En esta obra se enseñan las técnicas básicas de diseño de circuitos lógicos, con especial atención en la síntesis de los circuitos y la implementación de los circuitos en chips reales. Los conceptos fundamentales se ilustran mediante ejemplos sencillos, fáciles de entender. Además, se aplica un enfoque modular para mostrar cómo se diseñan los circuitos más grandes. VHDL se usa para demostrar cómo se defi nen en un lenguaje de descripción de hardware los bloques constructores básicos y los sistemas más grandes, con lo que se producen diseños que pueden implementarse con modernas herramientas de software de diseño asistido por computadora (CAD). La exposición basada en VHDL es de suma utilidad, ya que permite que el lector se in- volucre rápidamente con los diseños reales. Por añadidura, el libro puede usarse con cualquier sistema CAD para diseño e implementación de circuitos lógicos. Asimismo, para que el usuario obtenga modernas herramientas CAD, se incluye un disco compacto que contiene Quartus II, de Altera, un programa CAD que permite que los diseños escritos en VHDL se traduzcan de ma- nera automática en arreglos de compuertas de campos programables (FPGA) y en dispositivos lógicos programables complejos (CPLD). El usuario será capaz de: • Ingresar un diseño en el sistema CAD • Compilar el diseño en un dispositivo específi co • Simular la funcionalidad y la sincronización del circuito resultante • Implementar el diseño en dispositivos reales (en las instalaciones del laboratorio escolar) VHDL es un lenguaje complejo, de modo que su introducción en el texto es gradual. Cada característica se presenta conforme se vuelve pertinente para el análisis de los circuitos. A fi n de enseñar a los estudiantes el uso del programa Quartus II, en el libro se incluyen tres tutoriales, además de una exposición de todo el fl ujo CAD. Esta herramienta se presenta en el CD en el idioma inglés. F UNDAMENTOS DE VHDL LÓGICA DIGITAL CON DISEÑO F UNDAMENTOS DDEE VHDL LÓGICA DIGITAL CON DISEÑO SEGUNDA EDICIÓN Stephen Brown y Zvonko Vranesic Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computación University of Toronto Traducción Lorena Peralta Rosales Víctor Campos Olguín Traductores profesionales Revisión técnica Jorge Valeriano Assem Coordinador de la carrera de Ingeniería en Computación Universidad Nacional Autónoma de México Felipe Antonio Trujillo Fernández Profesor del Departamento de Ingenierías Universidad Iberoamericana, Campus Santa Fe MÉXICO • BOGOTÁ • BUENOS AIRES • CARACAS • GUATEMALA • LISBOA MADRID • NUEVA YORK • SAN JUAN • SANTIAGO AUCKLAND • LONDRES • MILÁN • MONTREAL • NUEVA DELHI SAN FRANCISCO • SINGAPUR • ST. LOUIS • SIDNEY • TORONTO DDiirreeccttoorr HHiigghheerr EEdduuccaattiioonn:: MMiigguueell ÁÁnnggeell TToolleeddoo CCaasstteellllaannooss Director editorial:Ricardo A. del Bosque Alayón Editor sponsor: Pablo Eduardo Roig Vázquez Editora de desarrollo: Paula Montaño González Supervisor de producción: Zeferino García García Fundamentos de lógica digital con diseño VHDL Segunda edición Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, por cualquier medio, sin la autorización escrita del editor. DERECHOS RESERVADOS © 2006 respecto a la primera edición en español por McGRAW-HILL/INTERAMERICANA EDITORES, S.A. DE C.V. A Subsidiary of TheMcGraw-Hilll Companies, Inc. Edifi cio Punta Santa Fe Prolongación Paseo de la Reforma 1015, Torre A Piso 17, Colonia Desarrollo Santa Fe, Delegación Álvaro Obregón C.P. 01376, México, D. F. Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana, Reg. Núm. 736 ISBN 970-10-5609-4 Traducido de la segunda edición de: FUNDAMENTALS OF DIGITAL LOGIC WITH VHDL DESIGN Copyright © MMV by The McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved. Previous edition © 2000. ISBN 0-07-246085-7 1234567890 09875432106 Impreso en México Printed in México Para Susan y Anne A CERCA DE LOS AUTORES Stephen Brownobtuvo la licenciatura en ingeniería eléctrica por la Universidad de New Bruns- wick, Canadá, y la maestría y el doctorado en ingeniería eléctrica por la Universidad de Toronto. En 1992 se unió al cuerpo académico de esta última institución, donde ahora es profesor asocia- do del Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Cómputo. También es director de desarrollo de software en el Altera Toronto Technology Center. Sus intereses de investigación incluyen la tecnología VLSI de campos programables y la ar- quitectura de computadoras. En 1992 obtuvo el premio doctoral del Canadian Natural Sciences and Engineering Research Council por la mejor tesis de doctorado en Canadá. Ganó cuatro premios por excelencia en la enseñanza de cursos de ingeniería eléctrica, inge- niería de cómputo y ciencias computacionales. Es coautor de otros dos libros:Fundamentals of Digital Logic with Verilog DesignyField-Programmable Gate Arrays. Zvonko Vranesic obtuvo la licenciatura, la maestría y el doctorado, todos en ingeniería eléc- trica, por la Universidad de Toronto. De 1963 a 1965 trabajó como ingeniero de diseño en la Northern Electric Co. Ltd., en Bramalea, Ontario. En 1968 se unió al cuerpo académico de la Universidad de Toronto, donde ahora es profesor de los departamentos de Ingeniería Eléctrica y Cómputo, y de Ciencias Computacionales. Durante el año académico 1978-1979 fue profesor huésped en la Universidad de Cambridge, Inglaterra, y durante 1984-1985 estuvo en la Universi- dad de París, 6. De 1995 a 2000 fungió como jefe de la División de Ciencias de Ingeniería en la Universidad de Toronto. También participó en investigación y el desarrollo en la Altera Toronto Technology Center. Sus actuales intereses de investigación abarcan arquitectura de computadoras, tecnología VLSI de campos programables y sistemas de lógica multivaluada. Es coautor de otros cuatro libros: Computed Organization, 5a. ed.;Fundamentals of Digital Logic with Verilog Design; Microcomputer Structures y Field-Programmable Gate Arrays. En 1990 recibió la Wighton Fellowship por sus “innovadores e inconfundibles aportes en la ense- ñanza de laboratorio de estudiantes de licenciatura”. En 2004 recibió el Faculty Teaching Award de la Facultad de Ciencias Aplicadas e Ingeniería por la Universidad de Toronto. Ha representado a Canadá en varias competencias de ajedrez. Posee el título de maestro internacional. vii