Circuitos Logicos

COMPUTADOR DIGITAL

En el mundo real, en el que vivimos, las variables que permiten describir cualquier fenómeno cambian gradualmente, presentando una gama continúa de valores de un máximo a un mínimo o viceversa. Tomemos por ejemplo los cambios de temperatura sufrida por el agua hasta llegar al punto de ebullición, y veremos que esta irá aumentando gradualmente de grado en grado. Pero si hacemos un análisis del aumento que hizo de un grado cualquiera al otro, encontraremos que también hizo una cantidad infinita de aumentos de temperatura: ej.

Para pasar de 10 a 12 grados centígrados...

10 C ? 11 C

11 C ? 12 C

Pero a su vez para pasar de 10 a 11 grados...

10 C ? 10,1 C

10,1 C ? 10,2 C

10,2 C ? 10,3 C

etc.,.....

Pero a su vez para pasar de 10,1 C a 10,2 C...

10,1 C ? 10,11 C

10,11 C ? 10,12 C

etc.,...

A este cambio visto en el ejemplo anterior, se lo denomina ANALOGICO, y sus características son el poseer INFINITOS valores entre dos valores dados. Todos los cambios en la vida real son analógicos. Una magnitud digital, en cambio, posee valores FINITOS (Con un fin). Esos valores pueden ser dos, tres o más, pero nunca infinitos. El término digital se aplica generalmente a los sistemas electrónicos e informáticos ya que es más sencillo para ellos trabajar con valores finitos que lo contrario. Citemos como ejemplo de variaciones digitales los estados de un interruptor, o una lámpara, que solo puede estar prendido o apagado. Si volvemos a hacer un análisis de los estados intermedios entre un valor y otro (on y off) veremos que hay un salto y que no existe variación gradual o estado intermedio alguno.

Una computadora digital es una combinación de dispositivos y circuitos electrónicos organizados de tal forma, que pueden realizar una secuencia programada de operaciones con un mínimo de intervención humana.

La computadora digital es la que acepta y procesa datos que han sido convertidos al sistema binario. La mayoría de las computadoras son digitales.

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Partes principales

A pesar de que las tecnologías empleadas en las computadoras digitales han cambiado mucho desde que aparecieron los primeros modelos en los años 40, la mayoría todavía utiliza la Arquitectura de von Neumann, publicada a principios de los años 1940 por John von Neumann, que otros autores atribuyen a John Presper Eckert y John William Mauchly.

La arquitectura de Von Neumann describe una computadora con 4 secciones principales: la unidad aritmético lógica (ALU por sus siglas del inglés: Arithmetic Logic Unit), la unidad de control, la memoria central, y los dispositivos de entrada y salida (E/S). Estas partes están interconectadas por canales de conductores denominados buses:

La memoria es una secuencia de celdas de almacenamiento numeradas, donde cada una es un bit o unidad de información. La instrucción es la información necesaria para realizar lo que se desea con el computador. Las «celdas» contienen datos que se necesitan para llevar a cabo las instrucciones, con el computador. El número de celdas varían mucho de computador a computador, y las tecnologías empleadas para la memoria han cambiado bastante; van desde los relés electromecánicos, tubos llenos de mercurio en los que se formaban los pulsos acústicos, matrices de imanes permanentes, transistores individuales a circuitos integrados con millones de celdas en un solo chip. En general, la memoria puede ser rescrita varios millones de veces (memoria RAM); se parece más a una pizarra que a una lápida (memoria ROM) que sólo puede ser escrita una vez.

El procesador (también llamado Unidad central de procesamiento o CPU) consta de manera básica de los siguientes elementos:

Un típico símbolo esquemático para una ALU: a y b son operados; R es la salida; F es la entrada de la unidad de control; D es un estado de la salida.

La unidad aritmético lógica o ALU es el dispositivo diseñado y construido para llevar a cabo las operaciones elementales como las operaciones aritméticas (suma, resta,...), operaciones lógicas (y, o, no), y operaciones de comparación o relacionales. En esta unidad es en donde se hace todo el trabajo computacional.

La unidad de control sigue la dirección de las posiciones en memoria que contiene la instrucción que el computador va a realizar en ese momento; recupera la información poniéndola en la ALU para la operación que debe desarrollar. Transfiere luego el resultado a ubicaciones apropiadas en la memoria. Una vez que ocurre lo anterior, la unidad de control va a la siguiente instrucción (normalmente situada en la siguiente posición, a menos que la instrucción sea una instrucción de salto, informando al ordenador de que la próxima instrucción estará ubicada en otra posición de la memoria).

Los procesadores pueden constar de además de las anteriormente citadas, de otras unidades adicionales como la unidad de Coma Flotante

Los dispositivos de Entrada/Salida sirven a la computadora para obtener información del mundo exterior y/o comunicar los resultados generados por el computador al exterior. Hay una gama muy extensa de dispositivos E/S como teclados, monitores, unidades de disco flexible o cámaras web.

CODIGO GRAY

El código Gray es otro tipo de código basado en un sistema binario pero de una construcción muy distinta a la de los demás códigos.

Su principal característica es que 2 números sucesivos, cualesquiera, solo varían en 1 bit. Esto se consigue mediante un proceso poco riguroso que consiste en:

0 0 0 00 Se escribe en una columna los dígitos 0 y 1

1 1 1 01 Se toma una línea imaginaria en la base de la columna

-- -- --- Se reproduce la columna bajo la línea como si de un espejo

1 11 se tratase

0 10 Se rellenan las dos zonas con 0s y con 1s

Por tanto, para un código Gray de n bits se toma el correspondiente Gray de n-1 bits, se le aplica simetría y se rellena su parte superior

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