Otras carreras Funcionamiento del microcontrolador

[Alprin]

Buenas noches, estudio Ing. en sistemas y tengo una gran duda; sucede de que estoy investigando acerca del como funcionan los microcontroladores, pero específicamente como es posible de que al inducirle una corriente ó pulso eléctrico, este, realice todos los procesos que ya conocemos. He leído mucho que todos los "chip" tienen una unidad aritmética-lógica, una RAM, entre otros componentes, pero como es esto posible? mi vida esta es los computadores, y mas específicamente en la programación, pero para mi es muy importante saber, como funciona, físicamente hablando, todo el interior de estas maquinas.

Agradezco de antemano cualquier información que me ayude a de una vez aclarar estas dudas

[Rodri]

Re: Funcionamiento del microcontrolador

Lo mejor es que te hagas con un buen texto de introducción a la electrónica digital. No obstante te doy algunas pinceladas.

El procesamiento de información mediante máquinas digitales se basa en dos cuestiones complementarias:

1) La lógica binaria y el álgebra de Boole. Esta es la parte matemática del asunto. Podemos manejar la información como ristras enormes de unos y ceros, realizar operaciones con ella para resolver problemas, crear algoritmos, etc. Es la parte "software" en el lenguaje ingenieril.

2) La física de los semiconductores. Es el soporte físico de la lógica binaria porque hasta hoy es la estructura física más adecuada (en términos de espacio, consumo de energía, fabricabilidad,...) para realizar físicamente el procesamiento lógico de la información. Se dice que en el futuro se emplearán otros soportes físicos, por ejemplo los basados en estados cuánticos (computación cuántica), pero de momento no es viable, al menos a gran escala. Esta es la parte "hardware".

Como digo, la parte hardware evoluciona continuamente. Por ejemplo, los primeros ordenadores no usaban semiconductores sino mecanismos: podemos construir una máquina lógica que procese nuestras ristras de 1s y 0s mediante un programa con independencia de cómo lo implementemos. Si lo implermentamos con mecanismos, ocupará todo un edificio. Si lo implementamos con dispositivos semiconductores lo podemos concentrar en un chip.

La relación que preguntas entre corriente eléctrica y todo esto viene por el punto 2): necesitamos energía eléctrica para "mover" los millones estados binarios (bits) que están en un chip porque los chips consisten en millones de elementos llamados "puertas lógicas" basados en un dispositivo físico elemental que es el transistor. El transistor tiene dos posibles estados eléctricos. Dicho de una forma muy simple, para cambiar esos estados es necesario el aporte de una energía eléctrica externa. Podemos imaginar el transistor como un elemento que deja pasar la corriente o no: una especie de semáforo para electrones. Conectando millones de estos semáforos de manera que se relacionen lógicamente es como podemos sintetizar puertas lógicas que implementen funciones del álgebra de Boole y combinarlas para realizar funciones lógicas cada vez más complejas. Al final estas funciones son como los "ladrillos" con los que construimos instrucciones de programación en el software de un microcontrolador.

[Alprin]

Re: Funcionamiento del microcontrolador

Hola Rodri, gracias por tu respuesta, con relación al texto de electrónica digital, cual me recomiendas (tener en cuenta que me interesa conocer el como la electricidad "se mueve" en los semiconductores)? hay posibilidad de poder "crear" algún dispositivo, no ha escala de las puertas lógicas dentro de los transistores, para poder "ver" como es el funcionamiento de la electricidad en el procesamiento lógico de la información, por mas que leo distintos textos no he podido "comprender" (quizás porque no he realizado ninguna practica) el como se entrelazan la electricidad y el hardware, para el procesamiento lógico de la información.

[Rodri]

Re: Funcionamiento del microcontrolador

Buenas noches, estudio Ing. en sistemas y tengo una gran duda

con relación al texto de electrónica digital, cual me recomiendas

Si estudias ingeniería supongo que en el plan de estudios habrá asignaturas que se relacionen con la electrónica. Es ahí donde verás estos temas y donde debes buscar la bibliografía.
También puedes buscar en la web de cualquier universidad (por ejemplo la UNED) que tenga grado en Ingeniería Electrónica o similar y ver la bibliografía recomendada para este tipo de asignaturas. Es lo que yo haría. Hace mucho que estudié estas cosas y no sabría recomendarte un libro concreto actual.

por mas que leo distintos textos no he podido "comprender" (quizás porque no he realizado ninguna practica) el como se entrelazan la electricidad y el hardware, para el procesamiento lógico de la información

Me viene la curiosidad ¿Qué textos son esos que has leído? ¿Puedes citar alguno?

[Alprin]

Re: Funcionamiento del microcontrolador

Claro que si, este por ejemplo: ELECTRONICA_(Hambley_Allan_R.)

[Julián]

Re: Funcionamiento del microcontrolador

Buenas noches, estudio Ing. en sistemas y tengo una gran duda; sucede de que estoy investigando acerca del como funcionan los microcontroladores, pero específicamente como es posible de que al inducirle una corriente ó pulso eléctrico, este, realice todos los procesos que ya conocemos. He leído mucho que todos los "chip" tienen una unidad aritmética-lógica, una RAM, entre otros componentes, pero como es esto posible? mi vida esta es los computadores, y mas específicamente en la programación, pero para mi es muy importante saber, como funciona, físicamente hablando, todo el interior de estas maquinas.

Estos son los temas que me gustan. En realidad un microcontrolador es un dispositivo constituido por circuitos secuenciales y combinacionales.

Un circuito combinacional es un circuito digital donde el estado actual de las salidas depende del estado actual de las entradas. Por ejemplo, la unidad aritmético lógica es un combinacional. ¿como está constituida? Pues hay diferentes puntos de abstracciones, pero lo más básico es con transistores, ya sea con tegnología TTL (transistores de juntura) o CMos (transistores Mosfet), además de diodos y resistores necesario para su polarización. ¿Qué se hacen con los transistores y diodos? pues ellos se disponen de manera de formar compuertas lógicas, llevando a una abstraccion mayor.
Fijate acá, están las compuertas lógicas, sus funciones y sus contrucciones con transistores.
http://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_l%C3%B3gica

Luego con compuertas lógicas es posible hacer un sumador. Con compuertas Xor y Nand. Como el siguiente

Se suman (suma en binario) los bit A y B y un acarreo de entrada , y en la salida tenemos la suma y el acarreo de salida. Para sumar numeros de 8 bits se necesitaran 8 de esos sumadores, en donde el bit 1 de A se suma con el bit 1 de B y el acarreo de salida será el acarreo de entrada en el siguiente sumador (donde se sumen los bit 2 de A y B) así la suma total será todas las salidas sumas y el acarreo final.

Además de sumadores puedes hacer lo que quieras con compuertas, para eso están las técnicas digitales. como multiplexores, codificadores, decodificadores, comparadores, etc.

Además de los combinacionales están los circuitos secuenciales en donde la salida tiene dependencia con la salida anterior. Es decir, tienen memoria. Por ejemplo los registros del microcontrolador, la ram, rom , contadores,etc.

Dejando de lado la ram, que está constituida por tecnología flash (también transistores) Los registros y contadores son flip flops en general y también están constituido por compuertas lógicas y a su vez estas por transistores.



http://es.wikipedia.org/wiki/Biestable

Cualquier duda pregunta. Te recomiendo un libro, sistemas digitales principio de aplicaciones de Tocci-Widmer

[Alprin]

Re: Funcionamiento del microcontrolador

Hola Julian403, gracias por la información, ya estoy buscando el libro; que bueno que este tema te guste porque así podemos construir conocimiento juntos.

Saludos