Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych PW
Nowowiejska 15/19,
pok.
472
tel. 825-15-80, 234-73-30,
e-mail: luba@tele.pw.edu.pl
Układy logiczne
dla specjalności Elektronika i Inżynieria Komputerowa, Inżynieria Biomedyczna (Wymiar zajęć: 30 godzin wykładu + LAB )
Kierownik laboratorium dr inż. Andrzej Wielgus, Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki (IMiO), p. 354, tel. 234 7207.
Cel przedmiotu: Zapoznanie słuchaczy z podstawami techniki cyfrowej w zakresie syntezy logicznej, zasad projektowania strukturalnego oraz komputerowych narzędzi projektowania układów logicznych i cyfrowych, ze szczególnym uwzględnieniem narzędzi uniwersyteckich. Wykład jest wprowadzeniem do przedmiotów omawiających zaawansowane metody projektowania układów i systemów cyfrowych.
Informacje ogólne. Technologie współczesnej mikroelektroniki. Aspekty elektroniczne i technologiczne układów logicznych. Układy specjalizowane ASIC. Układy PLD/FPGA.
Synteza układów logicznych. Algebra Boole’a. Przekształcanie wyrażeń boolowskich. Podstawowe funktory logiczne (AND, OR, NAND, NOR, EXOR). Układy kombinacyjne. Synteza dwupoziomowa. Minimalizacja funkcji boolowskich (mapa Karnaugha, pojęcie implikantu). Metody komputerowe. Procedura ekspansji. Metoda Espresso. Realizacje bramkowe i w strukturach PLA. Synteza wielopoziomowa. Dekompozycja funkcji boolowskich. Synteza logiczna dla struktur FPGA.
Układy sekwencyjne. Pojęcie automatu skończonego. Synteza abstrakcyjna, strukturalna i kombinacyjna.
Minimalizacja liczby stanów. Algorytmy minimalizacji: algorytmy maksymalnych klas zgodności i ich związek z kolorowaniem grafów. Problem kodowania stanów wewnętrznych. Synchroniczne układy sekwencyjne.
Automaty elementarne (przerzutniki). Synteza układów synchronicznych. Układy asynchroniczne. Zjawisko hazardu i wyścigu. Synteza układów asynchronicznych.
Układy cyfrowe. Cyfrowe bloki funkcjonalne. Podstawowe układy kombinacyjne: kodery, dekodery, multipleksery, demultipleksery, sumatory. Zasady reprezentacji liczb. Uzupełnienie do 2, BCD. Podstawowe operacje arytmetyczne. Pojęcie nadmiaru. Bloki sekwencyjne: rejestry, liczniki. Pamięci ROM.
Złożone układy cyfrowe. Bloki wykonawcze i sterujące. Układy mikroprogramowane. Komputerowe systemy projektowania układów cyfrowych.
Aktualne problemy syntezy logicznej. Problemy implementacji komputerowej. Złożoność obliczeniowa. Synteza matryc PLA, minimalizacja symboliczna, dekompozycja funkcjonalna i jej znaczenie w procedurach odwzorowania technologicznego.
Uwaga: plansze z wykładów dostępne w Internecie http://www.zpt.tele.pw.edu.pl w katalogu: wykłady/plansze i materiały pomocnicze do wykładów/układy logiczne
oraz na stronie IMiO: http://www.imio.pw.edu.pl/wwwvlsi/cad/teaching/uloge/
Literatura
1. T.
Łuba, Synteza układów logicznych. Podręcznik. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2005.
2. T.
Łuba (red.), Synteza układów cyfrowych. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2003.
3. C.
Zieliński, Podstawy projektowania układów cyfrowych. PWN, Warszawa 2003.
4. S. Hassoun, T. Sasao, R. Brayton (ed.), Logic Synthesis and Verification, Kluwer Academic Publishers, 2002.
5. G. De Micheli, Synthesis and Optimization of Digital Circuits. McGraw-Hill, New York, 1994. Również tłumaczenie polskie, Synteza i optymalizacja układów cyfrowych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1998.
Książki WKŁ do nabycia również w księgarni Politechniki, Gmach Główny, Plac Politechniki 1.
Z życzeniami samych „piątek”.