Pontificia Universidad Católica de Chile
Escuela de Ingeniería
Departamento de Ciencia de la Computación
Arquitectura de Computadores
Clase 3
Circuitos Combinacionales
IIC 2342
Semestre 2008-2
Rubén Mitnik
Objetivos
Capítulo 2 : Sistemas digitales
Objetivos







Que són:
Compuertas Lógicas
Circuitos Digitales
Circuitos Combinacionales
Circuitos Combinacionales
Usos
Configuraciones típicas

Sumador

ALU
R.Mitnik
2
Arquitectura de Computadores
Índice
Capítulo 2 : Sistemas digitales
2.1 Algebra Booleana
2.2 Circuitos Combinacionales
2.3 ALU
2.4 Flip-Flops, Registros y Circuitos de
Memoria
R.Mitnik
3
Arquitectura de Computadores
Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales

Los operadores lógicos de Boole se pueden
implementar eléctricamente mediante circuitos.
 0 : voltaje bajo (ej. 0 volts).
 1 : voltaje alto (ej. 5 volts).

Ej. Circuito AND entrega como salida un voltaje alto sólo
cuando sus entradas son voltajes altos.

Los circuitos que implementan los operadores lógicos se
denominan compuertas lógicas.
R.Mitnik
4
Arquitectura de Computadores
Compuertas Lógicas
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
Símbolo NOT
Símbolo AND
Símbolo OR
Símbolo XOR
R.Mitnik
5
Arquitectura de Computadores
Compuertas Lógicas
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
Símbolo NAND
R.Mitnik
Símbolo NOR
6
Arquitectura de Computadores
Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
Estas compuertas se pueden combinar para
crear circuitos digitales.
Por ej w  x y  y z
x y z xy yz w
y
x
w
z
R.Mitnik
7
0 0 0
0
0
0
0 0 1
0
0
0
0 1 0
0
0
0
0 1 1
0
1
1
1 0 0
1
0
1
1 0 1
1
0
1
1 1 0
0
0
0
1 1 1
0
1
1
Arquitectura de Computadores
Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
Circuitos Digitales
Se denominan circuitos digitales a todos los
circuitos eléctricos cuyas entradas y salidas
pueden tomar uno de dos valores posibles.
R.Mitnik
8
Arquitectura de Computadores
Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
Circuitos Combinacionales
Se denominan circuitos combinacionales a
todos los circuitos digitales cuya sálida
depende exclusivamente de las entradas.
R.Mitnik
9
Arquitectura de Computadores
Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
Ej. Enable
R.Mitnik
10
E
s1
s2
0
0
0
1
x
y
Arquitectura de Computadores
Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
Ej. Mux de 1 bit
R.Mitnik
A
s
0
y
1
x
11
A
s1
s2
0
0
y
1
x
0
Arquitectura de Computadores
Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
Ej. Negador Condicional
R.Mitnik
12
N
s1
s2
0
x
y
1
x
y
Arquitectura de Computadores
Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
Multiplexor
Recibe múltiples señales de entrada y selecciona
una como salida.
R.Mitnik
13
Arquitectura de Computadores
Multiplexor
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
4 x 1 MUX
R.Mitnik
0
0
s1
s0 0
I0
I1
I2
I3
0
1
2
3
F
14
Arquitectura de Computadores
Multiplexor
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
4 x 1 MUX
R.Mitnik
0
1
s1
s0 1
I0
I1
I2
I3
0
1
2
3
F
15
Arquitectura de Computadores
Multiplexor
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
4 x 1 MUX
R.Mitnik
1
0
s1
s0 2
I0
I1
I2
I3
0
1
2
3
F
16
Arquitectura de Computadores
Multiplexor
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
4 x 1 MUX
R.Mitnik
1
1
s1
s0 3
I0
I1
I2
I3
0
1
2
3
F
17
Arquitectura de Computadores
Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
Decodificador
Recibe n señales que representan un
número i en binario (i<2n). Entrega 2n
salidas, donde sólo la i-esima tiene valor 1.
R.Mitnik
18
Arquitectura de Computadores
Decodificador
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
0
s2
0
s1
1
R.Mitnik
s0
19
0
0
1
1
2
0
3
0
4
0
5
0
6
0
7
0
Arquitectura de Computadores
Decodificador
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
0
s2
1
s1
1
R.Mitnik
s0
20
0
0
1
0
2
0
3
1
4
0
5
0
6
0
7
0
Arquitectura de Computadores
Decodificador
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
1
s2
1
s1
1
R.Mitnik
s0
21
0
0
1
0
2
0
3
0
4
0
5
0
6
0
7
1
Arquitectura de Computadores
Circuitos Combinacionales
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
Sumador
R.Mitnik
22
Arquitectura de Computadores
Sumador
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
FA
Cin
4 bits
A0
A1
A2
A3
sumando
B0
B1
B2
B3
sumando
R.Mitnik
23
S0
S1
S2
S3
suma
Cout
Arquitectura de Computadores
Sumador
Capítulo 2 : Sistemas digitales – Circuitos Combinacionales
¿Cómo podemos construir un sumador de 8
bits?
A7-4 B7-4
A3-0 B3-0
Cin
Cin
FA
FA
4 bits
4 bits
Cout
Cout
S7-4
R.Mitnik
S3-0
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Arquitectura de Computadores
Índice
Capítulo 2 : Sistemas digitales
2.1 Algebra Booleana
2.2 Circuitos Combinacionales
2.3 ALU
2.4 Flip-Flops, Registros y Circuitos de
Memoria
R.Mitnik
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Arquitectura de Computadores
ALU
Capítulo 2 : Sistemas digitales – ALU
Una ALU o Unidad Aritmética Lógica es un circuito digital
capaz de realizar las siguientes operaciones:



Operaciones aritméticas
 como adición, substracción, etc
Operaciones lógicas
 como OR, AND, etc entre dos números.
Operaciones de desplazamiento
A0-n
 Shift, Rotate
B0-n
s0
s1
s2
R0-n
ALU
CC
z
s
c ov
R.Mitnik
26
Arquitectura de Computadores
ALU
Capítulo 2 : Sistemas digitales – ALU


Los bit S0, S1, S2 permiten seleccionar la operación.
El resultado de la operación corresponde a los bits
R0 a Rn
A0-n
B0-n
R0-n
ALU
s0
s1
s2
CC
z
s
c ov
R.Mitnik
27
Arquitectura de Computadores
Condition Codes
Capítulo 2 : Sistemas digitales – ALU

Condition Codes: almacenan información
adicional sobre el resultado de la operación.




R.Mitnik
z : vale 1 si el resultado fue 0.
s: vale 1 si el resultado fue
negativo.
c: vale 1 si hubo carry, es decir,
el resultado de la operación fue
mayor al máximo número
representable.
ov: vale 1 si hubo overflow.
Muy similar a carry pero para
operaciones con signo.
28
A0-n
B0-n
s0
s1
s2
R0-n
ALU
CC
z
s
c ov
Arquitectura de Computadores
Resumen
Capítulo 2 : Sistemas Digitales
Resumen

Compuertas Lógicas

Circuitos Combinacionales

Multiplexor – Decodificador – Sumador
ALU



R.Mitnik
Funcionalidades
Condition Codes
29
Arquitectura de Computadores
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