Fakulta informačních technologií VUT v Brně

Detail předmětu

Návrh číslicových systémů

INC Ak. rok 2019/2020 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

Zástupce garanta 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

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.

Proč je předmět vyučován

Číslicové systémy jsou základem architektur současných počítačů. V rámci kurzu získají studenti základní znalosti potřebné pro porozumění činnosti a efektivní návrh kombinačních a sekvenčních logických sítí používaných v moderních 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

  • Harris, D., Harris, S.: Digital Design and Computer Architecture 2nd Edition, Morgan Kaufmann, eBook ISBN: 9780123978165, paperback ISBN: 9780123944245, 2012.
  • Wakerly, J. F.: Digital Design: Principles and Practices (4th Edition, Book only) 4th Edition, PEARSON, ISBN: 9788131713662, 8131713660, Edition: 4th Edition, 2008.
  • Mano, M. M. R, Ciletti, D.: Digital Design (4th Edition), Prentice-Hall, ISBN:0131989243, 2006.

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.

Rozvrh

DenTypTýdnyMístn.OdDoPSKSkupInfo
Čtpřednáškavýuky D105 10:0012:50 1BIA 2BIA 2BIB xx
Čtcvičenívýuky D105 13:0013:50 1BIA 2BIA 2BIB xx 10 - 29
Čtpřednáškavýuky D105 14:0016:50 1BIB 2BIA 2BIB xx
Čtcvičenívýuky D105 17:0017:50 1BIB 2BIA 2BIB xx 30 - 44

Zařazení předmětu ve studijních plánech

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