¡Descubre cómo funcionan las memorias de las computadoras!
Contenido
- Introducción
- ¿Cómo funcionan las computadoras?
- Representación numérica en binario
- Puertas lógicas
- Compuertas AND
- Compuertas OR
- Compuertas NOT
- Creando una memoria
- Memoria de tipo Set-Reset Latch
- Diseño alternativo para el Latch Set-Reset
- Utilizando compuertas NOR
- Modificación del Latch Set-Reset
- Creando un Latch de Datos
- Problemas con el diseño actual
- El papel de las señales de reloj
- Flip-flop de datos desencadenado por el flanco de subida
- Modificación del flip-flop de datos para ser sensible al flanco de subida del reloj
- Flip-flop de datos multiplexor
- Registro de 1 bit
- Registro de 4 bits mejorado
- Conclusión
- Próximos pasos
¿Cómo funcionan las computadoras? 🖥️
En este video, exploramos cómo funcionan las computadoras y cómo son capaces de recordar números. Comenzamos creando un circuito simple utilizando compuertas lógicas, y luego vemos cómo podemos utilizar este circuito para almacenar y recordar información. Aprendemos sobre la representación numérica en binario y cómo las puertas lógicas nos permiten realizar operaciones aritméticas básicas. Además, exploramos diferentes diseños de memoria y cómo podemos sincronizar nuestras acciones utilizando señales de reloj. Al final, discutimos los próximos pasos para crear una memoria de acceso aleatorio en nuestra computadora.
¿Cómo funcionan las computadoras?
Antes de adentrarnos en cómo las computadoras almacenan y recuerdan información, es importante entender cómo funcionan en primer lugar. Las computadoras están compuestas por circuitos electrónicos que realizan operaciones utilizando señales eléctricas. Estas señales son representadas por dos estados: encendido o apagado, también conocidos como 1 y 0 en términos binarios. Al combinar y manipular estas señales mediante puertas lógicas, las computadoras pueden realizar diferentes tipos de cálculos y tareas.
Representación numérica en binario
La representación numérica en binario es un sistema que utiliza dos dígitos, 0 y 1, para representar números. Esto se debe a que los circuitos electrónicos de las computadoras son capaces de reconocer y procesar señales que están en un estado encendido o apagado. Al representar los números en binario, los circuitos pueden realizar cálculos y operaciones lógicas de manera más eficiente.
Puertas lógicas
Las puertas lógicas son componentes fundamentales en la construcción de circuitos electrónicos. Existen tres tipos básicos de puertas lógicas: las compuertas AND, OR y NOT.
Compuertas AND
La compuerta AND Toma dos entradas y produce una salida que está activada solo cuando ambas entradas son activadas. Es decir, la salida solo es 1 si ambos valores de entrada son 1.
Compuertas OR
La compuerta OR también toma dos entradas y produce una salida que está activada si al menos una de las entradas es activada. Es decir, la salida es 1 si al menos uno de los valores de entrada es 1.
Compuertas NOT
La compuerta NOT, también conocida como compuerta inversora, toma una única entrada y produce una salida que es el valor complementario de la entrada. Es decir, si la entrada es 1, la salida será 0 y viceversa.
Creando una memoria
Ahora que conocemos las bases de las puertas lógicas, podemos utilizarlas para crear una memoria básica. En esta sección, exploraremos un tipo de memoria llamada Set-Reset Latch.
Memoria de tipo Set-Reset Latch
El Set-Reset Latch es un circuito que puede almacenar y recordar información utilizando dos señales de entrada, denominadas SET y RESET. Cuando la señal SET es activada, el circuito cambia a un estado en el que la salida está activada. Por otro lado, cuando la señal RESET es activada, el circuito cambia a un estado en el que la salida está desactivada. El estado del circuito se mantiene incluso cuando las señales de entrada son desactivadas, lo que permite recordar el valor almacenado.
Diseño alternativo para el Latch Set-Reset
Aunque el Latch Set-Reset es una forma efectiva de almacenar información, también podemos utilizar un diseño alternativo utilizando compuertas NOR. Este diseño utiliza dos compuertas NOR interconectadas para crear un circuito que puede almacenar y recordar información de manera similar al Latch Set-Reset.
Utilizando compuertas NOR
La compuerta NOR es otra compuerta lógica fundamental que puede ser utilizada para construir circuitos complejos. Al combinar compuertas NOR podemos implementar diferentes funciones lógicas y crear elementos de memoria más sofisticados.
Modificación del Latch Set-Reset
A pesar de que el Latch Set-Reset funciona adecuadamente, presenta algunas limitaciones en cómo se almacena y se modifica la información. Para mejorar estas limitaciones, podemos hacer una modificación al circuito utilizando una técnica llamada sincronización por señal de reloj.
Creando un Latch de Datos
Un Latch de Datos es un elemento de memoria que puede almacenar y recordar información utilizando una señal de reloj. Este tipo de memoria es esencial para la construcción de computadoras, ya que permite sincronizar y coordinar las operaciones de almacenamiento y lectura de datos.
Problemas con el diseño actual
Aunque el Latch de Datos que hemos creado hasta ahora funciona correctamente, presenta algunos inconvenientes en su diseño actual. Específicamente, el almacenamiento de datos solo ocurre en el flanco de subida del reloj, lo que puede llevar a errores si la señal de reloj no está sincronizada adecuadamente.
El papel de las señales de reloj
Las señales de reloj son fundamentales en la coordinación de las operaciones de una computadora. Estas señales determinan el momento en el que se deben realizar ciertas acciones, como el almacenamiento y la lectura de datos. Utilizando señales de reloj, podemos sincronizar las operaciones de diferentes componentes y evitar posibles errores.
Flip-flop de datos desencadenado por el flanco de subida
El flip-flop de datos desencadenado por el flanco de subida es un elemento de memoria que almacena y recuerda datos solo en el flanco de subida de una señal de reloj. Este tipo de memoria es ampliamente utilizado en computadoras y otros sistemas digitales para almacenar y manipular información de manera controlada.
Modificación del flip-flop de datos para ser sensible al flanco de subida del reloj
Para evitar los problemas de sincronización que enfrentamos con el diseño anterior, podemos hacer una modificación al flip-flop de datos para que sea sensible solo al flanco de subida del reloj. Esto asegurará que los datos se almacenen y se recuperen en el momento adecuado.
Flip-flop de datos multiplexor
El flip-flop de datos multiplexor es otro tipo de elemento de memoria que puede almacenar y recordar datos utilizando una señal de reloj. Este tipo de flip-flop utiliza una compuerta multiplexora para seleccionar qué datos se almacenan y qué datos se recuperan.
Registro de 1 bit
Utilizando los conceptos de los flip-flops de datos, podemos construir un registro de 1 bit que puede almacenar y recordar un solo bit de información. Este tipo de registro es fundamental en la construcción de computadoras, ya que puede almacenar y manipular datos de manera eficiente.
Registro de 4 bits mejorado
Utilizando los registros de 1 bit que hemos creado, podemos construir un registro de 4 bits que puede almacenar y recordar 4 bits de información. Este tipo de registro es esencial en la construcción de computadoras, ya que nos permite almacenar y manipular números y datos más grandes.
Conclusión
En este video, aprendimos cómo funcionan las computadoras y cómo pueden recordar información utilizando diferentes elementos de memoria. Comenzamos por explorar las bases de las puertas lógicas y cómo podemos utilizarlas para realizar operaciones y manipular señales. Luego, construimos diferentes tipos de memoria, como el Latch Set-Reset, el flip-flop de datos y el registro de 1 bit. También discutimos la importancia de las señales de reloj y cómo nos permiten sincronizar y coordinar las operaciones de la computadora. Con este conocimiento, estamos listos para dar el siguiente paso y construir una memoria de acceso aleatorio en nuestra computadora.
Próximos pasos
En el próximo video, exploraremos cómo podemos escalar nuestros elementos de memoria para construir una memoria de acceso aleatorio en nuestra computadora. También discutiremos algunos conceptos clave, como la dirección de memoria y la lectura y escritura de datos.
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