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%La \emph{electrónica} ha revolucionado del siglo XX y sigue siendo un impacto en el siglo XXI. El nacimiento y subsecuente crecimiento de la industria de la computación, la creación del teléfono móvil y la \emph{digitalización} de los servicios de televisión y radio son ejemplos de grandes logros tecnológicos que la electrónica ha ofrecido. En las décadas de 1970 y 1980, los sistemas electrónicos se encontraban compuestos de componentes estándares como microprocesadores y varios circuitos integrados (\textsl{Integrated Circuits}, ICs), todo esto sobre una placa de circuitos impresos (\textsl{Print Circuit Boards}, PCBs. Como el nivel de integración creció, el proceso de fabricación de los PCBs se convirtió cada vez más complejo. Esto se debió al incremento de transistores y pines de entrada/salida que implicó el uso de placas multi-capas, logrando desarrollar placas con hasta 20 capas. Así, la probabilidad de conexiones de componentes en forma incorrecta aumentó, particularmente la posibilidad de diseñar con éxitos y probar un sistema en forma funcional antes de ingresar a un proceso de producción.
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%La \emph{electrónica} ha revolucionado del siglo XX y sigue siendo un impacto en el siglo XXI. El nacimiento y subsecuente crecimiento de la industria de la computación, la creación del teléfono móvil y la \emph{digitalización} de los servicios de televisión y radio son ejemplos de grandes logros tecnológicos que la electrónica ha ofrecido. En las décadas de 1970 y 1980, los sistemas electrónicos se encontraban compuestos de componentes estándares como microprocesadores y varios circuitos integrados (\textsl{Integrated Circuits}, ICs), todo esto sobre una placa de circuitos impresos (\textsl{Print Circuit Boards}, PCBs. Como el nivel de integración creció, el proceso de fabricación de los PCBs se convirtió cada vez más complejo. Esto se debió al incremento de transistores y pines de entrada/salida que implicó el uso de placas multi-capas, logrando desarrollar placas con hasta 20 capas. Así, la probabilidad de conexiones de componentes en forma incorrecta aumentó, particularmente la posibilidad de diseñar con éxitos y probar un sistema en forma funcional antes de ingresar a un proceso de producción.
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\section{Dispositivos Lógicos Programables}
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\section{Dispositivos Lógicos Programables}
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\label{sec:fund-pld}
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\label{sec:fund-pld}
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Los \emph{Dispositivos Lógicos Programables} (PLDs) fueron introducidos a medidos de 1970s. La idea era construir circuitos lógicos combinacionales que fueran \emph{programables}. Contrariamente a los microprocesadores, los cuales pueden \emph{correr} un programa sobre un hardware \emph{fijo}, la programabilidad de los PLDs hace referencia a niveles de \emph{hardware}. En otras palabras, un PLD es un chip de \emph{propósitos generales} cuyo \emph{hardware} puede ser reconfigurado dependiendo de especificaciones particulares del programador.
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Los \emph{Dispositivos Lógicos Programables} (PLDs) fueron introducidos a medidos de 1970s. La idea era construir circuitos lógicos combinacionales que fueran \emph{programables}. Contrariamente a los microprocesadores, los cuales pueden \emph{correr} un programa sobre un hardware \emph{fijo}, la programabilidad de los PLDs hace referencia a niveles de \emph{hardware}. En otras palabras, un PLD es un chip de \emph{propósitos generales} cuyo \emph{hardware} puede ser reconfigurado dependiendo de especificaciones particulares del programador\cite{RefPLDs1}.
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EL primer PLD se llamaba PAL (\textsl{Programmable Array Logic}). Estos dispositivos disponían solo de compuertas lógicas (no tenían flip-flop), por lo que solo permitía la implementación de circuitos \emph{combinacionales}. Para salvar este problema, Los \emph{\textsl{registered}} PLDs fueron lanzados pocos después, los cuales incluían un flip-flop por cada salida del circuito. Con esta versión de los PAL, se podría implementar funciones \emph{secuenciales} simples.
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EL primer PLD se llamaba PAL (\textsl{Programmable Array Logic}). Estos dispositivos disponían solo de compuertas lógicas (no tenían flip-flop), por lo que solo permitía la implementación de circuitos \emph{combinacionales}. Para salvar este problema, Los \emph{\textsl{registered}} PLDs fueron lanzados pocos después, los cuales incluían un flip-flop por cada salida del circuito. Con esta versión de los PAL, se podría implementar funciones \emph{secuenciales} simples.
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En el comienzo de 1980s, se agregaba más circuitos lógicos adicionales a la salida de los PLD. Este circuito de salida se lo identificaba como celda, llamado también \emph{Microcelda}, que contenía (además de flip-flop) compuertas lógicas y multiplexores. Por otra parte, la celda era reprogramable, permitiendo varios modos de operación. Además, se podía proveer una señal de retorno (\textsl{feedback}) desde la salida del circuito a la lógico principal de la PAL, lo que le daba mayor flexibilidad a estos dispositivos reprogramables. Esta nueva estructura era llamada \emph{\textsl{generic PAL}} o GAL. Una arquitectura de dispositivo similar fue conocido como PALCE (\textsl{PAL CMOS Electrically erasable/programmable}).
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En el comienzo de 1980s, se agregaba más circuitos lógicos adicionales a la salida de los PLD. Este circuito de salida se lo identificaba como celda, llamado también \emph{Microcelda}, que contenía (además de flip-flop) compuertas lógicas y multiplexores. Por otra parte, la celda era reprogramable, permitiendo varios modos de operación. Además, se podía proveer una señal de retorno (\textsl{feedback}) desde la salida del circuito a la lógico principal de la PAL, lo que le daba mayor flexibilidad a estos dispositivos reprogramables. Esta nueva estructura era llamada \emph{\textsl{generic PAL}} o GAL. Una arquitectura de dispositivo similar fue conocido como PALCE (\textsl{PAL CMOS Electrically erasable/programmable}).
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\section{Lenguajes Descriptivos de \textsl{Hardware}}
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\label{sec:fund-hdl}
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La forma tradicional de diseñar circuitos digitales es dibujar diagramas lógicos que contengan compuertas (SSI) y funciones lógicos (MSI). Sin embargo, a fines de 1980s y comienzo de 1990s este proceso de diseño presentaba limitaciones como así algunos problemas. \emph{¿Como se puede dibujar diagramas esquemáticos que contienen cientos de miles o millones de compuertas?} Con la disponibilidad de los dispositivos lógicos programables para reemplazar sistemas donde se utilizaban integrados como los TTL, un nuevo enfoque para el diseño digital fue necesario. Las herramientas asistidas por computadoras son esenciales para diseñar circuitos digitales en la actualidad. Es claro que en las últimas décadas los ingenieros digitales de hoy diseñan sistemas digitales mediante la utilización de \textsl{software}! Esto es un importante cambio de paradigma del tradicional método empleado para el diseño de sistemas digitales.
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La forma tradicional de diseñar circuitos digitales es dibujar diagramas lógicos que contengan compuertas (SSI) y funciones lógicos (MSI). Sin embargo, a fines de 1980s y comienzo de 1990s este proceso de diseño presentaba limitaciones como así algunos problemas. \emph{¿Como se puede dibujar diagramas esquemáticos que contienen cientos de miles o millones de compuertas?} Con la disponibilidad de los dispositivos lógicos programables para reemplazar sistemas donde se utilizaban integrados como los TTL, un nuevo enfoque para el diseño digital fue necesario. Las herramientas asistidas por computadoras son esenciales para diseñar circuitos digitales en la actualidad. Es claro que en las últimas décadas los ingenieros digitales de hoy diseñan sistemas digitales mediante la utilización de \textsl{software}! Esto es un importante cambio de paradigma del tradicional método empleado para el diseño de sistemas digitales\cite{Intro-Digital-Design}.
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Actualmente los diseñadores digitales usan \emph{Lenguajes Descriptivos de \textsl{Hardware}} (HDLs) para diseñar sistemas digitales. Los lenguajes más utilizados son \emph{VHDL} y \emph{Verilog}. Ambos lenguajes descriptivos permiten al usuario diseñar sistemas digitales mediante la escritura de código que describen el comportamiento de un circuito digital. Este código puede ser utilizado tanto para \emph{simular} la operación del circuito y \emph{sintetizar} también implementarse dicho circuito en un CPLD, una FPGA o en un circuito integrado de aplicaciones específica (ASCI).
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Actualmente los diseñadores digitales usan \emph{Lenguajes Descriptivos de \textsl{Hardware}} (HDLs) para diseñar sistemas digitales. Los lenguajes más utilizados son \emph{VHDL} y \emph{Verilog}. Ambos lenguajes descriptivos permiten al usuario diseñar sistemas digitales mediante la escritura de código que describen el comportamiento de un circuito digital. Este código puede ser utilizado tanto para \emph{simular} la operación del circuito y \emph{sintetizar} también implementarse dicho circuito en un CPLD, una FPGA o en un circuito integrado de aplicaciones específica (ASCI).
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\subsection{VHDL}
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\subsection{VHDL}
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\label{sec:fund-hdl-vhdl}
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\section{Influencia de la Programabilidad}
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\section{Influencia de la Programabilidad}
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\label{sec:infl-program}
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En muchos textos la ley de Moore es usada para destacar la evolución de la tecnología de silicio en la industria de los dispositivos semiconductores. Poro hay otro interesante punto de vista particularmente para los dispositivos PLDs, la \emph{onda de Makimoto} que fue publicada por primera vez en Enero de 1991 por la revista \textsl{Electronics Weekly}. Este concepto se basa en la observación de Tsugio Makimoto quién notó que la tecnología se desplazaba entre la \emph{estandarización} y la \emph{personalización} (véase la Figura \ref{fig:makimoto-wave}). En el comienzo de la década de 1960s, un número de componentes estándares fueron desarrollados, llamados series lógicas 7400 (por Texas Instruments). Dispositivos que servían para crear diversas aplicaciones digitales. Entrada la década de 1970s, la época de los dispositivos personalizados (LSI, siglas en inglés de \textsl{Low-Scape Integration}) comenzó a desarrollarse donde los chips eran creados para aplicaciones específicas como ser una calculadora. El chip fue incrementando su nivel de integración y así fue que nació el termino integración a media escala (MSI, siglas en inglés de \textsl{Medium-Scale Integration}). La evolución de los microprocesadores en la década de 1970s llevó a la estandarización de chips que fueran usados para un amplio rango de aplicaciones. Es entonces que en 1980s nació el ASIC (\textsl{Application-Specific Integrated Circuit}) donde el diseñador podría superar la limitación de la secuencialidad de los microprocesadores, quienes poseían varias limitaciones en aplicaciones en DSP (\textsl{Digital Signal Processing}) donde se requería un mayor nivel de cálculos. La aparición de la FPGA como un dispositivo con la capacidad de proporcionar recursos lógicos necesarios para conectar varios componentes entre sí llevo a que se conviertan en dispositivos populares.
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En muchos textos la ley de Moore es usada para destacar la evolución de la tecnología de silicio en la industria de los dispositivos semiconductores. Poro hay otro interesante punto de vista particularmente para los dispositivos PLDs, la \emph{onda de Makimoto} que fue publicada por primera vez en Enero de 1991 por la revista \textsl{Electronics Weekly} \cite{FPGA-based-imple-of-sps}. Este concepto se basa en la observación de Tsugio Makimoto quién notó que la tecnología se desplazaba entre la \emph{estandarización} y la \emph{personalización} (véase la Figura \ref{fig:makimoto-wave}). En el comienzo de la década de 1960s, un número de componentes estándares fueron desarrollados, llamados series lógicas 7400 (por Texas Instruments). Dispositivos que servían para crear diversas aplicaciones digitales. Entrada la década de 1970s, la época de los dispositivos personalizados (LSI, siglas en inglés de \textsl{Low-Scape Integration}) comenzó a desarrollarse donde los chips eran creados para aplicaciones específicas como ser una calculadora. El chip fue incrementando su nivel de integración y así fue que nació el termino integración a media escala (MSI, siglas en inglés de \textsl{Medium-Scale Integration}). La evolución de los microprocesadores en la década de 1970s llevó a la estandarización de chips que fueran usados para un amplio rango de aplicaciones. Es entonces que en 1980s nació el ASIC (\textsl{Application-Specific Integrated Circuit}) donde el diseñador podría superar la limitación de la secuencialidad de los microprocesadores, quienes poseían varias limitaciones en aplicaciones en DSP (\textsl{Digital Signal Processing}) donde se requería un mayor nivel de cálculos. La aparición de la FPGA como un dispositivo con la capacidad de proporcionar recursos lógicos necesarios para conectar varios componentes entre sí llevo a que se conviertan en dispositivos populares.
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\begin{figure}
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\includegraphics[width=0.8\textwidth]{makimoto-wave}
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\caption{Onda de Makimoto.}
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\caption{Onda de Makimoto.}
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