MANUAL DE PRÁCTICAS DE ARQUITECTURA DE …

Dirección Académica

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Revisó Aprobó Autorizó

Presidente de Academia Coordinador del PE Dirección Académica

MANUAL DE PRÁCTICAS DE ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS.

PROGRAMA EDUCATIVO:

ING. EN INFORMATICA

Calkiní, Campeche, Abril de 2017


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ÍNDICE

CONCEPTO PÁGINAS

PRESENTACIÓN.…………………………………………………………………. 03

OBJETIVO GENERAL………………………….……………………………………………… 03

SEGURIDAD…………………………………………………………………………………….. 03

PRÁCTICA No. Segunda Revaluación – 1er parcial......……………………………….. 08

PRÁCTICA No. Segunda Revaluación – 2do Parcial………………………………….. 13

PRÁCTICA No. Segunda Revaluación – 3er Parcial …………………………………… 17

Entregar el 1 de agosto a las 13 hrs en el laboratorio

automatización y programación de procesos industriales

del edificio C


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PRESENTACIÓN

El presente manual de prácticas se enfocara a desarrollar aplicaciones para resolver problemas

reales aplicados en la arquitectura de computadoras, con un alto grado de eficiencia y complejidad,

sin dejar de ser fácil de aprender por el alumno, dando como resultado, prácticas y material

realmente importante para incursionar en el diseño y desarrollo de aplicaciones.

Se requiere conocimientos previos a la electrónica.

OBJETIVO GENERAL

El estudiante desarrollará habilidades de sobre la arquitectura de computadoras con la finalidad de

poder enfrentar los que se le pueda presentar en el área laboral.

SEGURIDAD

La seguridad tanto en la industria como en el laboratorio, es uno de los factores más importantes

para salvaguardar la vida humana. Los efectos fisiológicos que produce la energía eléctrica son de

suma importancia, ocasionando en muchos casos la muerte.

Los efectos que produce la energía eléctrica al hacer contacto con las manos en dos polaridades, o

de una polaridad y tierra (pisos de material no aislante o muebles metálicos asentados en estos

pisos) producen lo que se llama CHOQUE ELÉCTRICO.


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El cuerpo humano se comporta igual a una RESISTENCIA ELÉCTRICA, resistencia que es

diferente dependiendo de los puntos del cuerpo donde se aplique, la presión que se haga sobre la

piel y el estado de humedad de dicha cuerpo.

El corazón, parte vital del organismo, se ve afectado en forma alarmante ante el paso de una

intensidad de corriente por pequeña que sea. La resistencia varía de persona a persona, pero por

regla general puede variar desde 250 Ohmios con piel húmeda (resistencia pequeña => mayor

paso de corriente), a 500,000 Ohmios en piel seca.

Se han establecido por experiencia los

efectos que puede causar la

INTENSIDAD DE CORRIENTE

ELÉCTRICA en el organismo y se pueden

apreciar en general como ilustra la figura

1.

Como se puede observar, la corriente

eléctrica puede ser peligrosa. Corrientes

superiores a 100 miliamperios o de un

solo décimo de Ampere, son fatales.

Existen diez reglas básicas de seguridad

para evitar los choques eléctricos:

1- ANTES DE COMENZAR A TRABAJAR con cualquier equipo, averigüe en qué condiciones está

el equipo y si existe algún peligro. Muchas personas han muerto porque suponían que la pistola

Figura 1: Efectos del Amper en el cuerpo humano.


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que tenían en las manos estaba descargada y a muchos electricistas les ha pasado lo mismo

porque creían que los circuitos estaban desenergizados. Asegúrese de que la línea esté

desconectada.

2.- NUNCA NO CONFÍE en dispositivos de seguridad tales como fusibles, relevadores, sistemas de

cierre o sistemas de tierra como base de su protección. Puede ser que no estén funcionando o que

no logren protegerlo cuando más lo necesite.

3.- NUNCA QUITE LA PUNTA DE TIERRA de una enchufe de tres terminales, esto elimina la

característica de conexión a tierra del equipo, convirtiéndolo en un verdadero peligro, verifique que

la tierra no esté desconectada.

4.- ORDEN EN LA MESA DE TRABAJO, trabajar entre una maraña de cables y con un montón de

componentes y herramientas sólo propicia el descuido, con lo que aumentan las posibilidades de

un cortocircuito, choques y accidentes. Acostúmbrese a trabajar en forma sistemática y organizada.

5.- NO TRABAJE SOBRE PISOS MOJA DOS, .esto hace que se reduzca substancialmente su

resistencia al haber mejor contacto a tierra, trabaje sobre tapetes ahulados o pisos aislados.

6.- NO TRABAJE SOLO, siempre conviene que haya otra persona para desconectar la electricidad,

aplicar respiración artificial y llamar al médico en caso de accidente.

7.- TRABAJE SIEMPRE CON UNA MANO EN LA ESPALDA O EN EL BOLSILLO cualquier

corriente que pase entre las manos atraviesa el corazón y puede ser más peligrosa que cuando va

de una mano a un pie, los técnicos experimentados trabajan con una mano.

8.- JAMÁS HABLE CON OTRA PERSONA MIENTRAS TRABAJA, no permita que lo distraigan y

no converse, sobre todo si trabaja con equipos peligrosos, no sea la causa de un accidente.


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9.- MUÉVASE SIEMPRE CON LENTITUD cuando trabaje cerca de circuitos eléctricos. Los

movimientos rápidos y violentos son la causa de muchos choques eléctricos, accidentes y corto-

circuitos.

10- UTILICE EL EQUIPO DE SEGURIDAD APROPIADO, observe que la herramienta para

electricista se encuentre en buen estado, que el calzado sea dieléctrico, que los multímetros y/o

probadores funcionen correctamente, tómese la precaución de colocar avisos y aterrizar el equipo.

EVITE QUEMADURAS

Los accidentes que producen quemaduras rara vez son fatales, aunque las lesiones pueden ser

muy dolorosas y graves. La disipación de la energía eléctrica produce calor.

Reglas de seguridad para evitar quemaduras:

1.- Las resistencias se calientan mucho, sobre todo las que llevan corrientes elevadas. Tenga

cuidado con las resistencias de cinco y diez watts, pueden quemarle la piel de los dedos. No las

toque hasta que se enfríen.

2.- Tenga cuidado con los capacitores que aún puedan tener alguna carga. La descarga eléctrica

no sólo puede producirle un choque peligroso o fatal, sino también quemaduras. Si se excede el

voltaje nominal de un capacitor electrolítico o se invierten sus polaridades, éste puede calentarse

de un modo excesivo e inclusive explotar.

3.- Tenga sumo cuidado con los cautines y las pistolas de soldar. Nunca los deje en la mesa de

manera que pueda tocarlos accidentalmente con el cuerpo. No los guarde mientras estén calientes,

puede ser que un estudiante poco perspicaz los tome.


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4 - La soldadura caliente puede producirle quemaduras muy dolorosas en la piel, espere a que las

uniones se enfríen. Cuando proceda a desoldar uniones, no vaya a sacudirlas porque la soldadura

puede caer sobre los ojos, las ropas o el cuerpo de sus compañeros o en el propio.


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2da revaluación – 1er Parcial: ALU Lógico.

-INTRODUCCIÓN

La puerta NAND, compuerta NAND o NOT AND es una puerta lógica que produce una salida

falsa solamente si todas sus entradas son verdaderas; por tanto, su salida es complemento a la de

la puerta AND, -se comporta de acuerdo a la tabla de verdad mostrada a la derecha.

Cuando todas sus entradas están en 1 (uno) o en ALTA, su salida está en 0 o en BAJA, mientras

que cuando una sola de sus entradas o ambas están en 0 o en BAJA, su SALIDA va a estar en 1 o

en ALTA.

Se puede ver claramente que la salida X solamente es "0" (0 lógico, nivel bajo) cuando la entrada A

como la entrada B están en "1". En otras palabras la salida X es igual a 0 cuando la entrada A y la

entrada B son 1.

La puerta NAND es significativa debido a que cualquier función booleana se puede implementar

mediante el uso de una combinación de puertas NAND. Esta propiedad se llama integridad

funcional.

Los sistemas digitales que emplean ciertos circuitos lógicos se aprovechan de integridad funcional

de NAND.

Figura 2: Circuito Integrado del NAND. Figura 3: Tabla de verdad del NAND.


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La puerta NOR o compuerta NOR es una puerta lógica digital que implementa la disyunción

lógica negada -se comporta de acuerdo a la tabla de verdad mostrada a la derecha. Cuando todas

sus entradas están en 0 (cero) o en BAJA, su salida está en 1 o en ALTA, mientras que cuando

una sola de sus entradas o ambas están en 1 o en ALTA, su SALIDA va a estar en 0 o en BAJA.

NOR es el resultado de la negación de que el operador OR. También puede ser visto como una

puerta AND con todas las entradas invertidas. El NOR es una operación completamente funcional.

Las puertas NOR se pueden combinar para generar cualquier otra función lógica. En cambio, el

operador OR es monótono, ya que solo se puede cambiar BAJA a ALTA, pero no viceversa.

En la mayoría, pero no en todas, las implementaciones de circuitos, la negación viene libre

incluyendo CMOS y TTL. En tales familias lógicas, el OR es la operación más complicada; puede

utilizar un NOR seguido de un NOT. Una excepción importante es que algunas formas de la familia

lógica dominó.

-OBJETIVO

Ser capaz de construir un ALU que haga las operaciones de lógicas de AND, OR, NOT y XOR

Figura 4: Estructura del CI del NOR

Figura 5: Tabla de

verdad del NOR


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-LUGAR (Laboratorio)

Salón de clases.

-SEMANA DE EJECUCIÓN

Semana 2 de las 15 semanas regulares de clase.

- MATERIAL Y EQUIPO

1. 4 Led

2. Compuertas universales: 1 NOR y 2 NAND.

3. 4 Resistencias de 330 Ω.

4. 4 Resistencia de 1k.

5. 2 rollos de cable roja y 1 rollo de cable negro.

6. Un protoboard.

7. Generador de 5 vol.

8. 8 Push botón o DIP Switch 8 posiciones.

-DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

Primera parte – Descripción del problema: Utilizando compuertas NOR y NAND, conocidos

como compuertas universales, armar en el protoboard las compuertas, NOT, OR, AND y XOR

(ALU de un bit), para demostrar las tablas de verdad. En las salidas de las compuertas poner una

LED indicador.

Segunda parte – Trabajo a realizar:

A. Realiza la Simulación de los diagramas lógicos de cada compuerta.

Figura 5: Microprocesador.


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B. Ensambla en el protoboar la compuerta AND.

C. Ensambla en el protoboar la compuerta OR.

D. Ensambla en el protoboar la compuerta NOT.

E. Ensambla en el protoboar la compuerta XOR.

- EVALUACIÓN Y RESULTADOS

TABLA: RUBRICA DE EVALUCION DE LA PRACTICA 1

ACTIVIDAD PUNTOS PUNTAJE ALCANZADO

A Simulación de las

compuertas lógicas (2 puntos)

B Ensamblado de la

compuerta lógica AND (2 puntos)

C Ensamblado de la

compuerta lógica OR(2 puntos)

D Ensamblado de la

compuerta lógica NOT(2 puntos)

E Ensamblado de la

compuerta lógica XOR (2 puntos)

TOTAL

NOTA: Enviar reporte (Portada, contenido, objetivo, justificación, introducción, desarrollo (Incluir

imágenes de la practica) y conclusión) Y archivos de simulación.


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-REFERENCIAS

W. Stalling (2005). Organización y arquitectura de computadoras. Séptima Edición. Editorial:

Pearson.

profesormolina (S/D). Circuitos digítales. Recuperado el 22 de febrero de 2017. Disponible en

línea: http://www.profesormolina.com.ar/electronica/componentes/int/comp_log.htm

Wikipedia (2017). Puerta XOR. Recuperado el 22 de febrero de 2017. Disponible en línea:

https://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_XOR

http://www.profesormolina.com.ar/electronica/componentes/int/comp_log.htm

https://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_XOR


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2da revaluación – 2do Parcial: Probador de puerto USB.

-INTRODUCCIÓN

Durante el ensamble de una computadora, puede suceder que accidentalmente se coloquen los

conectores del puerto(s) USB en forma incorrecta.

Esta situación puede llevar a la destrucción de los dispositivos USB que se conecten a ese puerto.

Para evitar esto, es conveniente contar con un probador de puerto USB (tester USB) con el fin de

que se pueda probar la computadora, antes de conectar algún dispositivo USB, como pendrive,

cámaras digitales, teléfonos celulares, etc.

El circuito mostrado hace eso precisamente. Como se puede observar en el diagrama, el tester

USB es muy sencillo, económico y fácil de hacer.

Se compone básicamente de 2 LED y un grupo de componentes periféricos, que indican el

funcionamiento del puerto USB.

A continuación se describe que sucede, cuando se conecta el probador de puerto USB a la

computadora.

- Conectar el tester USB a la computadora.

- Si el puerto USB está funcionando correctamente, se debe encender el LED verde del probador y

además se muestra un cartel de advertencia por parte de Windows.

Figura 15: Mensaje de advertencia de Windows.

Figura 14: Circuito del probador de puerto USB.


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- Si la alimentación del puerto USB esta invertida, entonces se encenderá el LED rojo.

- Cualquier otra combinación de eventos, causara el encendido de uno o ambos LED pero muy

tenuemente.

-OBJETIVO

Ser capaz de desarrollar y diseñar un probador de puertos USB.


Salón de clases.

-SEMANA DE EJECUCIÓN

Semana 8 de las 15 semanas regulares de clase.

- MATERIAL Y EQUIPO

Dos led (Rojo y Verde).

Circuito impreso de la práctica anterior.

1 Diodo Zener EV3

1 Diodo 1N4148

Dos Resistencias de 22KΩ

Dos Resistencias de 1KΩ

Una Resistencia de 100Ω

Cautín, estaño para soldar, pasta de soldadura.

Puerto USB Macho.


Primera parte – Descripción del problema: Monta el siguiente esquema en el circuito impreso de

la práctica anterior.


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Rubrica de evaluación.

Descripción Puntaje alcanzado

Montaje del circuito en la tarjeta (6 puntos).

Entrega de reporte (2 Puntos).

Entrega en tiempo y forma (2 Puntos).

TOTAL

NOTA: Enviar reporte (Portada, contenido, objetivo, justificación, introducción, desarrollo (Incluir

imágenes de la practica) y conclusión) Y archivos de simulación.

Figura 16: Circuito del probador de puerto USB.


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-REFERENCIAS

W. Stalling (2005). Organización y arquitectura de computadoras. Séptima Edición. Editorial:

Pearson.

Wikihow (S/D). Cómo soldar (electrónica). Recuperado el 24 de Marzo de 2017. Disponible en

línea: http://es.wikihow.com/soldar-(electr%C3%B3nica)

A. HERNÁNDEZ (2014). TÉCNICAS Y TRUCOS PARA SOLDAR Y DESOLDAR COMPONENTES

ELECTRÓNICOS. Recuperado el 24 de Marzo de 2017. Disponible en línea:

https://tallerelectronica.com/2014/11/02/tecnicas-y-trucos-para-la-soldar-y-desoldar-componentes-

electronicos/

http://es.wikihow.com/soldar-(electr%C3%B3nica)

https://tallerelectronica.com/2014/11/02/tecnicas-y-trucos-para-la-soldar-y-desoldar-componentes-electronicos/

https://tallerelectronica.com/2014/11/02/tecnicas-y-trucos-para-la-soldar-y-desoldar-componentes-electronicos/


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2da revaluación – 3er Parcial: Display de 7 segmento con PIC.

-INTRODUCCIÓN

El visualizador de siete segmentos (llamado también display) es una forma de representar números

en equipos electrónicos. Está compuesto de siete segmentos que se pueden encender o apagar

individualmente. Cada segmento tiene la forma de una pequeña línea.

Figura 27: Display de 7 segmentos.

Figura 28: Valor hexadecimal del Display de 7

segmentos.


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-OBJETIVO

En esta práctica haremos una secuencia de todo nuestro puerto, específicamente el puerto B, que

se comprende de 8 entradas o salidas, en este ejemplo lo tomaremos como salidas, formando una

palabra de 8 bits (binario). En el cual manejaremos un display de 7 segmentos.

Para nuestro montaje físico, solo utilizaremos 7 bits. Así como también manejar tiempos de reloj

para poder hacer una secuencia de datos paso a paso.


Salón de clases.

- MATERIAL Y EQUIPO

• 1 PIC18F4550.

• 1 Programador de PICs

• 1 Protoboar.

• 1 Oscilador de 20MHz

• 2 capacitores de 22pF

• 1 Resistencias de 10kΩ.

• 1 Botón pulsador.

• 1 Display de 7 Segmentos.

• • Alambre calibre 22.

• 1 Fuente de 5V CD.


Primera parte – Descripción del problema: En una industria de producción se desea hacer un

conteo de 1 al 9 cada vez que es presionado un botón pulsador de los artículos para su

empaquetamiento. Al llegar al número 9, se reinicia el conteo.


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Segunda parte – Trabajo a realizar:

A) Reúnete en equipos de 4 personas.

B) Crea la solución en Proteus (Utiliza el puerto RA3 como entrada y utiliza todo el puerto RB

como salida).

PIN B0 = g

PIN B1 = f

PIN B2 = e

PIN B4 = d

PIN B5 = c

PIN B6 = b

PIN B7 = a

C) Monta el circuito que diseñaste previamente en Proteus en el Protoboar.

D) Realiza la programación del Microcontrolador para la solución del problema.

Figura 29: Sistema de empaquetamiento.


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E) Carga el programa al microcontrolador con ayuda de un programador de PICs.

F) Ejecute la programación del PIC y verifique los resultados.

G) Ordena adecuadamente los componentes utilizados en la práctica.


Tabla: Rubrica de evaluación.

DESCRIPCIÓN PUNTAJE ALCANZADO

Solución en proteus (2 puntos).

Programación (4 Puntos).

Montaje del circuito (4 Puntos).

TOTAL

El informe de la práctica contendrá:

Portada, contenido, objetivo, justificación, introducción, desarrollo (Incluir imágenes de la practica)

y conclusión.

-REFERENCIAS

o E. García (2008). Compilado C CCS Y Simulador PROTEUS para Microcontroladores PIC. Primera Edición. Ed. Alfa Omega.

o Everligth (2007). Technical Data Sheet 5 mm Round White LED (T-1 3/4). Recuperado 12 de agosto de 2016. Disponible en línea: http://www1.futureelectronics.com/doc/EVERLIGHT%C2%A0/334-15__T1C1-4WYA.pdf

Fin de la Práctica

http://www1.futureelectronics.com/doc/EVERLIGHT%C2%A0/334-15__T1C1-4WYA.pdf

http://www1.futureelectronics.com/doc/EVERLIGHT%C2%A0/334-15__T1C1-4WYA.pdf

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