Πληροφορίες Μαθήματος
-
Περιγραφή
Το μάθημα αυτό σκοπό έχει να μεταδώσει τις αρχές της λειτουργίας των
ψηφιακών κυκλωμάτων και να παρουσιάσει βασικές δομές που
χρησιμοποιούνται στη λογική σχεδίαση.
Με την ολοκλήρωση του μαθήματος στόχος είναι να έχετε αποκτήσει
ευχέρεια στη δυαδική λογική και στις βασικές δομές της λογικής
σχεδίασης.
Η παρουσίαση της ύλης θα ακολουθήσει το βιβλίο του M. Morris Mano. Το
πρώτο κομμάτι του μαθήματος θα ασχοληθεί με θέματα σχεδίασης
συνδυαστικών κυκλωμάτων ενώ το δεύτερο θα ασχοληθεί με θέματα
σχεδίασης ακολουθιακών κυκλωμάτων.
-
Επισκόπιση Ύλης
- Ψηφιακά Συστήματα και Δυαδικοί Αριθμοί
- Ψηφιακά Συστήματα
- Δυαδικοί Αριθμοί και Μετατροπές σε άλλη Βάση (8/16)
- Αρνητική Αναπαράσταση και Συμπληρώματα
- Δυαδικοί Κώδικες, Δυαδική Αποθήκευση
- Δυαδική Λογική
- Δυαδική Άλγεβρα (Boole) και Λογικές Πύλες
- Ορισμοί και Αξιώματα Δυαδικής Λογικής
- Θεωρήματα και Ιδιώτητες της Άλγεβρας Boole
- Συναρτήσεις Boole
- Κανονικές και Πρότυπες Μορφές
- Ψηφιακές Λογικές Πύλες
- Ολοκληρωμένα Κυκλώματα
- Ελαχιστοποίηση σε Επίπεδο Πυλών
- Μέθοδος του Χάρτη Karnaugh
- Απλοποίηση Γινομένου Αθροισμάτων
- Υλοποίηση με πύλες AND/OR ή NAND, NOR
- Συνάρτηση XOR (eXclusive OR)
- Γλώσσες Περιγραφής Υλικού
- Συνδυαστική Λογική
- Συνδυαστικά Κυκλώματα
- Διαδικασία Ανάλυσης και Σχεδίασης
- Δυαδικός Αθροιστής/Αφαιρέτης
- Δεκαδικός Αθροιστής
- Δυαδικός Πολλαπλασιαστής
- Κωδικοποιητές/Αποκωδικοποιητές
- Πολυπλέκτες
- Σύγχρονη Ακολουθιακή Λογική
- Ακολουθιακά Κυκλώματα
- Στοιχεία Μνήμης: Latch - Μανταλωτής
- Στοιχεία Μνήμης: Flip-Flop - Καταχωρητής
- Ανάλυση Ακολουθιακών Κυκλωμάτων Βάση Ρολογιού
- Ελαχιστοποίηση και Κωδικοποίηση Καταστάσεων
- Διαδικασία Σχεδίασης
- Καταχωρητές και Μετρητές
- Καταχωρητές
- Ολισθητές
- Μετρητές Ριπής
- Σύγχρονοι Μετρητές
- H Γλώσσα Περιγραφής Υλικού Verilog
- Δυνατότητες της Γλώσσας, Αναπαράσταση και Υλοποίηση σε Verilog
- Μονάδες, Εμφανίσεις, Συντακτική Δομή, Χρόνος στην Verilog
- Θεμελιώδη Στοιχεία, Τύποι Μοντελοποίησης, Συμβάσεις της Γλώσσας
- Αναπαράσταση Αριθμών, Τελεστές, Τύποι Μεταβλητών
- Αναθέσεις, Θύρες και Συνδέσεις, Δίαυλοι (Busses)
- Συνθήκες if/else, case, Συνθεσιμότητα, Λειτουργικός Έλεγχος
- Λίστες Ευαισθησίας, Τμήματα initial/always, Συνένωση Σημάτων
- Γεγονότα, Καθυστερήσεις, Εξαρτήσεις Παράλληλων Τμημάτων
- Περιγραφή ΜΠΚ σε Verilog
-
Ασκήσεις Θεωρίας
Θα δοθούν 8 σετ ασκήσεων με 3 ή 4 Ασκήσεις το καθένα. Οι ασκήσεις
αυτές θα είναι πάνω στην ύλη που καλύπτεται και σκοπό έχουν την
κατανόηση βασικών εννοιών.
-
Εργαστηριακές Ασκήσεις
Θα δοθούν 8 εργαστηριακές ασκήσεις αρχίζοντας από απλές εφαρμογές και
καταλήγοντας σε πιο περίπλοκες κατασκευές.
-
Βαθμολόγηση
Η βαθμολόγηση θα γίνεται με τους εξής γνώμονες:
- Ασκήσεις Θεωρίας (8): 10% Βαθμού
- Εργαστηριακές Ασκήσεις Verilog (8) : 20% Βαθμού
- Πρόοδοι : 20% (5%, 15%) Βαθμού
- Τελική Εξέταση : 50% Βαθμού
Οι στόχοι της παραπάνω κατανομής ποσοστών είναι η διαρκής αξιολόγηση
των φοιτητών κατά την διάρκεια του εξαμήνου και η εξαγωγή του τελικού
βαθμού απο όσο το δυνατόν περισσότερα δείγματα γνώσεων.
Ρήτρες: Προϋποθέσεις για επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος
είναι βαθμός μεγαλύτερος του 2.9 σε κάθε Πρόοδο, μεγαλύτερος
του 4.9 στις Εργαστηριακές Ασκήσεις και επίσης μεγαλύτερος του
4.9 στην Τελική Εξέταση.
-
Πρόγραμμα Διαλέξεων Θεωρίας και Ασκήσεων Θεωρίας
-
Εβδομάδα 1η
25/9/2014 - Δυαδικοί αριθμοί, μετατροπές μεταξύ βάσεων, συμπληρώματα
Πρόσθεση-αφαίρεση δυαδικών, προσημασμένοι αριθμοί Παραδείγματα
Κώδικες, πράξεις BCD, δυαδική λογική, λογικές πύλες Παραδείγματα.
1η Σειρά Ασκήσεων Θεωρίας
-
Εβδομάδα 2η
2/10/2014 - Άλγεβρα Boole, βασικοί ορισμοί, αξιωματικός ορισμός
Δίτιμη άλγεβρα, βασικά θεωρήματα Λογικές συναρτήσεις, συμπλήρωμα
Κανονικές και πρότυπες μορφές, μετατροπές.
Παράδοση 1ης Σειράς Ασκήσεων Θεωρίας
2η Σειρά Ασκήσεων Θεωρίας
-
Εβδομάδα 3η
9/10/2014 Ψηφιακές πύλες, υλοποίηση συναρτήσεων με πύλες
Ελαχιστοποίηση με χάρτη Karnaugh.
Παράδοση 2ης Σειράς Ασκήσεων Θεωρίας
1η Πρόοδος
-
Εβδομάδα 4η
16/10/2014 Ελαχιστοποίηση με χάρτη Karnaugh, συνθήκες
αδιαφορίας Παραδείγματα Μέθοδος Quine-McCluskey, prime implicants
Παραδείγματα.
3ης Σειρά Ασκήσεων Θεωρίας
-
Εβδομάδα 5η
23/10/2014 Υλοποιήσεις με πύλες NAND, NOR, AOI, OAI. Πύλες XOR.
Παραδείγματα Ανάλυση, σχεδιασμός συνδυαστικών κυκλωμάτων Μετατροπές
μεταξύ κωδίκων Παραδείγματα.
Παράδoση 3ης Σειράς Ασκήσεων Θεωρίας
4η Σειρά Ασκήσεων Θεωρίας
-
Εβδομάδα 6η
30/10/2014 Binary Decision Diagrams Παραδείγματα Αθροιστές,
αφαιρέτες, πολλαπλασιαστές, διαιρέτες, συγκριτές.
Παράδoση 4ης Σειράς Ασκήσεων Θεωρίας
5η Σειρά Ασκήσεων Θεωρίας
-
Εβδομάδα 7η
6/11/2014 Αποκωδικοποιητές, κωδικοποιητές, κωδικοποιητές
προτεραιότητας, πολυπλέκτες. Σχεδίαση με αποκωδικοποιητές Σχεδίαση με
πολυπλέκτες Επανάληψη στα συνδυαστικά κυκλώματα.
Παράδoση 5ης Σειράς Ασκήσεων Θεωρίας
-
Εβδομάδα 8η
13/11/2014 2η Πρόοδος.
-
Εβδομάδα 9η
20/11/2014 Βασικά ακολουθιακά στοιχεία, διάγραμμα καταστάσεων
Εξισώσεις καταστάσεων, εξισώσεις εισόδων Παραδείγματα.
-
Εβδομάδα 10η
27/11/2014 Ανάλυση με D, T και JK flip-flop, μοντέλα Mealy και
Moore Κωδικοποίηση και ελαχιστοποίηση καταστάσεων Κωδικοποιήσεις
Binary, Gray, one-hot, one-cold Σχεδίαση ακολουθιακών κυκλωμάτων,
πίνακες διέγερσης Επιλογή D, T, JK Παραδείγματα.
6η Σειρά Ασκήσεων Θεωρίας
-
Εβδομάδα 11η
4/12/2014 Καταχωρήτες, καταχωρήτες ολίσθησης, μετρητές.
Αχρησιμοποίητες καταστάσεις Παραδείγματα RAM, ROM, PLA, κυκλώματα
πεπερασμένης μνήμης Ανίχνευση και διόρθωση λαθών.
Παράδoση 6ης Σειράς Ασκήσεων Θεωρίας
-
Εβδομάδα 12η
11/12/2014 Πίνακας συνεπαγωγών. Παραδείγματα.
7η Σειρά Ασκήσεων Θεωρίας
-
Εβδομάδα 13η
18/12/2014 Διαγράμματα ASM Μετατροπή σε διαγράμματα καταστάσεων.
Παραδείγματα.
Παράδoση 7ης Σειράς Ασκήσεων Θεωρίας
8η Σειρά Ασκήσεων Θεωρίας
-
Εβδομάδα 14η
8/1/2015 Επανάληψη Συνδυαστικών και Ακολουθιακών Κυκλωμάτων.
Παράδoση 8ης Σειράς Ασκήσεων Θεωρίας
-
Μονάδες
Το μάθημα είναι υποχρεωτικό, αντιστοιχεί σε 4 Διδακτικές Μονάδες, 6
μονάδες ECTS και βρίσκεται στην Περιοχή του Υλικού και Αρχιτεκτονικής
Υπολογιστών.
Γ. Σταμούλης - Tελευταία ενημέρωση - 10/10/2016.