Digitalne strukture
Digital Structures
Predavatelj: 45 hAvditorne vaje: 15 hLaboratorijske vaje: 30 hSamostojno delo: 85 h
Prenesi uradni učni načrt (PDF)Vsebina
Predmet obravnava temeljne gradnike sodobnih digitalnih sistemov od osnovnih logičnih operacij do kompleksnih programirljivih vezij.
- Številski sistemi in kode: dvojiški, osmiški in šestnajstiški sistem, kodiranje podatkov, odkrivanje in odpravljanje napak.
- Booleova algebra: logične spremenljivke, operacije, aksiomi in teoremi, metode dokazovanja.
- Preklopne funkcije in logična vrata: oblike funkcij, poenostavljanje s Karnaughovim diagramom, funkcijsko polni sistemi, hazard v logičnih vezjih, tehnologija CMOS.
- Kombinacijska vezja: kodirniki, dekodirniki, multipleksorji, demultipleksorji, primerjalniki, seštevalniki, množilniki, aritmetično-logična enota (ALU).
- Računalniško podprto načrtovanje: minimizatorji, urejevalniki shem, simulatorji, strojno opisni jeziki (HDL), sintetizatorji geometrije tiskanih vezij.
- Sekvenčna vezja: spominske celice, pravilnostne in vzbujalne tabele, registri, števci, pomikalni registri, diagram stanj, analiza in sinteza.
- Tristanjski izravnalniki in vodila: serijska in paralelna vodila, izravnalniki s histerezo.
- Programirljiva vezja: ROM, PROM, EPROM, EEPROM, Flash, PLA, PAL, GAL, SRAM, DRAM, CPLD, FPGA. Realizacija vezij s strojno opisnimi jeziki.
Pri laboratorijskih vajah študenti samostojno načrtujejo, realizirajo in preizkusijo digitalna vezja na tiskanem vezju in s programirljivimi vezji FPGA.
Cilji
Spoznati teoretične osnove logičnega odločanja in pomnjenja v digitalnih strukturah ter pridobiti znanje za praktično načrtovanje, izdelavo in preizkušanje digitalnih vezij.
Po uspešno opravljenem predmetu bodo študenti zmožni:
- opisati in pojasniti delovanje osnovnih kombinacijskih in sekvenčnih digitalnih struktur
- opisati delovanje vezij v enem od strojno opisnih jezikov
- prepoznati in odpraviti napake v delovanju digitalnih vezij
- izbrati najugodnejšo izvedbo digitalne strukture glede na zahteve obsežnosti, ekonomičnosti in zanesljivosti
- načrtovati zgradbo kombinacijskih in sekvenčnih vezij z metodami abstraktne in strukturne sinteze
- uporabljati sodobna računalniško podprta orodja za simulacijo in optimizacijo
- izdelati in preizkusiti prototip digitalne strukture v obliki tiskanega vezja
Literatura
- R.J. Tocci, N.S. Widmer, G.L. Moss: Digital Systems: Principles and Applications, 11th Ed., Pearson/Prentice-Hall, 2011
- M.M. Mano, M.D. Ciletti: Digital Design, 5th Ed., Pearson/Prentice-Hall, 2013
- S. Brown, Z. Vranesic: Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design, 3rd Ed., McGraw-Hill, 2009
- F. Vahid: Digital Design with RTL Design, VHDL, and Verilog, 2nd Ed., Wiley, 2011
- T. Kotnik: Digitalne strukture, Založba FE in FRI, 2013