Conceptos generales
Conceptos generales
VLSI:
La integración a escala muy
grande o VLSI (sigla en inglés de very large-scale integration) es el proceso de crear un circuito integrado compuesto
por millones de transistores en un único chip. VLSI
comenzó a usarse en los años 70, como parte de las tecnologías de semiconductores y comunicación que se estaban desarrollando.
Los primeros chips semiconductores contenían solo un
transistor cada uno. A medida que la tecnología de fabricación fue avanzando,
se añadieron más y más transistores y, debido a ello, más y más funciones
fueron integradas en un mismo chip. El microprocesador es un dispositivo VLSI.
MSI
Los
bloques combinacionales que se suelen utilizar en este tipo de diseño suelen
contar con tres tipos de señales: señales de control (ya que el bloque tiende a
tener más de una operación, seleccionándose la función deseada con estas
señales entre otras cosas), señales de entrada de datos y señales de salida de
resultados. Dentro de las señales de control más comunes podemos encontrar:
•
Señales de inhibición/desinhibición (CS). - Son señales que impiden o permiten
la operación del bloque.
•
Señales de selección de operación. - determinan cuál de las operaciones
implementadas en el bloque va a ejecutarse.
Un
símbolo de un bloque MSI genérico se puede ver en la figura. En estos
bloques, los operandos suelen tener más de un bit, luego al operando se suele
representar por una palabra, es decir, el número de bits que tiene un operando.
La forma de representar esta situación consiste en utilizar una línea de trazo
grueso para las palabras; y en el caso de que se quiera identificar el número
de bits de la palabra, a la línea anterior se le cruza una línea oblicua encima
de la cual aparece este tamaño.
Habitualmente,
la utilización de estos bloques suele estar supeditada a una mayor complejidad
del sistema a implementar. Así mismo, la metodología empleada en la utilización
de estos bloques es diferente a la basada en la utilización de puertas lógicas.
A modo, se buscará algún algoritmo que muestre el comportamiento necesario; cada bloque de este algoritmo suele tener una contrapartida directa en dispositivos MSI, por lo que la implementación sería una mera sustitución de operadores por dispositivos (como sucedía en la implementación de las fórmulas lógicas). Un esquema bastante general de un algoritmo es llamado generalmente diagrama de flujo de datos. A la vista de este diagrama podemos clasificar los diferentes dispositivos MSI en tres grandes grupos:
• Dispositivos aritmeticológicos. Son los encargados de realizar el procesado con los datos.
• Dispositivos de camino de datos. Son los encargados de conducir el
flujo de datos por el camino correcto para realizar una determinada operación.
•
Dispositivos de entrada-salida. Son los encargados de adecuar la transmisión de
información entre el medio exterior (por lo general un usuario) y el circuito
implementado. Estos dispositivos son necesarios, ya que no podemos obligar a
que cualquier usuario conozca la base de la Electrónica Digital para saber
introducir la información y extraer los resultados de las diferentes
operaciones.
SSI
Es acrónimo del inglés Small-Scale Integration (integración a baja
escala) y hace referencia a los primeros circuitos integrados que se
desarrollaron. Cumplían funciones muy básicas, como compuertas lógicas y
abarcan desde unos pocos transistores hasta una centena de ellos.
Los circuitos SSI
fueron cruciales en los primeros proyectos aeroespaciales, y viceversa, ya que
los programas espaciales como Apoyo o el misil Minutemos necesitaban
dispositivos digitales ligeros. El primero motivó y guio el desarrollo de la
tecnología de circuitos integrados, mientras que el segundo hizo que se
realizara una producción masiva.
Estos programas
compraron prácticamente la totalidad de los circuitos integrados desde 1960 a
1963, y fueron los causantes de la fuerte demanda que originó un descenso de
los precios en la producción de 1000 dólares la unidad (en dólares de 1960)
hasta apenas 25 dólares la unidad (en dólares de 1963).
FPGA
FPGA es el acrónimo
de Field
Programmable Gate Arrays y no es más que una serie de
dispositivos basados en semiconductores a base de matrices de bloques
lógicos configurables o CLB, donde además se conectan a través
de lo que en el sector se denomina interconexiones programables.
Su principal característica y
ventaja es que pueden ser reprogramados para un trabajo específico o cambiar
sus requisitos después de haberse fabricado. El inventor de esta tecnología fue
Xilinx, el cual ha evolucionado dicha tecnología hasta convertirla en un nuevo
concepto a tener en cuenta en ciertos entornos de trabajo.
CPLD
Un
CPLD extiende el concepto de un PLD a un mayor nivel de integración ya que
permite implementar sistemas más eficientes porque utiliza menos espacio,
mejoran la confiabilidad en el circuito y reducen costos.
Un
CPLD se forma de múltiples Bloques lógicos, cada uno similar a un SPLD. Los
Bloques lógicos se comunican entre sí utilizando una Matriz Programable de
Interconexiones lo cual hace más eficiente el uso del silicio y conduce a un
mejor desempeño.
En
los CPLDs el retardo de propagación es predecible debido a la regularidad de su
estructura de interconexiones.
Podemos
encontrar dispositivos basados en EPROM,E2PROM,SRAM o FLASH.
CMOS
El semiconductor
complementario de óxido metálico utiliza un conjunto de transistores para que
conseguir mantener un mínimo de corriente a la placa base cuando el ordenador
se apaga. Este elemento soluciona un problema: la desconfiguración de la BIOS
tras apagar el PC.
Suele haber confusión con
la batería CMOS y la memoria
CMOS. La primera es una simple pila que
está conectada a la placa base para suministrar un poco energía a ésta cuando el ordenador está apagado.
Se conoce como una batería CR2032 y
tiene una vida útil de hasta 10 años. Ésta puede reducirse, obligándonos a
reemplazarla. Los síntomas de una batería agotada son:
·
Pérdida de configuración de BIOS.
·
Fecha
desactualizada.
·
Pantalla negra
con texto que diga «CMOS BATTERY LOW».
La segunda es una especie
de pequeña
memoria que almacena las configuraciones de la BIOS de nuestra placa base.
No sólo sirve para guardar
el overclock que hemos hecho, sino para mantener los valores de hora y fecha
correctos. De lo contrario, si apagamos el ordenador, lo encendemos y accedemos
a la BIOS veremos que está desconfigurada, como su fecha y hora
desactualizadas.
Toda la importancia del CMOS está referida a la BIOS de la placa base, un apartado que cobra mucha importancia cuando queremos hacer overclock, cambiar el dispositivo de arranque o localizar y solucionar problemas que surjan en nuestra placa base.
VHDL
Con
la aparición de técnicas para la síntesis de circuitos a partir de un lenguaje
de alto nivel, se utilizaron precisamente lenguajes de simulación, que, si bien
alcanzan un altísimo nivel de abstracción, su orientación es básicamente la de
simular. De esta manera, los resultados de una síntesis a partir de
descripciones con estos lenguajes no es siempre la más optima. Uno de los
lenguajes de síntesis que se desarrolló a partir de los lenguajes de modelado y
simulación lógica es el VHDL.
El
significado de las siglas VHDL es “Very High Speed Integrated Circuit Hardware
Description Language” (Lenguaje de Descripción de Hardware para Circuitos
Integrados de Muy Alta Velocidad).
VHDL
es un lenguaje de descripción y modelado diseñado para describir, en una forma
en que los humanos y las máquinas puedan leer y entender, la funcionalidad y la
organización de sistemas hardware digitales, placas de circuitos y componentes.
VHDL
es un lenguaje con una sintaxis amplia y flexible que permite el modelado
estructural, en flujo de datos y de comportamiento hardware. Permite el
modelado preciso, en distintos estilos, del comportamiento de un sistema
digital conocido y el desarrollo de modelos de simulación.
Los objetivos del lenguaje VHDL son el
modelado (desarrollo de un modelo para la simulación de un circuito o sistema)
y la síntesis (proceso en donde se parte de una especificación de entrada con
un determinado nivel de abstracción y se llega a una realización más detallada,
menos abstracta) de circuitos y sistemas electrónicos y digitales.
Comentarios
Publicar un comentario