En lógica e informática digitales , un contador es un dispositivo que almacena (y a veces muestra) el número de veces que ha ocurrido un evento o proceso en particular , a menudo en relación con un reloj . El tipo más común es un circuito lógico digital secuencial con una línea de entrada llamada reloj y múltiples líneas de salida. Los valores en las líneas de salida representan un número en el sistema numérico binario o BCD . Cada pulso aplicado a la entrada del reloj incrementa o disminuye el número en el contador.
Un circuito contador suele estar formado por varios flip-flops conectados en cascada. Los contadores son un componente muy utilizado en los circuitos digitales , y se fabrican como circuitos integrados separados y también se incorporan como partes de circuitos integrados más grandes.
Un contador electrónico es un circuito lógico secuencial que tiene una señal de entrada de reloj y un grupo de señales de salida que representan un valor entero de "cuenta". Tras cada flanco de reloj calificado, el circuito incrementará (o disminuirá, según el diseño del circuito) los recuentos. Cuando los conteos hayan llegado al final de la secuencia de conteo (conteos máximos al aumentar; conteos cero al disminuir), el siguiente reloj hará que los conteos se desborden o no se desborden, y la secuencia de conteo comenzará de nuevo. Internamente, los contadores utilizan flip-flops para representar los recuentos actuales y retener los recuentos entre relojes. Dependiendo del tipo de contador, la salida puede ser una representación directa de los recuentos (un número binario) o puede estar codificada. Ejemplos de estos últimos incluyen contadores de anillo y contadores que generan códigos Gray.
Muchos contadores proporcionan señales de entrada adicionales para facilitar el control dinámico de la secuencia de conteo, como por ejemplo:
Algunos contadores proporcionan una salida de conteo de terminales que indica que el siguiente reloj provocará un desbordamiento o un desbordamiento insuficiente. Esto se usa comúnmente para implementar contadores en cascada (combinando dos o más contadores para crear un contador único y más grande) conectando la salida Terminal Count de un contador a la entrada Enable del siguiente contador.
El módulo de un contador es el número de estados en su secuencia de conteo. El módulo máximo posible está determinado por el número de flip-flops. Por ejemplo, un contador de cuatro bits puede tener un módulo de hasta 16 (2^4).
Los contadores generalmente se clasifican en síncronos o asíncronos. En los contadores síncronos, todos los flip-flops comparten un reloj común y cambian de estado al mismo tiempo. En los contadores asíncronos, cada flip-flop tiene un reloj único y los estados del flip-flop cambian en diferentes momentos.
Los contadores se clasifican de varias maneras. Por ejemplo:
Los contadores se implementan de diversas formas, incluso como circuitos integrados MSI y LSI dedicados , como contadores integrados dentro de ASIC , como contadores de uso general y periféricos temporizadores en microcontroladores , y como bloques IP en FPGA .
Un contador asíncrono (ondulación) es una "cadena" de flip-flops de conmutación (T) en la que el flip-flop menos significativo (bit 0) es sincronizado por una señal externa (el reloj de entrada del contador), y todos los demás flip-flops son sincronizados por la salida del flip-flop más cercano y menos significativo (por ejemplo, el bit 0 sincroniza el flip-flop del bit 1, el bit 1 sincroniza el flip-flop del bit 2, etc.). El primer flip-flop se sincroniza mediante flancos ascendentes; todos los demás flip-flops de la cadena se sincronizan mediante bordes de reloj descendentes. Cada flip-flop introduce un retraso desde el borde del reloj hasta el cambio de salida, lo que hace que los bits del contador cambien en diferentes momentos y produce un efecto dominó a medida que el reloj de entrada se propaga a través de la cadena. Cuando se implementan con flip-flops discretos, los contadores de ondulación se implementan comúnmente con flip-flops JK , con cada flip-flop configurado para alternar cuando se sincroniza (es decir, J y K están conectados a una lógica alta).
En el caso más sencillo, un contador de un bit consta de un único flip-flop. Este contador se incrementará (al alternar su salida) una vez por ciclo de reloj y contará de cero a uno antes de desbordarse (comenzando de nuevo en cero). Cada estado de salida corresponde a dos ciclos de reloj; en consecuencia, la frecuencia de salida del flip-flop es exactamente la mitad de la frecuencia del reloj de entrada. Si esta salida se utiliza luego como señal de reloj para un segundo flip-flop, el par de flip-flops formará un contador de ondulación de dos bits con la siguiente secuencia de estados:
Se pueden agregar flip-flops adicionales a la cadena para formar contadores de cualquier tamaño de palabra arbitrario, con la frecuencia de salida de cada bit igual exactamente a la mitad de la frecuencia del bit más cercano y menos significativo.
Los contadores de ondulación exhiben estados de salida inestables mientras el reloj de entrada se propaga a través del circuito. La duración de esta inestabilidad (el tiempo de estabilización de la salida) es proporcional al número de flip-flops. Esto hace que los contadores de ondulación no sean adecuados para su uso en circuitos síncronos que requieren que el contador tenga un tiempo de ajuste de salida rápido. Además, a menudo no es práctico utilizar bits de salida del contador de ondulación como relojes para circuitos externos porque el efecto de ondulación provoca un sesgo de temporización entre los bits. Los contadores de ondulación se utilizan comúnmente como contadores de uso general y divisores de frecuencia de reloj en aplicaciones donde el conteo instantáneo y la desviación de tiempo no son importantes.
En un contador síncrono, las entradas de reloj de los flip-flops están conectadas y el reloj común activa simultáneamente todos los flip-flops. En consecuencia, todos los flip-flops cambian de estado al mismo tiempo (en paralelo).
Por ejemplo, el circuito que se muestra a la derecha es un contador síncrono de cuatro bits ascendente (conteo ascendente) implementado con flip-flops JK. Cada bit de este contador puede alternar cuando todos los bits menos significativos están en un estado lógico alto. Tras el flanco ascendente del reloj, el bit 1 conmuta si el bit 0 es lógico alto; el bit 2 conmuta si los bits 0 y 1 son altos; el bit 3 alterna si los bits 2, 1 y 0 están todos en nivel alto.
Un contador de décadas cuenta con dígitos decimales, en lugar de binarios. Un contador de décadas puede tener cada una (es decir, puede contar en formato decimal codificado en binario , como lo hacía el circuito integrado 7490 ) u otras codificaciones binarias. Un contador de décadas es un contador binario diseñado para contar hasta 1001 (9 decimal). Un contador ordinario de cuatro etapas se puede modificar fácilmente a un contador de décadas agregando una puerta NAND como se muestra en el esquema de la derecha. Observe que FF2 y FF4 proporcionan las entradas a la puerta NAND. Las salidas de la puerta NAND están conectadas a la entrada CLR de cada uno de los FF". [1] Cuenta de 0 a 9 y luego se reinicia a cero. La salida del contador se puede configurar a cero pulsando la línea de reinicio a nivel bajo. El conteo luego se incrementa en cada pulso de reloj hasta llegar a 1001 (9 decimal). Cuando se incrementa a 1010 (10 decimal), ambas entradas de la puerta NAND aumentan. El resultado es que la salida NAND baja y restablece el contador a cero. .D bajando puede ser una señal de CARRY OUT, indicando que se ha contado hasta diez.
Un contador de anillo es un registro de desplazamiento circular que se inicia de manera que solo uno de sus flip-flops esté en el estado uno, mientras que los demás estén en su estado cero.
Un contador en anillo es un registro de desplazamiento (una conexión en cascada de flip-flops ) con la salida del último conectada a la entrada del primero, es decir, en anillo. Normalmente, se hace circular un patrón que consta de un solo bit, por lo que el estado se repite cada n ciclos de reloj si se utilizan n flip-flops.
Un contador Johnson (o contador de anillo de cola de interruptor , contador de anillo retorcido , contador de anillo móvil o contador de Möbius ) es un contador de anillo modificado, donde la salida de la última etapa se invierte y se retroalimenta como entrada a la primera etapa. [2] [3] [4] El registro recorre una secuencia de patrones de bits, cuya longitud es igual al doble de la longitud del registro de desplazamiento, y continúa indefinidamente. Estos contadores encuentran aplicaciones especializadas similares al contador de décadas (nota: el contador de décadas 74x4017 es un contador Johnson), conversión de digital a analógico, etc. Se pueden implementar fácilmente utilizando flip-flops tipo D o JK.
En la teoría de la computabilidad , un contador se considera un tipo de memoria. Un contador almacena un único número natural (inicialmente cero ) y puede tener una longitud arbitraria. Generalmente se considera un contador junto con una máquina de estados finitos (FSM), que puede realizar las siguientes operaciones en el contador:
Las siguientes máquinas se enumeran en orden de potencia, siendo cada una estrictamente más potente que la siguiente:
Para el primero y el último, no importa si el FSM es un autómata finito determinista o un autómata finito no determinista . Tienen el mismo poder. Los dos primeros y el último son niveles de la jerarquía de Chomsky .
La primera máquina, una FSM más dos contadores, equivale en potencia a una máquina de Turing . Consulte el artículo sobre máquinas de mostrador para obtener una prueba.
Un contador web o contador de visitas es un programa informático que indica el número de visitantes o visitas que ha recibido una página web en particular. Una vez configurados, estos contadores se incrementarán en uno cada vez que se acceda a la página web en un navegador web .
El número suele mostrarse como una imagen digital en línea , en texto sin formato o en un contador físico, como un contador mecánico. Las imágenes pueden presentarse en una variedad de fuentes o estilos; el ejemplo clásico son las ruedas de un odómetro .
El contador web fue popular entre mediados y finales de la década de 1990 y principios de la de 2000, y luego fue reemplazado por medidas de tráfico web más detalladas y completas.
Muchos sistemas de automatización utilizan PC y portátiles para monitorear diferentes parámetros de las máquinas y datos de producción. Los contadores pueden contar parámetros como el número de piezas producidas, el número de lote de producción y las medidas de las cantidades de material utilizado.
Mucho antes de que la electrónica se volviera común, se utilizaban dispositivos mecánicos para contar eventos. Estos se conocen como contadores de cuentas . Por lo general, constan de una serie de discos montados sobre un eje, con los dígitos del cero al nueve marcados en su borde. El disco situado más a la derecha se mueve un incremento con cada evento. Cada disco, excepto el situado más a la izquierda, tiene una protuberancia que mueve el siguiente disco hacia la izquierda un incremento después de completar una revolución. Estos contadores se utilizaron como odómetros para bicicletas y automóviles, así como en grabadoras , surtidores de combustible , en maquinaria de producción y en otras máquinas. Uno de los mayores fabricantes fue la empresa Veeder-Root, y su nombre se utilizaba a menudo para este tipo de mostrador. [5]
Los contadores de cuentas portátiles se utilizan principalmente para hacer inventario y contar a las personas que asisten a eventos.
Se utilizaron contadores electromecánicos para acumular totales en máquinas tabuladoras que fueron pioneras en la industria del procesamiento de datos.
Medios relacionados con circuitos de contador en Wikimedia Commons.jpg/1280px-Teller_(3).jpg)
