Technika cyfrowa

Forma zajęć

Wykład (30 godzin) + ćwiczenia (15 godzin) + laboratorium (15 godzin)

Opis

Celem wykładu jest zapoznanie słuchaczy z podstawami techniki cyfrowej w zakresie syntezy logicznej, zasad projektowania strukturalnego oraz komputerowych narzędzi projektowania układów logicznych i cyfrowych. Wykład jest wprowadzeniem do zagadnień syntezy sprzętowo programowej systemów cyfrowych.

Sylabus

Autorzy

• Tadeusz Łuba
• Paweł Tomaszewicz

Wymagania wstępne

• Matematyka dyskretna
• Wstęp do teorii mnogości i logiki

Zawartość

• Aspekty elektroniczne i technologiczne układów cyfrowych. Układy specjalizowane ASIC. Układy PLD/FPGA.
• Synteza układów kombinacyjnych: Algebra Boole’a. Przekształcanie wyrażeń boolowskich. Podstawowe funktory logiczne (AND, OR, NAND, NOR, EXOR). Minimalizacja funkcji boolowskich (mapa Karnaugha, pojęcie implikantu). Metody komputerowe. Procedura ekspansji. Metoda Espresso. Synteza wielopoziomowa. Dekompozycja funkcji boolowskich. Synteza logiczna dla struktur FPGA.
• Synteza układów sekwencyjnych. Pojęcie automatu skończonego. Minimalizacja liczby stanów. Problem kodowania stanów wewnętrznych. Synchroniczne układy sekwencyjne. Algorytmiczne maszyny stanów. Synteza układów synchronicznych. Układy asynchroniczne.
• Układy cyfrowe. Cyfrowe bloki funkcjonalne. Zasady reprezentacji liczb. Uzupełnienie do 2, BCD. Podstawowe operacje arytmetyczne. Pojęcie nadmiaru. Złożone układy cyfrowe. Bloki wykonawcze i sterujące.
• Komputerowe systemy projektowania układów cyfrowych. Elementy języków opisu sprzętu. Zasady specyfikacji.
• Zastosowania techniki cyfrowej w sprzętowych realizacjach systemów przetwarzania informacji i sygnałów, np.: układy ochrony informacji, układy kompresji obrazów.

Literatura

• T. Łuba, Synteza układów logicznych. Podręcznik. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2005.
• T. Łuba (red.), Synteza układów cyfrowych. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2003.
• S. Hassoun, T. Sasao, R. Brayton (ed.), Logic Synthesis and Verification, Kluwer Academic Publishers, 2002.
• G. De Micheli, Synteza i optymalizacja układów cyfrowych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1998.
• T. Sasao, Switching Theory for Logic Synthesis, Kluwer Academic Publishers, 1999.

Moduły

• Moduł 1
• Moduł 2
• Moduł 3
• Moduł 4
• Moduł 5
• Moduł 6
• Moduł 7
• Moduł 8
• Moduł 9
• Moduł 10
• Moduł 11
• Moduł 12
• Moduł 13
• Moduł 14
• Moduł 15 Zaawansowane metody syntezy logicznej w projektowaniu układów cyfrowych w strukturach programowalnych

Zadania

• Zadania do ćwiczeń