Si revisáis cualquier placa de una máquina recreativa o un ordenador muy antiguo, veréis que estos destacan por tener una gran cantidad de chips que seguramente no habréis podido identificar. Es por ello que hoy os hablaremos de la lógica transistor a transistor o los llamados chips TTL, la cual se utilizó durante mucho tiempo para construir el hardware que ejecuto muchos videojuegos clásicos.
¿Qué son los chips TTL?
Los chips TTL son una serie de chips que forman una familia lógica de circuitos integrados, los cuales se pueden combinar entre sí para formar un circuito mucho más complejo. Dependiendo de cómo se combinen entre sí, es posible construir una calculadora, un ordenador, un sistema de música electrónica, etcétera.
Incluso al mirar la documentación de componentes como por ejemplo las CPU de la época habréis visto que en sus especificaciones pone que es compatible con TTL. Esto se debe a que para ciertas funciones básicas e imprescindibles del sistema no se utilizaban chips dedicados, sino combinaciones de estos chips, los cuales podían tener una mayor o menor complejidad.
Obviamente, a medida que paso el tiempo y la ley de Moore permitió colocar más transistores en un mismo espacio, la funcionalidad de varios chips TTL paso a integrarse en uno solo. No obstante, sin estos pequeños chips, cuya serie más popular fue la 7400 de Texas Instruments, muchas consolas de videojuegos y máquina recreativas no hubiesen visto jamás la luz del día.
¿Qué chips de lógica transistor a transistor hubo?
Si bien no vamos a hacer un inventario de todos ellos, sí que vamos a hablaros de algunos de los chips TTL más utilizados en la construcción de ordenadores, consolas de videojuegos y máquinas recreativas de antaño.
| TTL | Función | Descripción |
|---|---|---|
| 7400 | Puerta NAND (4×2) | Realiza la operación lógica NAND. |
| 7402 | Puerta NOR (4×2) | Realiza la operación lógica NOR. |
| 7404 | Inversor Hex | Realiza la operación lógica NOT (inversor). |
| 7408 | Puerta AND (4×2) | Realiza la operación lógica AND |
| 7432 | Puerta OR (4×2) | Realiza la operación lógica OR. |
| 7486 | Puerta XOR (4×2) | Realiza la operación lógica XOR. |
| 7474 | Flip-Flop D doble | Almacena datos, usado en registros y contadores. |
| 74138 | Decodificador 3 a 8 | Convierte una entrada de 3 bits en una de 8 líneas. |
| 74151 | Multiplexor 8 canales | Selecciona una de las 8 entradas para la salida. |
| 74283 | Sumador binario de 4 bits | Realiza la suma binaria de 4 bits. |
| 74161 | Contador binario de 4 bits | Realiza la cuenta binaria |
| 74181 | ALU de 4 bits | Realiza operaciones aritméticas y lógicas. |
| 7476 | Flip-Flop JK doble | Flip-Flop con entrada JK, usado en registros. |
| 74164 | Registro de desplazamiento 8 bits | Desplaza bits en serie. |
| 74245 | Transceptor de bus de 8 bits | Comunicación bidireccional entre dos buses. |
Cómo podéis ver, no las hemos listado todas, pero sí algunas de las más importantes y más utilizadas en los diferentes sistemas. Seguro que si le echas el vistazo a alguna placa de algún sistema clásico podrás localizar más de uno de estos chips.
Las primeras consolas de videojuegos eran TTL
La Magnavox Odyssey, diseñada por Raph Baer se considera la primera consola doméstica de la historia, no usa microprocesador, sino lógica cableada.
Sin embargo, una versión recortada, la cual no incluía las laminas, las fichas y los dados, llamada Odyssey 100 si que implementaba lógica TTL.
La mayor revolución de la industria del hardware
La primera CPU que se vendió en un solo chip fue el Intel 4004, pero esto no significa que antes no hubiese microprocesadores, sino que estas eran una placa de chips TTL intercomunicados entre sí. Un ejemplo muy claro del salto en integración que hubo en la década de los años 70 fue el traspaso de complejas placas con lógica transistor a un solo chip, por el hecho que la complejidad o nivel de integración de los chips sufrió un aumento más que considerable.
| Integración | Puertas | Tipos de circuito |
| SSI | 1 a 10 | NAND, OR, NOT, NOR, XOR |
| MSI | 10 a 100 | Sumadores, Comparadores, Multiplexores, Decodificadores |
| LSI | 100 a 1000 | ALU (unidades aritmético-lógicas) |
| VLSI | >1000 puertas | Microprocesadores, Dispositivos de lógica programable (PLD) |
Existen dos ejemplos muy conocidos, el primero la CPU de la terminal Datapoint 2200 lanzada el año 1970, que tenía la particularidad de tener una CPU, siendo una especie de precursor de los ordenadores personales.
Pues bien, fue reducida por Intel en un solo chip, el Intel 8008.
Otro ejemplo que el Atari Pong, que en su versión recreativa usaba una compleja placa de chips TTL.
A un solo chip en el caso del Home Pong.
Eso sin olvidarnos como el Sinclair ZX81 redujo la enorme cantidad de chips del ZX80 al integrar la gran mayoría de chips con lógica de transistor a transistor en un solo chip.
Dicho de otra forma, fue la ley de Moore la que termino por hacer desaparecer los chips TTL con el paso del tiempo. Sin embargo, todavía se continuaron usando para funciones concretas en diversos sistemas de los años 80, pero el avance imparable de la ley de Moore los hizo desaparecer por completo.
Los PLD como sustitutos a los chips TTL
Los Dispositivos Lógicos Programables (PLD) reemplazaron por completo a los chips TTL en multitud de sistemas distintos. Esto se hizo sobre todo en salones recreativos donde la velocidad en la que se tenían que lanzar los juegos y las necesidades únicas de cada título hacían que se usara lógica programable, la cual habitualmente podía integrar en un solo chip la lógica de varios chips TTL.
No obstante, no era el único caso, pero sí que se vieron los PLD para reemplazar conjuntos enteros de chips TTL. Y es que aparte de reducir la circuitería en la placa, la lógica programable en comparación con la lógica transistor a transistor tiene las siguientes ventajas:
- Pueden ser programados para realizar una amplia variedad de funciones lógicas, sustituyendo varios chips TTL con un solo dispositivo programable.
- Al integrar múltiples funciones lógicas en un solo chip, los PLD reducen el espacio requerido en una placa de circuito y simplifican el diseño del sistema.
- Los PLD pueden ser reprogramados para adaptarse a nuevos requisitos o correcciones, lo que supone una mejor gestión del stock de circuitos integrados.
No obstante, no se usó mucho, ya que la mayoría de empresas preferían el uso de chips personalizados o custom para sus diseños. Más bien fue un arcades, donde su tirada era mucho más limitada en cantidad de unidades que una consola o un videojuego comercial.
Entonces VLSI es para 1000 puertas lógicas… entonces para el R3000 de la primera PlayStation cómo se denominaría? O para una CPU moderna?