biten ordena garrantzitsua da. Esate baterako, batuketa bat egiten denean ez da gauza bera 000 edo 000 batzea! Gogoratu pisu txikieneko bita dela, beti. Biegonkor batek portaera arraroa erakusten du eta ez du, adibidez, egoeraz aldatzen, hori egin behar duela egiaztatu bada ere. Ziurrenez, preset edo clear seinaleren bat konektatu gabe dago; bi seinale horiek asinkronoak direnez gero, zirkuitu horren portaera normala oztopatzen dute. Konekta itzazu dagozkien balioetan. Tentsio-iturriko neurgailuaren orratza 0ra doa. Eta hor mantentzen da, zarata ateratzen, eta kontrol-botoiei kasurik egin gabe. Kontuz, zirkuitulabur bat dago, eta 0 volten artean, zirkuituko punturen batean, eta ondorioz, eskatzen den korrontea oso altua da; iturriak ezin du korronte hori eman, eta bere burua babesteko tentsioa 0ra jaisten du. Deskonektatu zirkuitua iturritik eta frogatu banan-banan 0 volteko konexio guztiak, voltekin konektatuta dagoena zein den aurkitu arte. Gogoratu posible dela 0tik era zuzenean kable baten bidez joatea baina, baita ere, zeharka konexio bat baino gehiago direla medio. KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

16 . ERLOJU-SEINLE (0. praktikatik aurrera erabiltzeko) Zirkuitu digital arruntak bi multzotan sailka daitezke: konbinazionalak eta sekuentzialak. Lehenengoetan sarrerek definitzen dute uneoro erantzuna. Zirkuitu sekuentzialetan, aldiz, erantzuna ez da bakarrik sarreren funtzioa, historia edo eboluzioa denboran zehar ere kontuan hartzen baita. Hitz gutxitan, zirkuitu sekuentzialek "memoria" dute. Zirkuitu sekuentzial bat sinkronoa da baldin eta erantzuna une jakin batzuetan besterik ez bada aldatzen, kontrol-seinale berezi batek hala adierazita: erlojua. Erloju-seinalea maiztasun jakineko pultsusegida bat da. Pultsu-segida horren maila-aldaketak edo ertzak aprobetxatzen dira zirkuitu sinkronoaren sarrera-balioak prozesatzeko eta, hala badagokio, irteera aldatzeko. Zenbait zirkuitutan igoera-ertza erabiltzen da eta beste batzuetan jaitsiera-ertza. Gainerako denboran zehar irteera ez da aldatuko. igoera-ertzak jaitsiera-ertzak erloju-seinalea H L T, erloju-seinalearen periodoa Erabiliko ditugun zirkuitu sekuentzial guztiak sinkronoak dira eta igoera-ertzean aktibatzen dira: D et JK biegonkorrak, erregistroak, kontagailuak eta desplazamendu-erregistroak. Beraz, erloju-seinale bat erabili beharko dugu.. Erloju-sorgailua (THNDR) Erloju-seinalea lortzeko THNDR uhin-sorgailua erabiliko dugu. Sorgailu horrek bi aukera eskaintzen ditu: maiztasun jakineko uhin karratua sortzea edo pultsu bakar bat sortzea. zkenekoa da gehien interesatzen zaiguna, horrela zirkuitu sekuentzialean aldaketa bakar bat sortarazten baita, eta oso erraza da emaitzen azterketa. TTL dioen irteera erabili behar da, sortzen den tentsio-maila TTL zirkuituetakoa delako (/0 V). ON RUN TRIG SQURE WVE ONE SHOT TTL x x0 x x0 PERIOD PULSE WIDTH Sorgailua piztu ondoren (ON), Erloju-pultsu bakar bat sortzeko: a. ukeratu TRIG modua. b. Sakatu ONE_SHOT (pultsu bat) tekla. Tekla hori pultsadore bat da. Erloju-pultsu bat besterik ez da sortuko, nahiz eta tekla denbora luzez sakatuta mantendu. Jakina, pultsu bakar bat sortzen denez, ez du zentzurik maiztasunaz hitz egiteak. Erloju-Seinale jarraitua sortzeko a. ukeratu RUN modua. PERIOD izeneko gurpilarekin aukeratutako periodoa (gutxi gora behera) duen seinalea sortzen da irteeran. SQURE WVE tekla sakatuz gero, erlojuseinale karratua sortzen da. Bestela, seinalea goian eta behean mantentzen den denbora PULSE WIDTH gurpilaren bidez erregula daiteke. KONTUZ: Hala periodoa nola pultsu-luzera kontrolatzeko bi gurpil daude. Lehenengoa, handia, kalibratua dator. Bigarrena, aldameneko txikia, etik 0era doa eta ez dago kalibratuta. Beraz, periodo jakin bat zein pultsu-zabalera doitzeko osziloskopioa erabili behar da, seinalea "ikusi" ahal izateko. KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

17 . HIRUEGOERKO GILUK ET BUSK (. praktika). Hiruegoerako gailuak Transistore bipolarrak dituzten zirkuitu integratu digitalak hiru motakoak izan daitezke, irteeran erabiltzen den etapa-egituraren arabera (irteerako etapa da hurrengo elementuari informazio digitala pasako dion zirkuitu logikoaren atala): - totem-pole (kontrafase-anplifikadorea). "rruntenak" dira eta laborategian gehien erabiliko dituzunak. - hiruegoerakoa (hirugarren egoera bat dago: irteera deskonektatuta). - kolektore irekia. Ondorengo irudietan ageri dira lehenengo bi kasuen irteera-etapa eta haien eskema baliokideak. 0 Ω, KΩ Q (desgaitu) D.L Q Sar Q Irt Sar Q Irt Q Q KΩ totem-pole (irteera-.etapa) hiruegoerakoa (irteera-etapa) Sar = L Sar = H D = H Sar = L D = H Sar = H D = L Sar = H/L Q Irt = H Q Irt = L Q Irt = H Q Irt = L Q Irt = Z Q Q Q Q Q rruntenak, totem-pole irteerako zirkuituak dira, zeinek bi irteera edo egoera posible dituzten; H eta L. Dakizunez, ezin dira bi irteera konektatu haien artean, lortzen den emaitza ez baitagokio portaera logiko bati eta zirkuituak matxuratzen direlako. Horien aurrean, hiruegoerako zirkuituen irteeran hiru egoera dira posible: H eta L, bi balio arruntak, eta egoera berri bat, Z, irteera inpedantzia altuan edo birtualki deskonektatuta uzten duena. Zirkulatzen den korrontearen ikuspuntutik, H/L egoeretan badago korronte bat, kanporantz edo barrurantz, baina Z egoeran ez dago korronterik. Zirkuitu-mota bakoitzak bere aplikazio-eremua dauka; hala ere, seinale asko konektatu behar denean bus komun batera, irtenbidea hiruegoerako zirkuituak erabiltzea da. Hiruegoerako irteera duen gailurik sinpleena hiruegoerako bufferra da. Sarrera Irteera G.L (hiruegoerako kontrola) KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

18 Bufferra gaituta dagoenean (G =, L) bufferraren irteeran sarreran dagoen balioa ageri da; desgaituta (G = 0, H) dagoenean, berriz, irteera inpedantzia altuko egoeran izango da, birtualki deskonektatuta. Beraz, hiru aukera ditugu irteeran,, 0 eta Z. Oro har, zirkuitu batek ez badauka hiruegoerako irteerarik, nahikoa da irteeran gehitzea aurreko bufferretako bat.. Busak (ideia orokorra). Oinarrian, bus bat informazioa daramaten kable-multzo soil bat da; hots, informazio-transferentzia ahalbidetzen duen egitura bat da. Egitura horren bidez komunikatzen dira, normalean, konputagailu bat osatzen duten elementu guztiak. Horrelako egitura ez dagokie ordenadore baten bloke funtzional handiei soilik; prozesadorearen barnean eta sarrera eta irteerako gailuetan ere ematen da eskala txikiagoan. Helbide-busa Datu-busa Kontrol-busa CPU MEM S/I Memoria, PUZ eta S/I sistemak konektatzen dituzten hiru bus nagusiak. Bus bat modu egokian funtziona dezan beharrezkoa da buseko kontroladore bat, arbitroa, uneoro busean zein elementu konektatu behar diren eta bidali eta jaso behar diren seinaleak zein diren adieraziko duena. Busean konektatua dauden elementu guztiak irakur dezakete buseko informazioa, baina bakar batek konektatu dezake bere irteera busera, beste guztiak hirugarren egoera mantendu behar direlarik. Kontroladorearen lana horixe bera da: ziurtatzea gailu bakar bat konektatzen dela busera datuak bidaltzeko. Lan hori betetzeko multiplexoreak erabil daitezke, hurrengo irudian ikus daitekeen moduan. Baina konektatu behar den elementu-kopurua handia denean, eta ondorioz multiplexoreen tamaina handitzen denean, egitura hori ez da egokia. Multiplexoreen ordez, hiruegoerako gailuak erabiltzen dira. multiplexorea bus baten eraketa hiruegorako bufferrak seinale-multzo baten konexioa BUSera n n a n n n n MUXak BUSa n b c d BUSa BUSa kontrolseinaleak kontrol-seinaleak kontrol-seinaleak Sarrera batzuen konexioa bus batera a, b, c eta d blokeak hiruegoerako irteera duten bufferrak dira, eta erabiltzen dira seinale-multzoak busera konektatzeko edo deskonektatzeko. Seinale-multzo bat busera konektatzeko, dagokion bufferraren irteerak aktibatu behar dira eta beste guztiak desaktibatu (Z egoeran utzi); beraz, buserako KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

19 konexio bakarra uzten da. Kontrola gaizki egiten bada, eta, esaterako, bi irteera konektatzen badira batera busera, sistemak ez du ondo funtzionatuko.. Hiruegoerako irteeren erabileraren adibide bat: erregistro-multzo bat. Biegonkorrak, bit bateko "memoria"-tzat har ditzakegu, eta erregistroak, n biteko hitz bat metatzeko gai diren "memoria"-tzat. Hala ere, datu bakarrarekin ez baino datu-multzo batekin lan egin behar denean erregistroa ez da nahikoa eta beste egituraren bat behar da: erregistro-multzoa, datu-kopurua oso altua ez bada, edo memoria, informazio-kopuru altuak maneiatu behar badira. ipaturiko bi sistemen barne-egitura tipikoa ondoko irudian azaltzen da ( hitz, bitekoak). WR.L IN -0 RD.L LD0 ld R0 clk HEL -0 G B DESK : 0 LD clk LD clk ld ld R R 0 G MUX : auk OUT -0 LD ld R clk Irudi horretan hitzeko erregistro-multzoa edo memoria agertzen da. Erregistro bat baino gehiago dagoenez gero, adierazi behar da zein erregistroren gainean egin nahi den lana; horrexegatik, erregistroak ordenatuta daude eta helbide bana esleitu zaie:, goiko eskeman HEL-0 ( erregistro helbideratzeko nahikoa da bi bitekin). Bi eragiketa exekuta daitezke sistema horren gainean: datu berri bat gordetzea (idaztea), WR, edo barnean gorde den datu bat irakurtzea, RD. Idazketa bat egiteko, idatzi nahi den datua IN-0 sarreran kokatu behar da, erregistroaren helbidea adierazi behar da, eta WR seinalea aktibatu behar da. WR seinaleak deskodegailua gaitzen du, eta horrela erregistro bakar baten karga-seinalea (LD) aktibatuko da, helbideari dagokiona hain zuzen ere. Irakurketa-eragiketa modu bertsuan egiten da; helbidearen bitartez erregistro bat aukeratzen da, eta RD seinalea aktibatuz, irteeran dagoen multiplexoreak erregistro horren edukia aukeratuko du. Irakurritako datua OUT-0 irteeran agertuko da. KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

20 urreko egitura egokia da hitz- edo erregistro-kopurua oso altua ez bada; bestela, irteeran jarri dugun multiplexorea izugarri hazten da. Esaterako, K hitzeko memoria batean. sarrerako multiplexorea erabili beharko genuke!! Hala ere, lehen ikusi dugun bezala, badago beste modu bat n irteera bus komun batera konektatzeko: hiruegoerako zirkuituak. Beraz, erregistro bakoitza hiruegoerakoa bada edo, hori ez bada posible, haien irteeretan hiruegoerako bufferrak konektatzen badira, posible da irteera guztiak batera konektatzea busera; hori bai, ziurtatzen bada gailu guztiak, edo guztiak bat izan ezik, Z egoeran daudela. Hiruegoerako irteera duten erregistroak erabiltzen baditugu, aurreko eskematik multiplexorea ken dezakegu. re gehiago, badaude erregistro batzuk aplikazio horretarako bereziki diseinatuak, zeinetan LD eta OE kontrol-seinaleak bikoiztuta dauden irakurketari eta idazketari dagokien kontrola errazteko. Horrela, erregistro-multzoaren egitura honako hau izango da: HEL -0 DT_IN -0 B, G.L DESKOD 0 LD0 LD D-0 R0 OE0 OE LD0 LD D-0 R OE0 OE LD0 LD D-0 R OE0 OE LD0 LD D-0 R OE0 OE clk Q-0 clk Q-0 clk Q-0 clk Q-0 WR.L RD.L DT_OUT -0 HELB Maila logikoan, zirkuitu hori biteko hitz dituen memoria gisa erabil daiteke, harekin bi eragiketa nagusiak egiteko: irakurketa eta idazketa. Benetako memoriekin dagoen desberdintasunik nabarmenena hauxe da: erregistro solteekin egina dagoenez gero, erloju-seinalea erabili behar da idazketak egiteko. Memorietan, aldiz, ez da erloju-seinalerik erabiltzen. Beraz, memoria baino izen egokiagoa da erregistromultzoa. ERREGISTRO- MULTZO hel DTin dat_in dat_out DTout OE LD RD(L) WR(L) KTL'00/0 Sistema Digitalak - 0 -

21 . zatiko praktikei buruzko aurrelanak (tik ra) KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

22 URRELNK. PRKTIK Laborategiko. saioan oinarrizko ate logikoekin lan egingo dugu. Egin itzazu aurretik ariketatxo hauek. 0. Irakur ezazu arretaz banatutako dokumentazioa: <-> atalak.. NOT ateak (alderanzgailua) lderanzgailua edo NOT atea edozein familia logikoko oinarrizko zirkuitua da. familiako txipen artean LS0a da NOT funtzioa egiten duena, non NOT ate dauden integratuta. NOT atea sarrera bat eta irteera bat duen gailua da. Idatz ezazu ondorengo taulan alderanzgailu baten portaera fisikoa: Sarrera Irteera L (0 volt) H ( volt) Zirkuitu jakin baten portaera logikoa modu desberdinetan interpreta daiteke, sarreren eta irteeren logikaren arabera: logika positiboan (aktibatua//egiazkoa = H/ volt) edo logika negatiboan (aktibatua//egiazkoa = L/0 volt). Esate baterako, alderanzgailuari dagokionez, lau interpretazio logiko desberdin egin daitezke. Horien arabera, "itzul" itzazu balio fisikoak (goiko taulako H eta L) dagozkien balio logikoetara eta bete itzazu ondorengo taulak. Gogoratu:.H seinaleekin < = H> baliokidetza erabiltzen da eta.l seinaleekin < = L>. Sarrera.H Irteera.H Sarrera.H Irteera.L Sarrera.L Irteera.H Sarrera.L Irteera.L Taula logiko horietan oinarrituta, zer funtzio logiko betetzen du LS0 zirkuituak? Zein izango lirateke haien ikur grafikoak? Funtzioa: Eskema:. NND ateak (LS00) Errepikatu aurreko ariketa baina NND ateetarako. NND LS00 NND LS00 NND LS00 B Y B.L.L Y.H B.H.H Y.L L L L H H L H H taula fisikoa. taula logikoa. taula logikoa KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

23 Horren arabera, zer funtzio logiko betetzen du LS00 zirkuituak? Zein izango lirateke haien ikur grafikoak? Funtzioa: Eskema: Bukatzeko, nola lor daiteke NND ateekin 0 (NOT) zirkuituaren portaera? Marraztu emaitza.. XOR ateak (LS) sko erabiltzen den beste funtzio logiko bat XOR funtzioa da. TTL familian, LS ZI-ak bi sarrerako XOR ate logiko ditu. Txip horretako ate baten portaera fisikoa ondorengo taulakoa da. Orain portaera fisiko horren interpretazio logiko desberdinak egin beharko dituzu, sarreren eta irteeren logikaren arabera. XOR LS XOR LS XOR LS B Y B.H.H Y.H B.L.L Y.H L L L L H H H L H H H L taula fisikoa. taula logikoa. taula logikoa Zer funtzio logiko betetzen du zirkuituak kasu horietan? Zein izango lirateke haien ikur grafikoak? Funtzioa: Eskema: XOR LS XOR LS XOR LS B Y B.H.H Y.L B.L.L Y.L L L L L H H H L H H H L taula fisikoa. taula logikoa. taula logikoa Zer funtzio logiko betetzen du zirkuituak kasu horietan? Zein izango lirateke haien ikur grafikoak? Funtzioa: Eskema: Egin al daiteke NOT atearen funtzioa XOR ate bat erabiliz? Marraztu emaitza. KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

24 . Zirkuitu konbinazional sinple bat Laborategiko saioan zirkuitu konbinazional sinple bat eraikiko dugu, ate logikoak erabiliz. biteko zenbaki natural bat prozesatzen du sarreran, eta emaitza gisa bi biteko informazioa ematen du: zenbakia (,) tartean dagoen ala ez, eta bikoitia den ala ez. Hauxe da egia-taula: Sarrera Irteera C B Y Y0 ( x ) (bikoitia) Eman adierazpide minimoa bi funtzio horietarako, Y eta Y0, eta marraztu zirkuitu logiko bat funtzio horiek gauzatzeko, nand, not eta xor ateak erabiliz KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

25 Hauxe da bi funtzio horien adierazpen bat eta gauzatze posible bat (laborategian erabiliko duguna): Y = B + B C Y 0 = C(H) B(H) (H) Y(H) x Y0(H) bikoitia Dokumentazioan ematen den adibideari jarraituz, egin ezazu zirkuitu konbinazional horren planifikazioa eta sortu konexio-zerrenda. Erabili itzazu etengailu hiru sarrerak sortzeko eta bi LED bi irteerak ikustarazteko. KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

26 URRELNK. PRKTIK Batuketa eta kenketa dira laborategi-saio honen helburua. urretik egin beharreko lana hauxe da. 0. Irakur ezazu arretaz banatutako dokumentazioa: <-> atalak. Bit bateko batuketa Bete ezazu bit bateko bi zenbakiren batuketari dagokion egia-taula. Sarrera gisa bit prozesatzen dira: Bi eta i, batzen diren bi zenbakiak, eta Ci aurreko batuketa batetik heltzen den bururakobita. Irteeran bi bit lortzen dira: Si, batura, eta Ci+, hurrengo batuketarako bururakoa. Minimizatu bi funtzioak eta sortu Si eta Ci+-erako ekuazio logikoak. Egiaztatu ondoko zirkuituak aurreko ekuazioak betetzen dituela, eta bete ezazu aldameneko taula adierazitako seinaleen balio logikoekin. i Bi Ci X Y.L Z.L Ci+ Si B i i C i X Y Z C i+ Si. Zirkuituaren planifikazioa urreko saioan egin duzun moduan, planifika ezazu (hurrengo orrialdean) zirkuitu horren eraikuntza. Beraz, etiketatu zirkuitua eta sortu konexio-zerrenda. Erabili behar dituzun txipak honakoak dira: LS ( XOR), LS00 ( NND), etengailuko zokalo bat ( i, B i eta C i sarreretarako) eta LEDeko bloke bat (C i+ eta S i irteeretarako). Erabil itzazu etiketa hauek: etengailuak ; XOR ; NND ; eta LEDak. Egin ezazu, baita ere, eskema txiki bat zirkuituak nola banatu txartelean adierazteko. KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

27 Etiketatu behar den zirkuitua Konexio-zerrenda i Bi X Si Ci Y.L Z.L Ci+. Batugailu/Kengailua rako osagarrian Batuketa oinarrizko eragiketa da edozein konputazio-sistematan. Horregatik, badaude n biteko zenbakien batuketak egiten dituzten MSI mailako zirkuitu integratuak. Gainera, batugailu batekin batuketak zein kenketak egin daitezke, zenbakien adierazpide gisa rako osagarria erabiliz. GOGORTU: zenbaki negatiboak adierazteko rako osagarria erabiltzen da, non - x zenbakia ( n - x) zenbakiaren bitartez adierazten baita, (n = bit-kopurua). Errepasatu zure apuntetan zenbaki positiboen eta negatiboen adierazpidea rako osagarrian. dibide gisa, bete ezazu ondoko taula, n= denean, zenbaki negatiboak eta positiboak adieraziz: zenbakia kodea zenbakia kodea KTL'00/0 Sistema Digitalak - -

28 Batuketa/Kenketa X zenbakitik abiatuta -X zenbakia lortzeko nahikoa da <not_x + > eragiketa egitea, non not_x-ek bitez biteko NOT funtzioa adierazten duen. Hori dela eta, - B kenketa egiteko + not_b + batuketa egin behar da. Beraz, batugailua batuketetarako zein kenketetarako erabil daiteke; nahiko da batuketarako B eta kenketarako not_b erabiltzea. zken kasuan behar den (+) sarrerako bururakoaren bidez egin daiteke! B/K kontrol-seinalea 0 denean batuketak egiten ditu: + (B xor 0) = + B. B/K = denean, aldiz, kenketak: + (B xor ) + = - B Bete ezazu ondoko taulan ematen diren datu-sarrerei dagokien kodea (rako osagarrian) eta irteeran agertuko den kodea, alboan bere balio hamartarra ere azalduz. B B/K C Batura Emaitza horiek guztiak adierazgarriak dira bitetan? C B Batugailua/ Kengailua S B C0 Emaitza B/K MUNTTZEKO PLN Lehen bezala, goian aurkeztutako biteko batugailu/kengailuaren muntaketa planifikatu behar duzu. Erabili behar dituzun txipak honakoak dira: LS ( XOR), LS ( biteko batugailua), etengailuko bloke ( eta B sarrerentzat) eta LEDeko bloke bat (S irteerarentzat). Une honetan ez gara arduratuko B/K sarreraren jatorriaz eta C irteeraz. Zirkuituak izendatzerakoan jarrai itzazu honako arauak: etengailuak ; B etengailuak ; LS ; LS ; LEDeko blokea Etiketatu zirkuituak eskema logikoan eta egin ezazu konexio-zerrenda eta muntaketa-plano sinple bat (non kokatu txipak). KTL'00/0 Sistema Digitalak - -