˜ DE UNA UNIDAD PROCESADORA DE DISENO 4 BITS, CON SU UNIDAD DE CONTROL VIRTUAL Grijalba Salgado V´ıctor ıctor Manuel Hern´andez andez Calder´on on Jos´e Carlos ´ P´erez erez Alvarez Ediberto Ram´ırez ırez Guatsoz on o´ n Esteban De Jes´us us Romero Casas Edgar Omar Universidad Veracruzana Facultad De Instrumentaci on o´ n Electronica ´ Programa Educativo: Ingenier´ Ingenier ´ıa ıa En Instrumentaci on o´ n Electronica o´ nica Experiencia Educativa: Sistemas Digitales ´ Cadetr´ Cadetratico: a´ tico: M.C. Angel Eduardo Gasca Herrera Circuito Gonzalo Aguirre Beltr an, a´ n, Zona Universitaria Xalapa-Enr´ Xalapa-Enr´ıquez, ıquez, Veracruz, M´ Mexico e´ xico
Resumen—En este reporte se presentan los requerimientos y pasos para elaborar una Unidad Procesadora De 4 Bits, la cual forma parte del proyecto proyecto integrador de la Experiencia Educativa Educativa ´ de Sistem Sistemas as Digital Digitales, es, imparti impartidad dad por el M.C. M.C. Angel Eduardo Eduardo Gasca Herrera, Herrera, para la carrera de Ingenier Ingenier´´ıa ıa en Instrumentaci´ Instrumentacion o´ n Electr´ Electronica o´ nica de la Univer Universid sidad ad Veracruz eracruzana ana,, Campus Campus Xalapa Xalapa.. Se presen presentan tan los requer requerimie imiento ntoss f ´ısico ı sicoss y virtu virtual ales es para para la elaboraci´ elaboracion o´ n y control control de la Unidad, Unidad, as´ı como un abordamiento abordamiento hacia hacia la E.E. E.E. de Sistem Sistemas as Digitales Digitales y su futuro futuro eso dentro dentro del ´ ejercicio de la profesi´ profesion. on.
I.
´ I NTRODUCCION
La experiencia educativa de Sistemas Digitales concluye los conocimientos b´asicos asicos de la Electr´onica onica Digital. La importancia de esta experiencia experiencia educativa educativa radica radica en que fundamen fundamenta ta los conocimi conocimiento entoss que como estudiante estudiante se utilizar utilizar an a´ n en el modela modelado do y uso de los dispos disposit itiv ivos os electr electr´onicos o´ nicos como como los microprocesadores y microcontroladores, de uso frecuente en sistemas sistemas de adquisic adquisicii on o´ n de inform informaci aci´on, o´ n, instrumentaci instrumentaci on o´ n y control. Con este proyecto integrador se pretende poner en pr actica a´ ctica lo aprendido durante el curso elaborando una Unidad Procesadora De 4 Bits. Junio 12, 2015 I I.
O BJETIVO
Aplicar Aplicar los elementos elementos asociados asociados con las herramie herramientas ntas actuales empleadas en el dise no n˜ o de sistemas digitales, enfocadas al dise˜ dise˜no, no, evaluac evaluaci´ i´on on y simula simulaci´ ci´on on de sistem sistemas as basado basadoss en Circuitos Circuitos L ogicos o´ gicos Programab Programables les (PLDs) y los lenguajes lenguajes de descripci´ descripcion o´ n de hardware (VHDL). Integrar Integrar los elementos elementos mencionado mencionadoss en el desarrol desarrollo lo de un
prototipo que pueda resolver problemas elementales de procesamiento de informaci on. o´ n. III.
M ATERIAL
Para la realizaci on o´ n de la Unidad Procesadora De 4 Bits los materiales los dividiremos en 2, los f ´ısicos ısicos (para el armado en PCB) y los de simulaci on o´ n (necesarios para pre visualizar el funcionamiento de nuestra Unidad Procesadora): III-A.
´ F ISICOS
III-B.
IV. IV-A.
´ SIMULACI ON
P ROCEDIMIENTO
Establecer el problema.
Se requiere elaborar una Unidad Procesadora De 4 Bits que realice las operaciones b a´ sicas de la ALU (Unidad L´ogica Aritm´etica). Dicha Unidad Procesadora se compone por 1 ALU, 2 MUX Cu´adruples 4-1, 1 Unidad de Corrimiento, 1 Decodificador Destino y 4 Registros de 4 Bits. La salida de los datos debe de ser en serie, por lo que el PCB tendr´a que tener una conversi o´ n SERIE-PARALELO que estar´a dada por 3 registros de corrimiento. Adem´as de la visualizaci o´ n del dato a la salida en el PCB se requiere el regreso de la salida (paralelo) a la interfaz (serie), por lo que necesitaremos un conversor de PARALELO-SERIE. El proyecto de la Unidad Procesadora deber a´ controlarse desde una interfaz desarrollada en la computadora, por lo que la l´ogica de control deber a´ ser Virtual. IV-B. Determinar el n´ umero de variables de entrada y funciones de salida asignando nombres a cada uno de ellos.
En este apartado nos concentraremos en la estructura de la palabra de control, ya que indicaremos qu e´ significa cada conjunto de bits. La palabra de control especifica el tipo de operaci o´ n que ha de ejecutarse con los datos. El bus de datos del sistema o cualquiera de los registros internos del procesador pueden proporcionar palabras de datos. La palabra de control se define por la unidad de control.
Figura 1: Ejemplos de la palabra de control Nuestra Unidad Procesadora De 4 Bits realizara´ micro operaciones a trav e´ s de instrucciones en una interfaz virtual, dicha interfaz virtual se realiz o´ en Microsoft Visual Basic 6.0 y el c´odigo utilizado para su realizaci o´ n es el siguiente: VER ´ ´ CODIGO EN PAGINA CORRESPONDIENTE. IV-C.
Dibujar el diagrama del circuito
V´ease la figura 2.
V.
CONCLUSI ´ ON
Debido a la demanda por el control de datos que constituyen la informaci´on es imprescindible el uso y manejo de Sistemas Digitales capaces de realizar instrucciones previamente programadas. Basados en el desarrollo del proyecto integrador se logr o´ conocer la forma en que los datos se direccionan a diferentes secciones de un circuito digital. Se pudo conocer y constatar la eficacia y practicidad de la transmisi o´ n de informacion ´ de manera serial, la cual es indeleble en los actuales sistemas digitales ya que nos proporciona un alto rendimiento a trav e´ s de un solo hilo conductor. Dentro de la comunicaci´on serial se aprendieron diferentes conceptos como Baudios, Stop Bit, Paridad, etc., los cuales ser´an requeridos en futuras aplicaciones dentro de la E.E. de Microprocesadores y Microcontroladores. Conclu ´ımos este proyecto integrador recalcando la importancia de los Sistemas Digitales y su uso dentro del mbito de la Ingenier´ıa y otras a´ reas. R EFERENCIAS ogica Digital y Dise˜ no de Computadores, 2da ed. [1] M. Morris Mano, L´ Prentice Hall, 1998. Digital y Dise˜ no de Computadoras, [2] Thomas Richard McCalla, Logica ´ Megabyte Noriega Editores, 1994. ogico, [3] F. J. Hill y Gerald R. Peterson, Teor ´ıa de Conmutaci on ´ y Diseno ˜ L´ Editorial Limusa, 2002. [4] Martin Bolton, James W. Bignell y Robert L. Donovan, Electr´ onica Digital, Editorial CECSA, 1998.
