Přehled studia |
Přehled oborů |
Všechny skupiny předmětů |
Všechny předměty |
Seznam rolí |
Vysvětlivky
Návod
Webová stránka:
http://radio.feld.cvut.cz/courses/A8B37DIT/materialy.php
Anotace:
Cílem kurzu je seznámit studenty s popisem kombinačních a sekvenčních logických obvodů, funkčních bloků a jejich návrhem. Bude uveden matematický i funkční popis, stejně jako s algoritmy minimalizace výstupních i přechodových funkcí sekvenčních obvodů. Karnaughovy mapy, chování a časové parametry paměťových členů a konečných automatů Mealyho a Moorova typu jsou nezbytnou součástí předmětu. Probíraná látka bude ověřována na návrhu typických číslicových obvodů.
Výsledek studentské ankety předmětu je zde:
A8B37DIT
Cíle studia:
Používat číselné soustavy (binární, dekadickou, hexadecimální a oktalovou ). Navrhovat kombinační obvody pomocí s různými typy hradel nebo obvody se střední a vysokou hustotou. Analyzovat zapojení s logickými obvody a navrhovat sekvenční obvody, posuvné registry, čítače a generátory binárních posloupností. Zapisovat a číst data z různých typů paměťových prvků. Orientovat se ve vlastnostech a chování nejběžnějších integrovaných obvodů. Navrhnout a zrealizovat zapojení kombinačních a sekvenčních logických obvodů.
Osnovy přednášek:
| 1. | | Číslicové obvody, základní pojmy, funkce analogových a číslicových procesů. Digitální informace, digitální průběhy, kódy (BCD, Gray kód). Booleova algebra, logické funkce a jejich vyjádření. |
| 2. | | Číselné soustavy. Vyjádření čísel bez a se znaménkem, jejich sčítání, odečítání a násobení. Práce s jednotkovým a dvojkovým doplňkem, Boothovy algoritmy. |
| 3. | | Vyjádření logické funkce pravdivostní tabulkou. De Morganova pravidla. Minimalizace logické funkce (algebraická, Quine-McCluskey). Realizace logické funkce logickými hradly s různými typy výstupů (TTL, otevřený kolektor, třístavový výstup). |
| 4. | | Minimalizace logické funkce pomocí Karnaughovy mapy pro 3 až 6 proměnných. Pravidlo zrcadlení. |
| 5. | | Kombinační obvody a jejich návrh. Možnosti řešení sekvenční logiky pomocí kombinačního obvodu (regulace teploty s hysterezí). |
| 6. | | Přechodové jevy v kombinačních logických obvodech - zpoždění signálů, hazardní stavy a jejich odstranění. |
| 7. | | Formální popis funkčních bloků. Vektorové vyjádření. Aritmetický a logický komparátor, multiplexer a jeho použití, demultiplexer, prioritní enkodér. Využití 3-stavové funkce. |
| 8. | | Latch, spínání a součástky pamětí. Asynchronní a synchronní operace. RS latch realizace obvody NOR a NAND. D-latch, paměťový člen D, JK a T. Ukázky implementace a časové podmínky pro správnou činnost. |
| 9. | | Registry, posuvné registry SIPO, PISO a SISO, sériové a paralelní paměti. Čítače (binární, dekadické). Základní popis programovatelných obvodů (PLD, CPLD) a polí (PGA, FPGA). |
| 10. | | Sekvenční obvody. Matematický popis konečného stavového automatu. Funkce přechodů a výstupů. Mealyho a Moorův typ konečného stavového automatu. Stavový diagram a tabulka přechodů. Transformace Mealyho na Moorův automat. |
| 11. | | Minimalizace tabulky přechodů sekvenčního obvodu. Ekvivalentní a slučitelné stavy. Kódování tabulky přechodů Mealyho a Moorova sekvenčního obvodu. |
| 12. | | Formální popis funkčních zařízení. Binární komparátor, binární sčítačka, odečítačka. Ukázkové implementace. |
| 13. | | Řešení úloh návrhu sekvenčních obvodů (distribuovaná regulace, řadiče zařízení, bloky v továrně). |
| 14. | | Vypočet a ověření návrhu stavů kombinačních a sekvenčních obvodů. Opakování před zkouškou. |
Osnovy cvičení:
| 1. | | Číselné soustavy, principy změny základu, zobrazení dvojkové informace, Vyjádření čísel, kódy, aplikačně orientované kódy |
| 2. | | Logické kombinační obvody, Logické funkce, Booleova algebra, konsens, vyjádření logické funkce |
| 3. | | Minimalizace logické funkce, Karnaughova mapa, Quine-Mc Cluskey, logické obvody, rozšiřující logické obvody, analýza logického obvodu |
| 4. | | Realizace LKO obvody NAND, NOR, AND-OR-INVERT, multiplexerem, dekodérem, pamětí |
| 5. | | Základní Vlastnosti logických členů, logické řady, konfigurovatelné logické obvody, hazardní stavy v logických kombinačních obvodech a jejich odstranění, obvody s třístavovým výstupem a jejich použití |
| 6. | | Základní bloky VHDL, implementace logického kombinačního obvodu PLD v RTL, behaviorálním a strukturálním modelu. |
| 7. | | Aplikace kombinačních obvodů, sčítání, zrychlený kanál přenosu, odečítání, binárních čísel a čísel v BCD kódu, násobení a dělení. |
| 8. | | Bitový komparátor, aritmetický komparátor, prioritní kodér, kodér a dekodér lineárního kódu |
| 9. | | Logické sekvenční obvody, analýza logických sekvenčních obvodů bez a s paměťovými členy, souběh kritický a nekritický, cykly |
| 10. | | Paměťové členy RS, RST, D, JK, Latch, návrh asynchronních a synchronních logických sekvenčních obvodů |
| 11. | | Realizace asynchronních LSO logickými obvody, minimalizace funkcí přechodů a funkcí výstupů |
| 12. | | Aplikace logických sekvenčních obvodů, posuvný registr, registr, průtoková struktura, binární generátor, cyklické kódy |
| 13. | | Čítače, zkrácení cyklu, fázový akumulátor, propojení registrů s dvoustavovým a třístavovým výstupem a jejich propojeni a ALU. |
| 14. | | Návrh obvodového a mikroprogramovatelného řadiče. |
Literatura:
| 1. | | FABRICIUS, E. : Digital Design and Switching Theory CRC Press; 1 edition, 1992 |
| 2. | | GREGG, J.: Ones and Zeros: Understanding Boolean Algebra, Digital Circuits, and the Logic of Sets (IEEE Press Understanding Science & Technology Series), 1998 |
| 3. | | WHITESITT, J.: Boolean Algebra and Its Applications (Dover Books on Computer Science), 2010 |
| 4. | | STANKOVIC, R., ASTOLA, J.: From Boolean Logic to Switching Circuits and Automata:Towards Modern Information Technology (Studies in Computational Intelligence), Springer, 2011 |
| 5. | | HASSOUN, S., SASAO, T.: Logic Synthesis and Verification (The Springer International Series in Engineering and Computer Science), Kluver Academic Publisher, 2001 |
| 6. | | HACHTEL, G., SOMENZI, F.: Logic Synthesis and Verification Algorithms, Springer, 2006 |
| 7. | | KOHAVI, Z., JHA, N.: Switching and Finite Automata Theory, Cambridge University Press, 2009 |
| 8. | | HOLDSWORTH, B., WOODS, C.: Digital Logic Design, Integra Software Services, UK Printed,FourthEdition, 2002 |
| 9. | | PEDRONI, V.: Circuit Design and Simulation with VHDL, MIT Press, 2010 |
| 10. | | NELSON, V., NAGLE, H., CARROLL, B., IRWIN, D.: Digital Logic Circuit Analysis and Design, 1995 |
Požadavky:
Klíčová slova:
číselné soustavy, kombinační obvody, analýza a syntéza LKO a LSO, paměťové členy, aritmetické obvody, kodéry a dekodéry, ALU, řadiče
Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:
| Stránka vytvořena 13.9.2024 17:51:00, semestry: Z/2024-5, Z/2025-6, Z,L/2023-4, L/2024-5, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů |
Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336) |