Es un circuito combinacional que selecciona una de las entradas de datos y la mapea a la (única) salida.
La interfaz del multiplexor provee una manera de controlar que entrada es seleccionada.
Generalmente, tiene 2n entradas de datos y n líneas de selección que determinan cuál de las entradas de datos será la salida.
Pueden explicar la causa de esa relación.
Un multiplexor de 2 a 1 funciona de la siguiente manera: Si Se es 0 => se selecciona la E0 como salida, en cambio, Si Se es 1 => se selecciona la E1 como salida.
La tabla de verdad para 2 líneas de entrada y 1 línea de selección es la siguiente:
| Se | E1 | E0 | Sa |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
Donde:
- Se: línea de selección
- En: líneas de entrada
- Sa: línea de salida
La tabla de verdad condensada es:
| Se | Sa |
|---|---|
| 0 | E0 |
| 1 | E1 |
Hagamos en Logisim este multiplexor.
Pregunta: Si tengo cuatro líneas de entrada de datos posibles, pueden indicar cuantas líneas de selección y de salida se necesitan.
El demultiplexor toma una única entrada de datos y pasa esa entrada a un único destino seleccionable.
Normalmente, hay 2n destinos posibles y, por lo tanto, n bits para especificar el destino (entradas de selección)
La codificación binaria resultante de las entradas de selección indica el índice i de la salida Si a la que se envía la entrada E.
Si un demultiplexor tiene 1 línea de selección, va a poder determinar 2 posibles línea de salida (0 , 1).
Por ello la tabla de verdad de un demultiplexor de 1 a 2 es:
| E | Se | S0 | S1 |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 |
Donde:
- E: línea de entrada
- Se: línea de selección
- Sn: líneas de salida
La tabla de verdad condensada es:
| Se | S0 | S1 |
|---|---|---|
| 0 | E | |
| 1 | E |
Hagamos en Logisim este demultiplexor.
En la práctica se usa un mismo circuito para realizar las funciones de decodificación y demultiplexado esto se puede dar usando un:
- decodificación de N a M.
- demultiplexado 1 de M.
No tienen una función lógica preestablecida. Es posible controlar las conexiones o almacenar información para definir la lógica a implementar.
Para poder ser usados necesitan ser programados: un procedimiento de hardware que determina la función a implementar.
Dentro de las tecnologías permanentes podemos encontrar:
- Fusibles: Inicialmente cerrados. Se queman con voltajes superiores a los normales y eso abre la conexión.
- Antifusibles: Inicialmente abiertos. Contienen un material no conductor que con voltajes elevados se funde y baja la resistencia cerrando la conexión.
- Programación por máscara: La realiza el fabricante durante las últimas fases del proceso de fabricación del chip. Dependiendo de la función a implementar, se realizan o no las conexiones sobre las capas de metal que sirven como conductoras en el chip.
En el caso de las tecnologías reconfigurables se puede usar:
- Un dispositivo de almacenamiento de 1 bit que controla un transistor:
- Si el bit está en 1, el transistor cierra el circuito.
- Si el bit está en 0, el transistor abre el circuito.
Es fácilmente reprogramable, pero necesita alimentación.
Esta basado en transistores floating-gate (transistor que tiene una puerta flotante aislada en el interior) conectada de forma capacitiva. Como está aislado permite mantener la carga por largos períodos de tiempo.
Como ejemplos de dispositivos lógicos programables (Programmable Logic Device, PLD) se pueden citar:
- Read Only Memory (ROM).
- Programmable Logic Array (PLA).
- Programmable Array Logic (PAL ®).
- Field Programmable Gate Array (FPGA).
Un PLD está formado por una matriz de puertas AND y puertas OR que se pueden programar para conseguir funciones lógicas dadas.
Un circuito combinacional presenta un retardo entre la entrada y la salida.
El retardo depende del tipo de compuertas, su cantidad de entradas y el camino (nivel) del circuito.
Una forma de implementar una función matemática es realizar una tabla de consulta (lookup table).
Una ROM (memoria de solo lectura) es la forma análoga de implementar una función lógica.
Para una función matemática f, dado un valor de x, se produce f(x). Para una ROM dada una dirección, se produce el valor almacenado en esa dirección.
Por eso decimos que la entrada (n bits) especifica la dirección y la salida (m bits) es el dato almacenado en la dirección dada.
Es importante aclarar que una ROM no tiene estado, es otro circuito combinacional. Es decir, no representa "memoria". La razón es que una vez que se fabrica una ROM, la salida depende solo de la entrada.
Está formado por un conjunto fijo de puertas AND (no programable) conectadas como decodificador y una matriz programable OR. Se utiliza como memoria direccionable y no como dispositivo lógico.
Una ROM de 2n x m tendrá internamente un decoder de n a 2n y m compuertas OR.
La ROM (read only memory) es una memoria de sólo lectura, es decir, el procesador puede leer en ella pero no puede escribir en ella. Estos dispositivos no son volátiles, y por tanto son adecuados para almacenar programas o cualquier información que no deba cambiar.
Algunas memorias de sólo lectura son programables por máscara, nos referimos a las memorias ROM, lo cual significa que el fabricante del chip lo programó en la última etapa de la producción. Ésta es la opción más atractiva para producciones grandes, pero no es adecuada para el desarrollo en bajas cantidades por su elevado coste.
Para pequeños proyectos se pueden usar las memorias de sólo lectura programables o PROM. Éstas existen en muchas variantes, pero todas permiten que el usuario programe el dispositivo por si mismo, ahorrándose el alto costo de la producción de la máscara. Una característica de estos dispositivos es que una vez programados no se les puede modificar. Se pueden programar por fusible o antifusible.
Las EPROM es un dispositivo de memoria que se puede programar y luego reprogramar.El borrado se produce por exposición a la luz ultravioleta (UV). Los chips cuentan con una ventana de mica que permite que la luz ultravioleta llegue a la superficie del silicio. La programación se realiza generalmente por medio de un programador EPROM. Usan tecnología programable y borrable usando transistores floating-gate.
Las EEPROM se puede modificar en forma eléctrica sin necesidad de una fuente de luz ultravioleta. Esto permite modificar o cambiar un programa mientras el chip está colocado en su circuito. Usan tecnología programable y borrable electrónicamente usando transistores floating-gate.
Las memorias FLASH usan tecnología programable y borrable usando transistores floating-gate con múltiples modos de programación y borrado. Son memorias de lectura/escritura de alta densidad (se refiere a la gran capacidad de almacenamiento de bits) que no son volátiles.
Es un PLD formado por una matriz AND programable y una matriz OR programable. También se denomina FPLA (Field Programmable Logic Array) debido a que es el usuario y no el fabricante el que la programa.
Una PLA puede tener el siguiente esquema:
Se ha desarrollado para superar ciertas desventajas de la PLA, tales como largos retardos debidos a fusibles adicionales que resulta de la utilización de dos matrices programables y la mayor complejidad del circuito. La PAL básica está formada por una matriz AND programable y una matriz OR fija con la lógica de salida.
Una PAL puede tener el siguiente esquema:
Las celdas consisten de tablas de lookup (LUT): una pequeña cantidad de lógica y RAM.
Configurar el FPGA requiere configurar los bloques de lógica programable y el conexionado.
Se programam usando lenguajes de descripción de hardware como Verilog o VHDL.