Obiettivi formativi
Il corso fornisce gli elementi introduttivi alla comprensione del funzionamento dei sistemi digitali. Al termine del corso, lo studente acquisisce una visione funzionale dei sistemi digitali ed è in grado di completare le prime esperienze progettuali.
Prerequisiti
no
Contenuti dell'insegnamento
Introduzione ai sistemi elettronici: componenti e funzioni fondamentali.Concetto di segnale: rappresentazioni analogica, digitale e binaria delle informazioni. Astrazione dei sistemi fisici: gerarchia dei livelli di descrizione. Descrizione funzionale e strutturale dei sistemi digitali. Procedimenti di analisi e di sintesi. Reti logiche: 1) Funzioni, espressioni e schemi logici: logica, analisi e sintesi di reti combinatorie, funzioni booleane, tabelle delle verità, calcolo delle proposizioni, porte logiche, operazioni ed espressioni logiche, espressioni e funzioni, espressioni e schemi. 2) Algebra di commutazione: algebre binarie, postulati, costanti, variabili ed espressioni, teoremi di equivalenza, espressioni canoniche, notazioni simboliche e Sintesi con DECODER & OR, Espressioni generali e Sintesi con MULTIPLEXTER. Reti combinatorie: 1) Problema della sintesi 2) Reti di costo minimo, espressioni minime 3) Il metodo delle mappe: mappe di Karnaugh, Ricerca degli implicanti e degli implicati, individuazione dei termini primi, Individuazione dei termini ridondanti, Individuazione della copertura minima, 4) Non idealità: tempi di propagazione, ritardi, alee. Eliminazione a priori delle alee statiche, Analisi con le mappe 5) Reti NAND e a NOR, sintesi e analisi 5) Reti programmabili, memorie a sola lettura, PLA e PALModelli: La macchina a stati finite secondo Mealy e Moore, tabella di flusso e grafo degli stati Reti sincrone: Elaborazione sincrona. Analisi e sintesi: procedimento di sintesi, sintesi con flip-flop D, sintesi con flip-flop JK, sintesi con flip-flop T, il procedimento di analisiReti asincrone: non idealità, effetti di transitorio (alee, corse), criteri di progettazione a prova di malfunzionamento.
Programma esteso
Concetti generali: segnale analogico, segnale digitale (2h)
Codifica binaria dell’informazione: il sistema di numerazione in base 2 (2h)
Operazioni ed espressioni logiche (4h)
• Algebra di Boole
• teoremi di De Morgan
• Porte logiche
• tabella della verità
Funzioni canoniche (2h)
Half Adder, Full Adder, Decoder, Multiplexer (4h)
Reti combinatorie (8h)
• il problema della sintesi
• reti di costo minimo
• le mappe di Karnaugh
• ricerca di implicanti e implicati
• individuazione dei termini primi e ridondanti
• concetto di modello di propagazione e del ritardo puro
• alee statiche e dinamiche
• dispositivi programmabili: ROM, PAL, PLA
Reti sequenziali sincrone (14h)
• flusso di progettazione di un semplice sistema sequenziale
• i Flip-Flop, i contatori
• i diagrammi a stati e la loro semplificazione
• formalizzazione del procedimento di sintesi
Reti sequenziali asincrone (6h)
• modello, applicazioni
• regole di corretto impiego
• eliminazione delle corse critiche e delle alee staticheEsercizi di preparazione alla prova scritta (6h)
Bibliografia
1) R. Laschi, M. Prandini, "Reti Logiche", Progetto Leonardo, Bologna
2) F. Fummi, M. Sami, C. Silvano , "Progettazione digitale"; II ed, McGraw-Hill.
3) M. Morris Mano, C.R. Kime, "Reti Logiche", Pearson Prentice Hall
Metodi didattici
Il corso è articolato in lezioni teoriche ed esercitazioni in aula.
Modalità verifica apprendimento
L'esame prevede una valutazione delle attività di laboratorio e una prova scritta con esercizi sugli argomenti trattati durante il corso.
Per accedere alla prova scritta, che di norma si svolge al pomeriggio, è necessario superare con esito positivo la prova di laboratorio (elementi e laboratorio di elettronica digitale, II modulo) che di norma si svolge al mattino. La prova scritta, con esercizi sugli argomenti trattati durante il corso, deve essere sostenuta obbligatoriamente nel medesimo giorno della prova di laboratorio, non è possibile sostenere la parte di laboratorio e scritta in appelli d'esame diversi
Altre informazioni
Il materiale didattico e di supporto alle lezioni è disponibile sul sito
http://elly.dii.unipr.it/
