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.

Aktuální informace

  • Z důvodu konání akce Excel@FIT 23.4.2020 byla výuka přesunuta na pátek 24.4.2020, 10:00 - 13:50, učebny D105+D0206+D0207

Garant předmětu

Zástupce garanta předmětu

Jazyk výuky

český

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 Lukáš, Ing., Ph.D. (UPSY FIT VUT)
Kekely Michal, Ing. (UPSY FIT VUT)
Matoušek Jiří, Ing., Ph.D. (UPSY FIT VUT)
Orsák Michal, 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.

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 počítačových cvičení

  • Seznámení se s CAD návrhovými systémy. Modelování vzorových příkladů zadaných učitelem.
  • Modelování samostatně navržených logických sítí.

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
Pozkouška2020-06-15 A112 A113 D0206 D0207 D105 E104 E105 E112 G108 G202 M103 M104 17:0020:50 1BIA 1BIB 2BIA 2BIB řádná
Útpřednáška2020-06-23 L304 12:0013:50Reklamace řádné zkoušky
Stzkouška2020-06-03 A112 A113 D0206 D0207 D105 E104 E105 E112 G202 M103 M104 13:0015:50 1BIA 1BIB 2BIA 2BIB předtermín
Stzkouška2020-07-08 E104 E105 15:0016:50 1BIA 1BIB 2. oprava
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
Čtostatní2020-06-18 L304 16:0017:50reklamace předtermínu
Čtcvičenívýuky D105 17:0017:50 1BIB 2BIA 2BIB xx 30 - 44
zkouška2020-06-26 D0206 D0207 D105 09:0010:50 1BIA 1BIB 2BIA 2BIB 1. oprava
přednáška2020-04-24 D0206 D0207 D105 10:0012:50 1BIA 1BIB 2BIA 2BIB xx
zkouška2020-06-26 D0206 D0207 D105 11:0012:50 1BIA 1BIB 2BIA 2BIB 1. oprava
cvičení2020-04-24 D0206 D0207 D105 13:0013:50 1BIA 1BIB 2BIA 2BIB xx 10 - 29 30 - 44

Zařazení předmětu ve studijních plánech

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