Introducción
Cada día en el ámbito de la ingeniería informática se presentan novedades y evoluciones en el trabajo y aplicación del conocimiento. Por esa razón resulta razonable y necesario saber sobre los dispositivos digitales programables, desde los lógicos programables hasta los microprocesadores, micro controladores y dispositivos micro controlados especiales, como freescale, en sus diversas modalidades de trabajo, aplicación y programación.
Lo anterior, permitirá aplicar de manera adecuada los análisis, del almacenamiento, procesamiento y transmisión de la información para el mundo actual y futuro de la ingeniería informática.
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Objetivos
Objetivo general
Comprender las diferentes formas de dispositivos digitales programables, haciendo énfasis en los dispositivos lógicos programables y sus características; en especial su aplicación con lógica combinacional, para reducir circuito y ahorrar espacio, además de permitir la evolución de la programación de circuitos embebidos.
Objetivos específicos
- Conocer y aplicar el concepto de dispositivo lógico programable, sus características, tipos y procesos de programación.
- Comprender la evolución de la programación de sistemas digitales VHDL y FPGA.
- Conocer y entender los diversos sistemas digitales programables existentes hasta ahora.
En la descripción del hardware, el lenguaje VHDL es útil para que, en un lenguaje formal, se especifiquen y documenten circuitos y sistemas digitales para ser comprendido tanto para los diseñadores como para las computadoras. Es un lenguaje ejecutable y esto permite que su descripción se materialice en los dispositivos programables. Por su parte las FPGA poseen diversos niveles de lógica con alto rendimiento y un sin número de entradas y salidas disponibles para los usuarios.
Dispositivos Lógicos Programables
Conocidos con el acrónimo de DLP o PLD (en español e inglés), estos dispositivos son una serie de elementos digitales que han permitido el control y la gestión de sistemas en forma digital y que ha traído consigo una gran versatilidad en el manejo de información en forma digital, dentro de estos se destacan algunos como son:
- PAL o PLA: arreglos lógicos programables.
- GAL: arreglos lógicos genéricos o generales.
- CPLD: dispositivos lógicos programables complejos que en realidad son arreglos de PLD.
- FPGA: arreglos programables genéricos o generales por campo o de campo.
En una primera instancia se fabricaron con base en diodos, fusibles y celdas electrónicas, pero esto dificultó la corrección de errores que fueron mejorando con las celdas o macro celdas y dio origen a los dispositivos que se programan muchas veces según la necesidad especifica de uso.
En la actualidad los FPGA y los CPLD son los dispositivos de mayor uso comercial en el mundo para el diseño de sistemas aplicativos en diversos campos de la naturaleza y que realizan su labor con una alta precisión, dependiendo la eficiencia del programa que les permite realizar su función. En general, se puede afirmar que un PLD es un circuito integrado que contiene una gran cantidad de elementos lógicos que a través de la programación se interconectan para que realice una función específica.
Introducción a VHDL y FPGA
Estos términos parecen una redundancia porque FPGA es el nombre de los dispositivos y VHDL es el acrónimo de este lenguaje de programación que surgió para estandarizar el uso de estos dispositivos y potenciar su uso y compatibilidad, aumentando la cobertura y capacidad de conexión de los sistemas digitales.
El VHDL (VHSI Hardware Description Language o Lenguaje de descripción de hardware para dispositivos VHSI), donde el término VHSI (Very high Scale Integration o muy alta escala de integración) describe el dispositivo físico como tal y la sigla HDL, se refiere al software o lenguaje especifico de programación del dispositivo.
El VHDL es la sigla que usa en el lenguaje de descripción de hardware para dispositivos de alta escala de integración. Es considerado como uno de los adelantos tecnológicos de vanguardia ya que permite reducir aún más los componentes y así logra implementar más opciones dentro de los aparatos electrónicos que se han desarrollado con esta tecnología.
Otros dispositivos programables
En este campo caben aquellos dispositivos que han tenido una vertiginosa evolución y que en la actualidad se constituyen en los que más se programan en el área de la ingeniería.
Entre los más importantes están: los microcontroladores, que emplean un set de onstrucciones de tiporeducido conocido como RISC, los DSPic (micro controladores para procesar señales) y los DSP (Digital Signal Processing o Procesadores digitales de señales), que son ampliamente usados en el mundo actual y que sin ellos posiblemente la tecnología no habría alcanzado el actual punto de evolución y desarrollo.
Resumen
Los dispositivos lógicos programables son todos aquellos elementos circuitales que permiten a los ingenieros simular, diseñar y procesar la información proveniente del mundo actual en forma digital y que han hecho que la tecnología avance a una era de desarrollo y aplicación que permite el intercambio casi instantáneo de información entre usuarios ubicados en cualquier parte del planeta.
La conformación de los PLD, desde los más simples hasta los más complejos (FPGA), continuando con los micro procesadores y dispositivos de procesamiento de señales (DSP), han evolucionado la técnica y la tecnología hasta los complejos sistemas digitales que conforman aparatos como celulares, Iphone, Ipod, Ipad y computadores, entre otros .
Los avances en almacenamiento y procesamiento de información en forma digital, que se realiza a través de estos dispositivos, hace posible procesar varios millones de bits por segundo.
Son los avances de las mismas tecnologías de la información y de la comunicación TIC las que dan mayor perspectiva de desarrollo y aplicación de la ingeniería en todos los campos de la ciencia y la tecnología.
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Bibliografía ()
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