Detail předmětu

Návrh číslicových systémů

INC Ak. rok 2022/2023 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

Koordinátor předmětu

Jazyk výuky

česky, anglicky

Zakončení

zápočet+zkouška (písemná)

Rozsah

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

Bodové hodnocení

  • 55 bodů závěrečná zkouška
  • 25 bodů půlsemestrální test
  • 20 bodů 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.

Prerekvizity

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

  • Eysselt, M.: Logické systémy. Studijní opora, Učební text VUT Brno, vydáno 1980, 1985, 1990. Rozebráno: Lze si zapůjčovat v knihovnách v Brně, i na FIT.
  • Frištacký, N., Kolesár, M., Kolenička, J., Hlavatý, J.: Logické systémy. SNTL Praha, ALFA Bratislava, 1986.
  • Bolton, M.: Digital Systems Design with Programmable Logic. Addison-Wesley Publishing Company, Cornwall, GB, ISBN 0-201-14545-6, 1990.
  • 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.
  • Sasao, T.: SWITCHING THEORY FOR LOGIC SYNTHESIS (http://www.wkap.nl/prod/b/0-7923-8456-3). Kluwer Academic Publishers, Boston, USA, ISBN 0-7923-8456-3, 1999.
  • Sasao, T.: SWITCHING THEORY FOR LOGIC SYNTHESIS. Kluwer Academic Publishers, Boston, USA, ISBN 0-7923-8456-3, 1999.
  • Eysselt, M.: Vybrané příklady podporující návrh číslicových systémů (http://www.fit.vutbr.cz/research/view_pub.php?id=6968). Studijní opora, Učební text, FIT, 2002, 38 str. Tento text zapůjčuje autor ke kopírování. Zde je WWW verze (http://www.fit.vutbr.cz/~eysselt/inc/prikla01.htm) přístupná evidovaným studentům.
  • Eysselt, M.: Vybrané příklady podporující návrh číslicových systémů. Studijní opora, Učební text, FIT, 2002, 38 str. Tento text zapůjčuje autor ke kopírování. Zde je WWW verze přístupná evidovaným studentům.
  • Eysselt, M.: Logická a funkční schémata, výňatek z oborové normy ONT345553 (http://www.fit.vutbr.cz/research/view_pub.php?id=6967). Studijní opora, Učební text, FIT, 2002, 30 str. Tento text zapůjčuje autor ke kopírování. Zde je WWW verze (http://www.fit.vutbr.cz/~eysselt/inc/norma01.htm) přístupná evidovaným studentům.
  • Eysselt. M.: Funkční značky integrovaných obvodů, kreslení spojů (http://www.fit.vutbr.cz/research/view_pub.php?id=6969). Studijní opora, Učební text, FIT, 2002, 12 str. Tento učební text zapůjčuje autor ke kopírování. Zde je WWW verze (http://www.fit.vutbr.cz/~eysselt/inc/znacky01.htm) přístupná evidovaným studentům.
  • Eysselt, M.: Logická a funkční schémata, výňatek z oborové normy ONT345553. Studijní opora, Učební text, FIT, 2002, 30 str. Tento text zapůjčuje autor ke kopírování. Zde je WWW verze přístupná evidovaným studentům.
  • Eysselt. M.: Funkční značky integrovaných obvodů, kreslení spojů. Studijní opora, Učební text, FIT, 2002, 12 str. Tento učební text zapůjčuje autor ke kopírování. Zde je WWW verze přístupná evidovaným studentům.
  • Eysselt, M.: Digital Systems Design: Programmable Logic Devices. Studijní opora, Učební text, FIT VUT v Brně, 2003. Zde je WWW verze přístupná evidovaným studentům.
  • 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.
  • 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

  1. Binární čísla: reprezentace binárních čísel, binární aritmetické operace, kódy.
  2. Booleova algebra, reprezentace logických funkcí, algebraické formy, logické obvody.
  3. Minimalizace logických výrazů: Karnaghovy mapy, Quinův-McCluskeyho algoritmus, Petrickova funkce pokrytí. 
  4. Kreslení logických a funkčních schémat. Analýza činnosti logických sítí: souběh a hazard.
  5. Kombinační logické obvody: multiplexor, demultiplexor, dekodér, kodér.
  6. Kombinační logické obvody: komparátor, sčítačka, odčítačka, aritmetická a logická jednotka.
  7. Stavové automaty a jejich reprezentace. Klopné obvody.
  8. Sekvenční logické obvody: kódování stavů, optimalizace a implementace.
  9. Registry, čítače, posuvné registry, děličky kmitočtu.
  10. Jazyk VHDL, syntéza logických obvodů.
  11. Návrh jednoduchých číslicových obvodů: návrhové systémy, kroky návrhu.
  12. Programovatelné logické obvody.
  13. Technologie logických obvodů.

Osnova numerických cvičení

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

Osnova ostatní - projekty, práce

  1. 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.OdDoKapacitaPSKSkupInfo
Čt přednáška 1., 2., 3., 4. výuky D0206 D105 10:0012:509999 1BIA 2BIA 2BIB xx 10 - 29 Fučík
Čt přednáška 5., 6., 7., 8. výuky D0206 D105 10:0012:509999 1BIA 2BIA 2BIB xx 10 - 29 Kořenek
Čt přednáška 10., 11., 12., 13. výuky D0206 D105 10:0012:509999 1BIA 2BIA 2BIB xx 10 - 29 Matoušek
Čt přednáška 2023-04-06 D0206 D105 10:0012:509999 1BIA 2BIA 2BIB xx 10 - 29 Kořenek, Matoušek
Čt cvičení 2., 3., 6., 7., 10., 11. výuky D0206 D105 13:0013:509999 1BIA 2BIA 2BIB xx 10 - 29 Matoušek
Čt cvičení 4., 5., 8. výuky D0206 D105 13:0013:509999 1BIA 2BIA 2BIB xx 10 - 29 Kekely
Čt cvičení 9., 12., 13. výuky D0206 D105 13:0013:509999 1BIA 2BIA 2BIB xx 10 - 29
Čt cvičení 2023-02-09 D0206 D105 13:0013:509999 1BIA 2BIA 2BIB xx 10 - 29 Kořenek
Čt přednáška 1., 2., 3., 4. výuky D105 14:0016:509999 1BIB 2BIA 2BIB xx 30 - 49 Fučík
Čt přednáška 5., 6., 7., 8. výuky D105 14:0016:509999 1BIB 2BIA 2BIB xx 30 - 49 Kořenek
Čt přednáška 10., 11., 12., 13. výuky D105 14:0016:509999 1BIB 2BIA 2BIB xx 30 - 49 Matoušek
Čt přednáška 2023-04-06 D105 14:0016:509999 1BIB 2BIA 2BIB xx 30 - 49 Kořenek, Matoušek
Čt cvičení 2., 3., 6., 7., 10., 11. výuky D105 17:0017:509999 1BIB 2BIA 2BIB xx 30 - 49 Matoušek
Čt cvičení 4., 5., 8. výuky D105 17:0017:509999 1BIB 2BIA 2BIB xx 30 - 49 Kekely
Čt cvičení 9., 12., 13. výuky D105 17:0017:509999 1BIB 2BIA 2BIB xx 30 - 49
Čt cvičení 2023-02-09 D105 17:0017:509999 1BIB 2BIA 2BIB xx 30 - 49 Kořenek

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Nahoru