La electrónica de Digitaces del es los sistemas de la electrónica que utilizan señales numéricas que electrónica de Digitaces son representaciones de la álgebra boleana y que se utilizan en los teléfonos móviles de las computadoras y otros productos de consumo

La electrónica de Digitaces o cualquier circuito digital se hace generalmente de los montajes grandes de las representaciones electrónicas simples de las puertas de lógica de las funciones de lógica boleana.

A la mayoría de los ingenieros electrónicos, el " de los términos; circuit" digital;, " system" digital; y " " de la lógica ; ser permutable en el contexto de circuitos digitales.

Ventajas

Las ventajas generalmente de circuitos digitales cuando están comparadas a los circuitos análogos son:
El interfaz de sistemas de Digitaces del

bien con las computadoras y es fácil de controlar con el software . Las nuevas características se pueden agregar a menudo a un sistema digital sin hardware cambiante. Esto se puede hacer a menudo fuera de la fábrica poniendo al día el software del producto. Así pues, los errores del diseño de producto pueden ser corregidos después de que el producto esté en las manos de un cliente.
El almacenaje de información puede ser más fácil en sistemas digitales que en análogo unos. La ruido-inmunidad de sistemas digitales permite que que recuperans los datos sean almacenados y sin la degradación. En un sistema análogo, el ruido del envejecimiento y el desgaste degradan la información almacenada. En un sistema digital, mientras el ruido total esté debajo de cierto nivel, la información se puede recuperar perfectamente.

Robustez

Una de las ventajas primarias de la electrónica digital es su robustez. La electrónica de Digitaces es robusta porque si el ruido es menos que el margen de ruido entonces que el sistema se realiza como si no hubiera ruido en absoluto. Por lo tanto, las señales numéricas se pueden regenerar para alcanzar la transmisión de datos sin pérdidas, dentro de ciertos límites.

La transmisión de la señal analógica y el proceso, por el contrario, introduce siempre ruido.

Desventajas

En algunos casos, los circuitos digitales utilizan más energía que los circuitos análogos para lograr las mismas tareas, así produciendo más calor también. En sistemas portables o con pilas esto puede limitar el uso de sistemas digitales.

Por ejemplo, los teléfonos portátiles con pilas utilizan a menudo un anticipado análogo de baja potencia al amplifican y la consonancia en las señales de la radio de la estación base. Sin embargo, una estación base tiene energía de la rejilla y puede utilizar energía-hambriento, pero las radios muy flexibles del software que tales estaciones base se pueden reprogramar fácilmente para procesar las señales utilizaron en nuevos estándares celulares.

Los circuitos de Digitaces son a veces más costosos, especialmente en pequeñas cantidades.

El mundo detectado es análogo, y las señales de este mundo son cantidades análogas. Por ejemplo, la luz, temperatura, sonido, conductividad, eléctrico eléctricos y los campos magnéticos es análoga. La mayoría de los sistemas digitales útiles deben traducir de señales analógicas continuas a las señales numéricas discretas. Esto causa errores de la cuantificación .

El error de cuantificación se puede reducir si el sistema a los almacenes bastantes datos digitales para representar la señal al grado deseado de la fidelidad . El teorema del muestreo de Nyquist-Shannon proporciona una pauta importante en cuanto a cuánto datos digitales son necesarios retratar exactamente una señal analógica dada.

Fragilidad

Los sistemas de Digitaces pueden ser frágiles, en ése si una pieza única de datos digitales se pierde o se malinterpreta, el significado de los bloques grandes de datos relacionados pueden cambiar totalmente.

La fragilidad de Digitaces puede ser reducida diseñando un sistema digital para la robustez. Por ejemplo, el pedacito de paridad o el otro método de gerencia del error se puede insertar en el recorrido de la señal. La ayuda de estos esquemas el sistema detecta errores, y entonces el corrige los errores, o por lo menos pide una nueva copia de los datos. En una estado-máquina, la lógica de la transición del estado se puede diseñar para coger estados inusitados y para accionar la secuencia del reajuste o la otra rutina de recuperación de error. Por ejemplo, es costumbre en el diseño de software encajado llenar memoria inusitada del programa de las instrucciones de la interrupción que señalan a una rutina de recuperación de error, de ayudar a guardar contra una falta que corrompa el indicador de instrucción del microcontrolador que podría hacer de otra manera código al azar ser ejecutado. Por ejemplo, algunos satélites tienen sistemas del triple de un control modulares de la redundancia que puedan continuar funcionando no importa qué el solo componente falla. Por ejemplo, algunos servidores de la alto-confiabilidad utilizan tecnología tal como Chipkill .

Ediciones análogas en circuitos digitales

Los circuitos de Digitaces se hacen de componentes análogos. El diseño debe asegurar que la naturaleza análoga de los componentes no domina el comportamiento digital deseado. Los sistemas de Digitaces deben manejar márgenes del ruido y de la sincronización, inductancias y capacitancias parásitas, y conexiones de energía del filtro .

Los malos diseños tienen problemas intermitentes tales como " glitches", pulsos vanishingly-rápidos que pueden accionar una cierta lógica pero no otros, " Quot de los pulsos del Runt; eso no alcanza el " válido; threshold" voltajes, o inesperado (" undecoded") combinaciones de estados de la lógica.

Puesto que los circuitos digitales se hacen de componentes análogos, los circuitos digitales calculan más lentamente que los circuitos análogos de la bajo-precisión que utilizan una cantidad similar de espacio y de energía. Sin embargo, el circuito digital calculará más repeatably, debido a su alta inmunidad de ruido. Por una parte, en el dominio de alta precisión (por ejemplo, donde 14 o más pedacitos de precisión son necesarios), los circuitos análogos requieren mucho más energía y área que equivalentes digitales.

Construcción

Un circuito digital se construye a menudo de los pequeños circuitos electrónicos llamados puerta de lógica de las puertas de lógica cada representa una función de la lógica boleana . Una puerta de lógica es un arreglo de interruptores eléctricamente controlados.

La salida de una puerta de lógica es un flujo eléctrico o el voltaje, de que puede, alternadamente, controlar más puertas de lógica.

Las puertas de lógica utilizan a menudo el poco número de transistores para reducir su tamaño, consumo de energía y coste, y aumentan su confiabilidad.

Los circuitos integrados son la menos manera costosa de hacer las puertas de lógica en volúmenes grandes. Los circuitos integrados son diseñados generalmente por los ingenieros que usan software electrónico de la automatización de diseño (véase abajo para más información).

Otra forma de circuito digital se construye de las tablas de operaciones de búsqueda, (muchos vendidos como " Quot de los dispositivos de lógica programable ;, aunque existen otras clases de PLDs). Las tablas de operaciones de búsqueda pueden realizar las mismas funciones que las máquinas basadas en las puertas de lógica, pero pueden ser reprogramadas fácilmente sin el cambio del cableado. Esto significa que un diseñador puede reparar a menudo errores del diseño sin el cambio del arreglo de alambres. Por lo tanto, en pequeños productos del volumen, los dispositivos de lógica programable son a menudo la solución preferred. Son diseñados generalmente por los ingenieros que usan software electrónico de la automatización de diseño (véase abajo para más información).

Cuando los volúmenes son medios a grande, y la lógica puede ser lenta, o implica algoritmos o secuencias complejos, un pequeño microcontrolador es a menudo programado para hacer un sistema encajado . Éstos son programados generalmente por las Software Engineers .

Cuando solamente un circuito digital es necesario, y su diseño se modifica para requisitos particulares total, en cuanto a una cadena de producción de la fábrica regulador, la solución convencional es regulador programable de la lógica, o PLC. Éstos son programados generalmente por los electricistas, usar la lógica de la escala.

Estructura de sistemas digitales

Los ingenieros utilizan muchos métodos para reducir al mínimo funciones de lógica, para reducir la complejidad de circuito. Cuando la complejidad es menos, el circuito también tiene pocos errores y menos electrónica, y es por lo tanto menos costoso.

La simplificación más ampliamente utilizada es un algoritmo de la minimización como el minimizer heurístico de la lógica del café express dentro de un sistema cad, aunque históricamente, se hayan utilizado los diagramas de decisión binarios, un algoritmo automatizado de Quine-McCluskey, los mapas de Karnaugh de las tablas de verdad y la álgebra boleana .

Las representaciones son cruciales al diseño de un ingeniero de circuitos digitales. Algunos métodos de análisis trabajan solamente con las representaciones particulares.

La manera clásica de representar un circuito digital está con un sistema equivalente de las puertas de lógica . Otra manera, a menudo con la menos electrónica, es construir un sistema equivalente de los interruptores electrónicos (generalmente transistores . Una de las maneras más fáciles es simplemente tener una memoria el contener de una tabla de verdad . Las entradas se alimentan en la dirección de la memoria, y las salidas de datos de la memoria se convierten en las salidas.

Para el análisis automatizado, estas representaciones tienen formatos de archivo digitales que se puedan procesar por programas de computadora. La mayoría de los ingenieros digitales tienen muy cuidados de seleccionar los programas de computadora (" tools") con formatos de archivo compatibles.

Para elegir representaciones, los ingenieros consideran los tipos de sistemas digitales. La mayoría de los sistemas digitales dividen en " systems" combinatorio; y " systems." secuencial; Un sistema combinatorio presenta siempre la misma salida cuando está dado las mismas entradas. Es básicamente una representación de un sistema de funciones de lógica, según lo discutido ya.

Un sistema secuencial es un sistema combinatorio con algunas de las salidas retroactuadas como entradas. Esto hace que la máquina digital realiza un " sequence" de operaciones. El sistema secuencial más simple es probablemente un fracaso de tirón, un mecanismo que represente un dígito binario o el " " del pedacito ;.

Los sistemas secuenciales se diseñan a menudo como máquinas de estado de esta manera, los ingenieros pueden diseñar el comportamiento grueso de un sistema, e incluso lo prueban en una simulación, sin la consideración de todos los detalles de las funciones de lógica.

Los sistemas secuenciales dividen en dos subcategorías más. " Synchronous" estado secuencial del cambio de los sistemas de una vez, cuando un " clock" la señal cambia el estado. " Asynchronous" la propagación secuencial de los sistemas cambia siempre que las entradas cambien. Los sistemas secuenciales síncronos se hacen de circuitos asincrónicos bien-caracterizados tales como flip-flop, ese cambio solamente cuando el reloj cambia, y que han diseñado cuidadosamente márgenes que medían el tiempo.

La manera generalmente de ejecutar una máquina de estado secuencial síncrona es divisoria él en un pedazo de lógica combinatoria y de un sistema de fracasos de tirón llamados un " estado register." Cada vez que hace tictac una señal de reloj, el registro de estado captura la regeneración generada del estado anterior de la lógica combinatoria, y la retorna como entrada constante a la pieza combinatoria de la máquina de estado. El índice más rápido del reloj es fijado por el cálculo más desperdiciador de tiempo de la lógica de la lógica combinatoria.

El registro de estado es apenas una representación de un número binario. Si los estados en la máquina de estado se numeran (fácil arreglar), la función de lógica es una cierta lógica combinatoria que produce el número del estado siguiente.

En la comparación, los sistemas asincrónicos son muy duros de diseñar porque todos los estados posibles, en todas las sincronizaciones posibles deben ser considerados. El método generalmente es construir una tabla del mínimo y del tiempo máximo que cada tal estado puede existir, y después ajusta el circuito para reducir al mínimo el número de tales estados, y fuerza el circuito para esperar periódico todas sus piezas para incorporar un estado compatible. (Esto se llama " self-resynchronization.") Sin tal diseño cuidadoso, es fácil producir accidentalmente la lógica asincrónica que es " unstable", es decir, la electrónica verdadera tendrá resultados imprevisibles debido a los retardos acumulativos causados por pequeñas variaciones en los valores de los componentes electrónicos. Ciertos circuitos (tales como el sincronizador flip-flops, los debouncers del interruptor, y similares que permiten señales asincronizadas externas de incorporar los circuitos de lógica síncronos) son intrínsecamente asincrónicos en su diseño y se deben analizar como tal.

En fecha 2005, casi todas las máquinas digitales son diseños síncronos porque es mucho más fácil crear y verificar un diseño síncrono -- ¡el software usado actual para simular las máquinas digitales todavía no maneja el designs< asincrónico! -- referencia: HTTP de Dieter Knollman: /dknollman.com/simulator_test/Conclusion. Sin embargo, la lógica asincrónica es probablemente superior, si puede ser hecha para trabajar, porque su velocidad no es obligada por un reloj arbitrario; en lugar, funciona simplemente en la velocidad máxima permitida por los índices de la propagación de las puertas de lógica de las cuales se construye. La construcción de un circuito asincrónico usar piezas más rápidas hace implícito el " del circuito; go" más rápidamente.

Más generalmente, muchos sistemas digitales son máquinas del flujo de datos. Éstos se diseñan generalmente usar la lógica síncrona de la transferencia de registro, usar idiomas descriptivos de hardware tales como VHDL o Verilog .

En lógica de la transferencia de registro, los números binarios se almacenan en grupos de fracasos de tirón llamados los registros que las salidas de cada registro son un paquete de alambres llamados un " " del autobús ; eso lleva ese número a otros cálculos. Un cálculo es simplemente un pedazo de lógica combinatoria. Cada cálculo también tiene un autobús de la salida, y éstos se pueden conectar con las entradas de varios registros. Un registro tendrá a veces un multiplexor en su entrada, de modo que pueda almacenar un número de varios autobuses. Alternativo, las salidas de varios artículos se pueden conectar con un autobús a través de los almacenadores intermediarios que pueden apagar la salida de todos los dispositivos excepto uno. Controles de una máquina de estado secuenciales cuando cada registro acepta nuevos datos de su entrada.

En los años 80, algunos investigadores descubrieron que casi todas las máquinas síncronas de la transferencia de registro se podrían convertir a los diseños asincrónicos usando lógica primero en entrar, primero en salir de la sincronización. En este esquema, la máquina digital se caracteriza como sistema de flujos de datos. En cada paso del flujo, un " asincrónico; circuit" de la sincronización; determina cuando las salidas de ese paso son válidas, y presenta una señal que diga, " asir el data" a las etapas que utilizan que las entradas de la etapa. Resulta que apenas algunos circuitos relativamente simples de la sincronización son necesarios.

La máquina más de fines generales de la lógica de la transferencia de registro es una computadora . Esto es básicamente un ábaco binario automático . La unidad de control de una computadora se diseña generalmente como microprograma funcionado con por un Microsequencer . Un microprograma está como un rodillo del jugador-piano. Cada entrada de tabla o " word" del microprograma ordena el estado de cada pedacito que controle la computadora. El secuenciador entonces cuenta, y la cuenta trata la memoria o la máquina combinatoria de la lógica que contiene el microprograma. Los pedacitos del microprograma controlan la unidad de la lógica aritmética, la memoria y otras piezas de la computadora, incluyendo el Microsequencer sí mismo.

De esta manera, la tarea compleja de diseñar los controles de una computadora se reduce a una tarea más simple de programar una colección relativamente independiente de máquinas mucho más simples de la lógica.

La arquitectura de computadora es una actividad que dirige especializada que intenta arreglar los registros, lógica del cálculo, los autobuses y otras piezas de la computadora de la mejor manera para un cierto propósito. Los arquitectos de la computadora han aplicado granes cantidades de ingeniosidad al diseño de la computadora para reducir el coste y para aumentar la velocidad y la inmunidad a los errores de programación de computadoras. Un objetivo común es cada vez más reducir la energía usada en un sistema informático con pilas, tal como un teléfono celular. Muchos arquitectos de la computadora sirven un aprendizaje extendido como microprogrammers.

" Computers" especializado; está generalmente una computadora convencional con un microprograma especial.

Herramientas de diseño automatizadas

Para ahorrar esfuerzo de ingeniería costoso, mucho del esfuerzo de diseñar las máquinas grandes de la lógica se ha automatizado. Los programas de computadora se llaman " Tools" electrónico de la automatización de diseño ; o apenas " EDA."

Las descripciones del tabla-estilo de la verdad simple de la lógica se optimizan a menudo con EDA que produzca automáticamente sistemas reducidos de puertas de lógica o tablas de operaciones de búsqueda más pequeñas que todavía producen deseado hacen salir. El ejemplo más común de esta clase de software es el minimizer heurístico de la lógica del café express.

La mayoría de los algoritmos prácticos para optimizar sistemas de lógica grandes utilizan las manipulaciones algebraicas o los diagramas de decisión binarios y allí son experimentos prometedores con los algoritmos genéticos y las optimizaciones del recocido

Para automatizar esfuerzo de ingeniería costoso, algún EDA puede tomar las tablas del estado que describen las máquinas de estado y producen automáticamente una tabla de verdad o una tabla de función para la pieza combinatoria de una máquina de estado. La tabla del estado es un pedazo de texto que enumere cada estado, junto con las condiciones que controlan las transiciones entre ellas y las señales de salida que pertenecen.

Es común para las tablas de función de tales estado-máquinas originadas en ordenador que se optimizarán con software de la lógica-minimización tal como Minilog .

A menudo, los sistemas de lógica verdaderos se diseñan como serie de subproyecto, que se combinan usar un " herramienta flow." El flujo de la herramienta es generalmente un " escritura, " un lenguaje de programación simplificado que puede invocar las herramientas de diseño de software en la orden correcta.

Filetear los flujos para los sistemas de lógica grandes tales como microprocesadores puede ser millares de comandos de largo, y combina el trabajo de centenares de ingenieros.

Los flujos de la escritura y de la herramienta de puesta a punto son una especialidad que dirige establecida en las compañías que presentan diseños digitales. El flujo de la herramienta termina generalmente en un fichero electrónico o un sistema detallado de los archivos que describen cómo construir físicamente la lógica. Consiste en a menudo instrucciones de dibujar los transistores y los alambres en un circuito integrado o una tarjeta de circuitos impresos .

Las partes de flujos de la herramienta son " debugged" verificando las salidas de la lógica simulada contra entradas previstas. Las herramientas de prueba toman ficheros informáticos con los sistemas de entradas y de salidas, y destacan discrepancias entre el comportamiento simulado y el comportamiento previsto.

Una vez que los datos de entrada están correctos creído, el diseño sí mismo se debe todavía verificar para la corrección. Algunos flujos de la herramienta verifican diseños primero presentando un diseño, y entonces explorando el diseño para presentar los datos de entrada compatibles para la herramienta fluir. Si los datos explorados emparejan los datos de entrada, después el flujo de la herramienta no ha introducido probablemente errores.

Los datos funcionales de la verificación generalmente se llaman " probar vectors." Los vectores de la prueba funcional se pueden preservar y utilizar en la fábrica para probar que la lógica nuevamente construida trabaja correctamente. Sin embargo, los patrones de prueba funcional no descubren averías comunes de la fabricación. Las pruebas de producción son diseñadas a menudo por las herramientas de software llamadas " generadores de patrón de prueba . " Éstos generan vectores de la prueba examinando la estructura de la lógica y sistemáticamente generando las pruebas para las averías particulares. Esta manera la cobertura de la avería puede acercarse de cerca a 100%, con tal que el diseño correctamente se haga comprobable (véase la sección siguiente).

Un diseño existe una vez, y es verificado y comprobable, él a menudo las necesidades de ser procesado para ser manufacturable también. Los circuitos integrados modernos tienen características más pequeñas que la longitud de onda de la luz usada para exponer la fotoprotección. El software de Manufacturability agrega patrones de interferencia a las máscaras de la exposición para eliminar los abrir-circuitos, y el enhace la resolución y el contraste de las máscaras.

Diseño para la posibilidad de prueba

Una máquina grande de la lógica (decir, con más que cientos variables lógicas) puede tener un número astronómico de estados posibles. Obviamente, en la fábrica, la prueba de cada estado es impráctica si la prueba de cada estado tarda un microsegundo, y hay más estados que el número de microsegundos puesto que el universo comenzó. Desafortunadamente, este caso ridículo-que suena es típico.

Afortunadamente, las máquinas grandes de la lógica se diseñan casi siempre como montajes de máquinas más pequeñas de la lógica. Para ahorrar tiempo, las metralletas más pequeñas son aisladas con el " permanente-instalado; diseño para el test" el trazado de circuito, y se prueba independiente.

Un esquema común de la prueba conocido como " design" de la exploración; los movimientos prueban pedacitos en serie (uno tras otro) del equipo de prueba externo a través de uno o más registros de cambio seriales conocidos como " chains" de la exploración;. Las exploraciones seriales tienen solamente uno o dos alambres para llevar los datos, y reducen al mínimo el tamaño y el costo físicos de la lógica infrecuente-usada de la prueba.

Después de que todos los bits de datos de prueba sean in place, el diseño se configura de nuevo para estar en " mode" normal; y uno o más impulsos de reloj son aplicados, probar para las averías (e. stuck-en punto bajo o stuck-en colmo) y capturar el resultado de la prueba en los flip-flop y/o los cierres en los registros de cambio de la exploración. Finalmente, el resultado de la prueba se cambia de puesto hacia fuera al límite de bloque y se compara contra el " previsto; buen machine" resultado.

En un ambiente de la tablero-prueba, serial ser paralelo a la prueba se ha formalizado con un " llamado estándar; JTAG " (nombrado después del " Prueba común Group" de actuación; eso lo propuso).

Otro esquema común de la prueba proporciona un modo de prueba que fuerce una cierta pieza de la máquina de la lógica para incorporar un " probar cycle." El ciclo de la prueba ejercita generalmente las piezas independientes grandes de la máquina.

Compensaciones

Varios números determinan el sentido práctico de un sistema de lógica digital. Los ingenieros exploraron los dispositivos electrónicos numerosos para conseguir una combinación ideal del Fanout, de velocidad, de bajo costo y de confiabilidad.

El coste de una puerta de lógica es crucial. En los años 30, los sistemas de lógica digitales más tempranos fueron construidos de los relais del teléfono porque éstos eran baratos y relativamente confiables. Después de ése, los ingenieros utilizaron siempre los interruptores electrónicos disponibles más baratos que podrían todavía satisfacer los requisitos.

Los circuitos integrados más tempranos eran un accidente feliz. Fueron construidos para no ahorrar el dinero, sino para ahorrar el peso, y permiten que la computadora de la dirección de Apolo controle un sistema de dirección de inercia para una nave espacial. Las primeras puertas de lógica del circuito integrado costaron casi $50 (en 1960 dólares, cuando un ingeniero ganado $10,000/year). A cada uno sorpresa, para el momento en que los circuitos fueran producidos en serie, se habían convertido en el método menos-costoso de construir lógica digital. Las mejoras en esta tecnología han conducido todas las mejoras subsecuentes en coste.

Con la subida de los circuitos integrados, la reducción del número absoluto de virutas usadas representó otra manera de ahorrar costes. La meta de un diseñador no es apenas hacer el circuito más simple, pero limitar la cuenta componente. Esto da lugar a veces a diseños levemente más complicados con respecto a la lógica digital subyacente pero sin embargo reduce el número de componentes, de tamaño del tablero, e incluso de consumo de energía.

Por ejemplo, en algunas familias de la lógica, las puertas NAND son la puerta digital más simple a construir. El resto de las operaciones lógicas se pueden ejecutar por las puertas de NAND . Si un circuito requirió ya una sola puerta NAND, y una sola viruta llevó normalmente cuatro puertas NAND, después las puertas restantes se podrían utilizar para ejecutar otras operaciones lógicas como el lógico y . Esto podía eliminar la necesidad de una viruta separada que contenía esos diversos tipos de puertas.

El " reliability" de una puerta de lógica describe su tiempo medio de buen funcionamiento (MTBF). Las máquinas de Digitaces tienen a menudo millones de puertas de lógica. También, la mayoría de las máquinas digitales son " optimized" para reducir su coste. El resultado es ése a menudo, la falta de una sola puerta de lógica hará una máquina digital parar el trabajar.

Las máquinas de Digitaces primero llegaron a ser útiles cuando el MTBF para un interruptor consiguió sobre unas centenas horas. Sin embargo, muchas de estas máquinas tenían procedimientos de reparación complejos, bien-ensayados, y serían no funcionales por horas porque un tubo quemado, o una polilla consiguió stuck en un relais. Las puertas de lógica transistorizadas modernas del circuito integrado tienen MTBFs casi de las trillón horas (1x10^12), y las necesitan porque tienen tan muchas puertas de lógica.

El Fanout describe cuántas entradas de la lógica se pueden controlar por una sola salida de la lógica. El fanout práctico mínimo es cerca de cinco. La lógica electrónica moderna usar los transistores Cmos para los interruptores tiene fanouts cerca de cincuenta, y puede ir a veces mucho más arriba.

El " speed" de la conmutación; describe cuántas veces por segundo un inversor (una representación electrónica de un " not" lógico; la función) puede cambiar de verdad a falso y a trasero. Una lógica más rápida puede lograr más operaciones en menos tiempo. La lógica de Digitaces primero llegó a ser útil cuando las velocidades de conmutación consiguieron sobre cincuenta el Hertz, porque ésa era más rápida que un equipo de seres humanos que funcionaban las calculadoras mecánicas. La lógica digital electrónica moderna cambia rutinario en el gigahertz (de cinco hertzios 5x10⁹), y algunos sistemas de laboratorio cambian en más que un Terahertz (hertzios 1x10¹²).

Familias de la lógica

El diseño comenzó con los relais que la lógica del relais de era relativamente barata y confiable, pero se retarda. Una falta mecánica ocurriría de vez en cuando. Lo más famoso posible, una polilla fue cogida en una computadora temprana del relais, y dio lugar al " del término; insecto en el program." El Fanouts era típicamente cerca de diez, limitado por la resistencia de las bobinas y de la formación de arcos en los contactos de altos voltajes.

Más adelante, los tubos de vacío fueron utilizados. Éstos eran calor muy rápido, pero generado, y eran no fiables porque los filamentos quemarían. Fanouts era típicamente cinco a siete, limitado por la calefacción de los tubos actuales. En los años 50, " especial; tubes" de la computadora; fueron convertidos con los filamentos que omitieron elementos volátiles como el silicio. Éstos funcionaron para los centenares de millares de horas.

La primera familia de la lógica del semiconductor era la lógica del Resistor-transistor. Ésta era mil veces más confiable que los tubos, funcionó el refrigerador, y utilizó menos energía, pero tenía un Fan-in muy bajo de tres. la lógica del Diodo-transistor mejoró el fanout hasta cerca de siete, y redujo la energía. Los diseños de algún DTL utilizaron dos energía-proveen de capas de alternancia de transistores de NPN y de PNP para aumentar el fanout.

La lógica de transistor de transistor (TTL) era una gran mejora sobre éstos. En dispositivos tempranos, el fanout mejorado a diez, y variaciones posteriores alcanzaron confiablemente veinte. La TTL era también rápida, con algunas variaciones alcanzando los tiempos de la conmutación de hasta sólo veinte nanosegundos. La TTL todavía se utiliza en algunos diseños.

Otro competidor era la lógica de acoplamiento para emisores . Ésta es muy rápida pero aplicaciones mucha energía. Ahora se utiliza sobre todo en circuitos de la radiofrecuencia.

Los circuitos integrados modernos utilizan sobre todo variaciones Cmos, que es aceptable rápido, energía muy pequeña muy pequeña y aplicaciones. Fanouts de cuarenta o más es posibles, con una cierta pena de la velocidad.

Lógica no electrónica

Es posible construir mecanismos digitales no electrónicos. En principio, cualquier tecnología capaz de representar estados discretos y de representar operaciones de lógica se podía utilizar para construir lógica mecánica. El Danny Hillis, co-autor la máquina de conexión, una vez que está construido una computadora de trabajo del chapucero juega, la secuencia, un ladrillo, y un lápiz afilado, que se supone para estar en el museo de Houston de la ciencia natural .

Las versiones hidráulicas, neumáticas y mecánicas de las puertas de lógica existen y se utilizan en las situaciones donde la electricidad no puede ser utilizada. Los primeros dos tipos se consideran bajo título de la fluídica . Un uso de la lógica hidráulica está en el hardware militar que es probable ser expuesto a un pulso electromágnetico (EMP nuclear nuclear, o al NEMP) que destruiría los circuitos eléctricos.

La lógica mecánica se utiliza con frecuencia en reguladores baratos, tales como ésos en lavadoras. Famoso, el primer diseño de la computadora, por el Charles Babbage, fue diseñado para utilizar lógica mecánica. La lógica mecánica se pudo también utilizar en las computadoras muy pequeñas que se podrían construir por la nanotecnología .

Otro ejemplo es que si dos enzimas particulares se requieren para prevenir la construcción de una proteína particular, éste es el equivalente de un " biológico; NAND" puerta.

Recientes desarrollos

El descubrimiento de la superconductividad ha permitido el desarrollo tecnología de circuito rápida de Quantum de flujo de la sola (RSFQ), que utiliza las ensambladuras de Josephson en vez de los transistores. Recientemente, se están haciendo las tentativas de construir puramente los sistemas computacionales ópticos capaces de procesar la información digital usar elementos ópticos no lineares .

Páginas de la rama

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Ver también

Lista de los asuntos de la electrónica
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Claude E. Shannon : álgebra boleana usada para los circuitos digitales del edificio.
Lista de los estándares eléctricos de la entrada-salida

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Zenithic

Sandy Township, Tuscarawas County, Ohio

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