Fakulta informačních technologií VUT v Brně

Detail předmětu

Návrh číslicových systémů

INC Ak. rok 2017/2018 letní semestr 5 kreditů

Binární čísla: poziční zápis čísel, převody mezi soustavami, reprezentace binárních čísel, binární aritmetické operace, kódy. Booleova algebra, reprezentace logických funkcí: algebraické formy, minimalizace logických výrazů, návrh kombinačních logických sítí. Analýza činnosti logických sítí: souběh a hazard. Vybrané logické bloky: sčítačka, odčítačka, multiplexor, demultiplexor, dekodér, kodér, komparátor, aritmetická a logická jednotka. Jednoduché asynchronní logické sítě: návrh a analýza činnosti. Sekvenční logické obvody a sítě, klopné obvody. Stavové automaty a jejich reprezentace. Návrh synchronizovaných sekvenčních sítí: kódování stavů, optimalizace a implementace. Registr, čítač, posuvný registr, dělič impulsního kmitočtu. Návrh jednoduchého číslicového zařízení: návrhové systémy CAD, jazyky pro návrh, kroky návrhu. Cílové technologie. Programovatelné logické obvody.

Garant předmětu

Jazyk výuky

česky

Zakončení

zápočet+zkouška (písemná)

Rozsah

39 hod. přednášky, 10 hod. cvičení, 3 hod. projekty

Bodové hodnocení

55 zkouška, 25 půlsemestrální test, 20 projekty

Zajišťuje ústav

Přednášející

Cvičící

Kekely Michal, Ing. (UPSY FIT VUT)
Kořenek Jan, doc. Ing., Ph.D. (UPSY FIT VUT)
Martínek Tomáš, Ing., Ph.D. (UPSY FIT VUT)
Vrána Roman, Ing. (UPSY FIT VUT)

Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu

Základní znalosti metod pro popis, analýzu a návrh kombinačních a sekvenčních logických sítí v číslicových systémech.

Cíle předmětu

Cílem předmětu je získat základní znalosti metod pro popis, analýzu a návrh kombinačních a sekvenčních logických sítí v číslicových systémech.

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti

Množiny, relace a zobrazení. Základní pojmy a axiomy Boolovy algebry. Základní pojmy teorie grafů. Základy elektrotechniky a základní aktivní a pasivní elektronické součástky.

Literatura studijní

Literatura referenční

  • McCluskey, E.J.: LOGIC DESIGN PRICIPLES. Prentice-Hall, USA, ISBN 0-13-539768-5, 1986.
  • Cheung, J.Y., Bredeson, J.G.: MODERN DIGITAL SYSTEMS DESIGN. West Publishing Company, USA, ISBN 0-314-47828-0, 1990.
  • Bolton, M.: Digital Systems Design with Programmable Logic. Addison-Wesley Publishing Company, Cornwall, GB, ISBN 0-201-14545-6, 1990.
  • Katz, R.H.: Contemporary Logic Design. Addison-Wesley/Benjamin-Cummings Publishing CO, Redwood City, CA, USA, ISBN 0-8053-2703-7, 1993.
  • Sasao, T.: SWITCHING THEORY FOR LOGIC SYNTHESIS. Kluwer Academic Publishers, Boston, USA, ISBN 0-7923-8456-3, 1999.

Osnova přednášek

  • Binární čísla: poziční zápis čísel, převody mezi soustavami, reprezentace binárních čísel, binární aritmetické operace, kódy.
  • Booleova algebra, reprezentace logických funkcí, algebraické formy, logické obvody.
  • Minimalizace logických výrazů: Karnaghovy mapy, Quinův-McCluskeyho algoritmus, Petrickova funkce pokrytí. 
  • Kreslení logických a funkčních schémat. Analýza činnosti logických sítí: souběh a hazard.
  • Kombinační logické obvody: multiplexor, demultiplexor, dekodér, kodér.
  • Kombinační logické obvody: komparátor, sčítačka, odčítačka, aritmetická a logická jednotka.
  • Stavové automaty a jejich reprezentace. Klopné obvody.
  • Sekvenční logické obvody: kódování stavů, optimalizace a implementace.
  • Registry, čítače, posuvné registry, děličky kmitočtu.
  • Jazyk VHDL, syntéza logických obvodů.
  • Návrh jednoduchých číslicových obvodů: návrhové systémy, kroky návrhu, FITkit.
  • Programovatelné logické obvody.
  • Technologie logických obvodů.

Osnova numerických cvičení

  • Binární čísla: poziční zápis čísel, převody mezi soustavami, reprezentace binárních čísel, binární aritmetické operace, kódy.
  • Boolova algebra, reprezentace logických funkcí, analýza činnosti jednoduchých kontaktových sítí.
  • Formy algebraických výrazů. Minimalizace logických výrazů: Quinův-McCluskeyho algoritmus, Petrickova funkce pokrytí.
  • Minimalizace logických výrazů: Karnaghovy mapy. Kreslení logických a funkčních schémat.
  • Vybrané logické komponenty: multiplexor, demultiplexor, kodér, dekodér, sčítačka, ALU.
  • Využití komponent pro implementace logických funkcí. 
  • Stavové automaty a jejich reprezentace. Návrh synchronních sekvenčních sítí.
  • Návrh logických sítí s programovatelnými logickými obvody.

Osnova ostatní - projekty, práce

  • Individuální projekt v rozsahu 3 hodin.

Průběžná kontrola studia

  • Půlsemestrální zkouška: 25 bodů.
  • Projekt a jeho ověření v laboratoři: 20 bodů.
  • Závěrečná zkouška: 55 bodů.
    Hranice pro úspěšnou zkoušku podle pravidel ECTS je 50 bodů.

Kontrolovaná výuka

Znalosti studentů jsou ověřovány půlsemestrální zkouškou (25 bodů), vypracováním projektu (20 bodů) v předepsaném termínu a semestrální zkouškou. Pro získání bodů ze semestrální zkoušky je nutné ji vypracovat tak, aby byla hodnocena nejméně 25 body (z celkem 55 bodů). V opačném případě bude semestrální zkouška hodnocena 0 body. Pokud bude odhaleno plagiátorství nebo nedovolená spolupráce na projektech, příslušné body nebudou uděleny a dále bude zváženo zahájení disciplinárního řízení.

Podmínky zápočtu

Získání min. 5 bodů z projektu je podmínka nutná pro udělení zápočtu. Pokud bude odhaleno plagiátorství nebo nedovolená spolupráce na projektech, zápočet nebude udělen a dále bude zváženo zahájení disciplinárního řízení.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-BC-3, obor BIT, 1. ročník, povinný
Nahoru