Diseño de Sistemas Digitales y Microprocesadores. / John P. Hayes

El libro consta de dos partes principales. La primera mitad (Capítulos 1-4) trata principalmente del hardware digital y de su papel en el diseno de sistemas no programables. El resto del libro (Capítulos 5-8) se refiere a los sistemas programables, en los que los microprocesadores y el diseño software desempeñan los papeles centrales. En el Capítulo 1 (Introducción a los sistemas digitales) se presenta una visión general de los conceptos sobre diseño de sistemas, y proporciona una amplia introducción a los fundamentos tecnológicos de los sistemas basados en microprocesadores. Se esboza e) desarrollo histórico de la tecnología de circuitos de conmutación y en el diseño de las computadoras digitales que ha conducido a los microprocesadores y microcomputadoras en una sola pastilla. Al mismo tiempo se introducen los conceptos fundamentales sobre tecnología de CIs, organización de computadoras, y programación. Se consideran las aplicaciones de los microprocesadores en los sistemas digitales, ilustrándose con varios ejemplos detallados. También se examina la naturaleza del proceso de diseño para sistemas basados en microprocesadores. En el Capítulo 2 (Tecnología de circuitos integrados) se da la información básica sobre CIs necesaria para comprender su utilización en el diseño de sistemas. Se presenta un procesamiento autónomo de los conceptos clave relevantes de la teoría de circuitos eléctricos. Los métodos utilizados para fabricar CIs, así como su importancia para el diseñador de sistemas, son analizados. Se examinan las características de las familias lógicas TTL y MOS. También se consideran diferentes cuestiones practicas tales como las restricciones entre circuitos y la eliminación de ruido. Los dos capítulos siguientes tratan del diseño lógico utilizando CIs estándares. El Capítulo 3 (Diseño utilizando integración en pequeña escala) empieza con los conceptos básicos de diseño lógico y de números binarios. Se estudia el diseño de circuitos lógicos combinacionales y secuenciales a nivel de puertas, con ejemplos extraídos de la popular serie 7400 de CIs. Se estudian con detalle los aspectos de la teoría de la conmutación y del álgebra de Boole que son de interés para los métodos de diseño actuales. En el Capítulo 4 (Diseño utilizando integración en media y gran escala) se pasa a utilizar los componentes de diseño más complejos MSI/LSI. Se consideran los principales componentes'del diseño MSI (multiplexores, circuitos aritméticos, registros, etc.) y sus características, utilizando de nuevo ejemplos de la serie 7400. En este capítulo se presenta el diseño de sistemas digitales utilizando transferencias entre registros. También se introduce aquí de una manera formal un lenguaje de transferencias entre registros derivados del lenguaje de programación Pascal. Se supervisan los principales tipos de componentes al nivel LSI. y se consideran con profundidad el diseño de memorias utilizando ROMs y RAMs. Finalmente se discute el uso de ROMs como componentes de diseño de propósito general. En el Capítulo 5 (Organización básica de microprocesadores) se estudia la estructura y aplicación de algunas familias representativas de microprocesadores. Como ejemplo introductorio se utiliza un microprocesador sencillo de 1 bit ideado para aplicaciones de control industrial, el Motorola 14500. A continuación se presentan los principios generales de organización de la CPU, incluyendo conjuntos de instrucciones, tipos de datos y métodos de comunicación externa. Se describen con detalle y se comparan dos series ampliamente utilizadas de microprocesadores de 8 bits, el Motorola 6800 y el Intel 8080/8085. También se analizan con menor extensión algunos derivados importantes de estos microprocesadores, incluyendo la microcomputadora en una sola pastilla 6801 y'el microprocesador Zilog Z80. En el Capítulo 6 (Programación de microcomputadoras) se examinan los principios de la programación de computadoras en lo que se refiere a los sistemas basados en microprocesadores. Se analizan el proceso de desarrollo de programas y la selección del lenguaje de programación, destacando la necesidad de procedimientos de diseño sistemáticos y bien estructurados. Se estudia la programación en lenguaje ensamblador, utilizando como ejemplos los lenguajes ensambladores del 6800 y del 8080/8085. También se discute la programación de los sistemas basados en microprocesadores utilizando lenguajes de alto nivel, sirviendo el Pascal de principal ejemplo. A lo largo de este capítulo aparecen numerosos programas de ejemplo. El Capítulo 7 (Técnica de interfase) se dedica a la importante cuestión de conectar los microprocesadores con el mundo exterior. Se examinan las necesidades de inferíase de dispositivos digitales comunes de entrada-salida (E/S), incluyendo teclados y visualizadores LED. A continuación se estudian dispositivos analógicos de E/S tales como transductores y motores áe pasos, así como los métodos para convertir señales entre las formas analógicas y digital. Se estudian las estructuras de los buses de los microprocesadores. con un énfasis especial en los buses estándares representados por el Multibus (bus estándar IEEE 796). En este capítulo se consideran los métodos de programación de entradas-salidas, la interrupción y activación de E/S, y el acceso directo a memoria (DMA) utilizando circuitos de interfase de E/S programables de las principales familias de microprocesadores. El último capitulo (Capítulo 8: Organización avanzada de microprocesadores) se refiere al diseño de sistemas digitales más potentes basados en microprocesadores. Se revisan las características de los microprocesadores de 16 bits, ilustrados mediante el Intel 8086 y el Motorola 68000. Se considera la microprogramación y los microprocesadores modulares, sirviendo como ejemplo la familia de microprocesadores modulares Advanced Micro Devices 2900. Finalmente se estudian sistemas de microcomputadoras con más de un procesador programable, incluyendo sistemas que contienen coprocesadores aritméticos, procesadores de E/S y múltiples CPUs (multiprocesadores). Cada capítulo concluye con un resumen, indicaciones sobre otras posibles lecturas y un conjunto completo de problemas. Los problemas, la mayoría de los cuales se han comprobado en clase, se han redactado de forma que puedan resolverse utilizando sólo la información disponible en este libro. Muchos de los problemas están pensados para ampliar los conceptos que aparecen en el texto.