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, familiarizza con alcuni degli strumenti CAD di base 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: definizioni e concetti introduttivi. Operatori logici elementari. Reti combinatorie e sequenziali.
Strumenti di progettazione assistita: strumenti di descrizione schematica, simulatori.
Progetto di reti logiche combinatorie: funzioni logiche e loro realizzazione; tabelle di verità, mappe di Karnaugh; funzioni equivalenti: il problema della minimizzazione, algoritmi e strumenti software. Sintesi automatica delle reti combinatorie. Sintesi a NAND, NOR. Dispositivi programmabili: MUX, ROM, PAL, PLA.
Non idealità: tempi di propagazione, ritardi, alee.
Reti logiche sequenziali: concetti e definizioni. Elementi di memoria. Reti sequenziali sincrone e asincrone. Macchine a stati finiti: descrizione, ottimizzazione e sintesi.
Progetto di reti sincrone: algoritmi e strumenti software.
Reti asincrone, non idealità, effetti di transitorio (alee, corse), criteri di progettazione a prova di malfunzionamento.
Elementi funzionali complessi: ALU, registri, contatori.
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 statiche
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 di articola su lezioni orali, alternate a dimostrazioni ed esperienze di laboratorio software.
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 è necessario superare con esito positivo la prova di laboratorio
Altre informazioni
Il materiale didattico e di supporto alle lezioni è disponibile sul sito
http://elly.dii.unipr.it/
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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