Diseño digital / M. Morris Mano ; traducción, Roberto Escalona García.

Título original: Digital design.

Incluye referencias bibliográficas.

1. Sistemas binarios.-- 
1.1. Sistemas digitales.-- 
1.2. Números binarios.-- 
1.3. Conversiones de base numérica.-- 
1.4. Números octales y hexadecimales.-- 
1.5. Complementos.-- 
1.6. Números binarios con signo.-- 
1.7. Códigos binarios.-- 
1.8. Almacenamiento binario y registros.-- 
1.9. Lógica binaria.-- 
2. Álgebra booleana y compuertas lógicas.-- 
2.1. Definiciones básicas.-- 
2.2. Definición axiomática del álgebra booleana.-- 
2.3. Teoremas y propiedades básicos del álgebra booleana.-- 
2.4. Funciones booleanas.-- 
2.5. Formas canónicas y estándar.-- 
2.6. Otras operaciones lógicas.-- 
2.7. Compuertas lógicas digitales.-- 
2.8. Circuitos integrados.-- 
3. Minimización en el nivel de compuertas.-- 
3.1. El método del mapa.-- 
3.2. Mapa de cuatro variables.-- 
3.3. Mapa de cinco variables.-- 
3.4. Simplificación de producto de sumas.-- 
3.5. Condiciones de indiferencia.-- 
3.6. Implementación con NAND y NOR.-- 
3.7. Otras implementaciones de dos niveles.-- 
3.8. Función OR exclusivo.-- 
3.9. Lenguaje de descripción de hardware (HDL).-- 
4. Lógica combinacional.-- 
4.1. Circuitos combinacionales.-- 
4.2. Procedimiento de análisis.-- 
4.3. Procedimiento de diseño.-- 
4.4. Sumador.restador binario.-- 
4.5. Sumador decimal.-- 
4.6. Multiplicador binario.-- 
4.7. Comparador de magnitudes.-- 
4.8. Decodificadores.-- 
4.9. Codificadores.-- 
4.10. Multiplexores.-- 
4.11. HDL para circuitos combinacionales.-- 
5. Lógica secuencial sincrónica.-- 
5.1. Circuitos secuenciales.-- 
5.2. Latches.-- 
5.3. Flip.flops.-- 
5.4. Análisis de circuitos secuenciales con reloj.-- 
5.5. HDL para circuitos secuenciales.-- 
5.6. Reducción y asignación de estados.-- 
5.7. Procedimiento de diseño.-- 
6. Registros y contadores.-- 
6.1. Registros.-- 
6.2. Registros de desplazamiento.-- 
6.3. Contadores de rizo.-- 
6.4. Contadores sincrónicos.-- 
6.5. Otros contadores.-- 
6.6. HDL para registros y contadores.-- 
7. Memoria y lógica programable.-- 
7.1. Introducción.-- 
7.2. Memoria de acceso aleatorio.-- 
7.3. Decodificación de memoria.-- 
7.4. Detección y corrección de errores.-- 
7.5. Memoria de sólo lectura.-- 
7.6. Arreglo de lógica programable.-- 
7.7. Arreglo lógico programable.-- 
7.8. Dispositivos programables secuenciales.-- 
8. Nivel de transferencia de registros.-- 
8.1. Notación de nivel de transferencia de registros (RTL).-- 
8.2. Nivel de transferencia de registros en HDL.-- 
8.3. Máquinas de estados algorítmicas.-- 
8.4. Ejemplo de diseño.-- 
8.5. Descripción del ejemplo de diseño en HDL.-- 
8.6. Multiplicador binario.-- 
8.7. Lógica de control.-- 
8.8. Descripción del multiplicador binario en HDL.-- 
8.9. Diseño con multiplexores.-- 
9. Lógica secuencial asincrónica.-- 
9.1. Introducción.-- 
9.2. Procedimiento de análisis.-- 
9.3. Circuitos con latches.-- 
9.4. Procedimiento de diseño.-- 
9.5. Reducción de estados y de tablas de flujo.-- 
9.6. Asignación de estado sin carreras.-- 
9.7. Peligros.-- 
9.8. Ejemplo de diseño.-- 
10. Circuitos integrados digitales.-- 
10.1. Introducción.-- 
10.2. Características especiales.-- 
10.3. Características de transistor bipolar.-- 
10.4. Circuitos RTL y DTL.-- 
10.5. Lógica de transistor.transistor (TTL).-- 
10.6. Lógica acoplada por emisor (ECL).-- 
10.7. Metal.óxido.semiconductor (MOS).-- 
10.8. MOS complementario (CMOS).-- 
10.9. Circuitos de compuerta de transmisión CMOS..-- 
10.10. . Modelado en el nivel de interruptores con HDLI.-- 
11. Experimentos de laboratorio.-- 
11.0. Introducción a experimentos.-- 
11.1. Números decimales y binarios.-- 
11.2. Compuertas lógicas digitales.-- 
11.3. Simplificación de funciones booleanas.-- 
11.4. Circuitos combinacionales.-- 
11.5. Convertidores de código.-- 
11.6. Diseño con multiplexores.-- 
11.7. Sumadores y restadores.-- 
11.8. Flip.flops.-- 
11.9. Circuitos secuenciales.-- 
11.10. Contadores.-- 
11.11. Registros de desplazamiento.-- 
11.12. Suma en serie.-- 
11.13. Unidad de memoria.-- 
11.14. Frontón con lámparas.-- 
11.15. Generador de pulsos de reloj.-- 
11.16. Sumador paralelo y acumulador.-- 
11.17. Multiplicador binario.-- 
11.18. Circuitos secuenciales asincrónicos.-- 
11.19. Experimentos de simulación en Verilog HDL.-- 
12. Símbolos gráficos estándar.-- 
12.1. Símbolos rectangulares.-- 
12.2. Símbolos calificadores.-- 
12.3. Notación de dependencia.-- 
12.4. Símbolos para elementos combinacionales.-- 
12.5. Símbolos para flip.flops.-- 
12.6. Símbolos para registros.-- 
12.7. Símbolos para contadores.-- 
12.8. Símbolo para RAM.

El capítulo 1 presenta los diversos sistemas binarios apropiados para representar información en sistemas digitales. Se explica el sistema numérico binario y se ilustran los códigos binarios. Se dan ejemplos de suma y resta de números binarios con signo y de números decimales en BCD.

El capítulo 2 introduce los postulados básicos del álgebra booleana y muestra la correlación entre las expresiones booleanas y los diagramas lógicos correspondientes. Se investigan todas las posibles operaciones lógicas con dos variables para encontrar las compuertas lógicas más útiles en el diseño de sistemas digitales. En este capítulo se mencionan las características de las compuertas de circuitos integrados pero se deja para el capítulo 10 un análisis más a fondo de los circuitos electrónicos de dichas compuertas.

El capítulo 3 cubre el método del mapa para simplificar expresiones booleanas. Ese método también sirve para simplificar circuitos digitales construidos con compuertas AND-OR,NAND o NOR. Se consideran todos los demás circuitos que pueden formarse con dos niveles de compuertas y se explica su método de implementación. Se introduce Verilog HDL junto con ejemplos sencillos de modelado en el nivel de compuertas.

El capítulo 4 bosqueja los procedimientos formales para analizar y diseñar circuitos combinacionales. Se presentan como ejemplos de diseño algunos componentes básicos empleados en el diseño de sistemas digitales, como sumadores y convertidores de código. Se explican las funciones de lógica digital de uso más común, como el sumador y restador paralelo, los decodificadores, codificadores y multiplexores, con ilustraciones de su uso en el diseño de circuitos combinacionales. Se dan ejemplos en HDL de modelado en el nivel de compuertas, flujo de datos y comportamiento, para mostrar las diferentes formas con que se cuenta para describir circuitos combinacionales en Verilog HDL. Se presenta el procedimiento para escribir un conjunto sencillo de pruebas que suministre estímulos a un diseño HDL.

El capítulo 5 delinea los procedimientos formales para el análisis y diseño de circuitos secuenciales sincrónicos con reloj. Se presenta la estructura de compuertas de varios tipos de flip-flops, junto con una explicación de las diferencias entre el disparo por nivel y por borde.Se incluyen ejemplos específicos para explicar cómo se deduce la tabla de estados y el diagrama de estados al analizar un circuito secuencial. Se presentan varios ejemplos específicos haciendo hincapié en los circuitos secuenciales que utilizan flip-flops tipo D. Se explica el modelado del comportamiento de circuitos secuenciales en Verilog HDL, proporcionando ejemplos en HDL que ilustran los modelos Mealy y Moore de circuitos secuenciales.

El capítulo 6 se ocupa de diversos componentes de los circuitos secuenciales, como registros, registros de desplazamiento y contadores. Estos componentes digitales son los bloques básicos con los que se construyen sistemas digitales más complejos. Se presentan descripciones de registros de desplazamiento y contadores en HDL.

El capítulo 7 trata la memoria de acceso aleatorio (RAM) y los dispositivos lógicos programables. Se explica la decodificación de memoria y los esquemas de corrección de errores. Se presentan dispositivos programables combinacionales y secuenciales, como ROM, PAL, CPLD y FPGA.

El capítulo 8 se ocupa de la representación de sistemas digitales en el nivel de transferencia de registros (RTL). Se introduce el diagrama de máquina de estados algorítmica (ASM). Varios ejemplos ilustran el uso del diagrama ASM, la representación RTL y la descripción HDL en el diseño de sistemas digitales. Este capítulo es el más importante del libro, pues prepara al estudiante para proyectos de diseño más avanzados.

El capítulo 9 presenta procedimientos formales para el análisis y diseño de circuitos secuenciales asincrónicos. Se bosquejan métodos para implementar un circuito secuencial asincrónico como circuito combinacional con retroalimentación. También se describe una implementación alterna que usa latches SR como elementos de almacenamiento en circuitos secuenciales asincrónicos.

El capítulo 10 presenta las familias de lógica digital más comunes para circuitos integrados. Se analizan los circuitos electrónicos de la compuerta común en cada familia, empleando teoría de circuitos eléctricos. Se requieren conocimientos básicos de electrónica para entender cabalmente el material de este capítulo. Los ejemplos de descripciones Verilog en el nivel de interruptores ilustran la capacidad para simular circuitos construidos con transistores MOS y CMOS.

El capítulo 11 delinea experimentos que se pueden efectuar en el laboratorio con hardware que se consigue con facilidad en el comercio. Se explica el funcionamiento de los circuitos integrados empleados en los experimentos haciendo referencia a diagramas de componentes similares presentados en capítulos anteriores. Cada experimento se presenta de manera informal y se espera que el estudiante dibuje el diagrama de circuitos y formule un procedimiento para verificar el funcionamiento del circuito en el laboratorio. La última sección complementa los experimentos con los correspondientes en HDL. En vez de construir los circuitos en hardware, o además de hacerlo, el estudiante podrá utilizar el software de Verilog HDL incluido en el CD-ROM para simular y verificar el diseño.

El capítulo 12 presenta los símbolos gráficos estándar que una norma ANSI/IEEE recomienda para las funciones lógicas. Estos símbolos gráficos se crearon para componentes SSI y MSI, con el fin de que el usuario tenga posibilidad de reconocer cada función a partir del símbolo gráfico único que tiene asignado. Este capítulo muestra los símbolos gráficos estándar de los circuitos integrados que se emplean en los experimentos de laboratorio. Los diversos componentes digitales que se representan en todo el libro son similares a los circuitos integrados comerciales. Sin embargo, el texto no menciona circuitos integrados específicos, con la excepción de los capítulos 11 y 12. La aplicación práctica del diseño digital será más provechosa si se efectúan los experimentos sugeridos en el capítulo 11 mientras se estudia la teoría presentada en el texto.

Área de Ciencias Básicas e Ingenierías