SMD033 Digitalteknik. Digitalteknik F1 bild 1

Relevanta dokument
Digital- och datorteknik

Digitalteknik F2. Digitalteknik F2 bild 1

Quine McCluskys algoritm

Grundläggande Datorteknik Digital- och datorteknik

Digital Design IE1204

EDA451 - Digital och Datorteknik 2010/2011. EDA Digital och Datorteknik 2010/2011

Laboration D181. ELEKTRONIK Digitalteknik. Kombinatoriska kretsar, HCMOS v 2.1

Laborationshandledning

F5 Introduktion till digitalteknik

Styrteknik: Grundläggande logiska funktioner D2:1

Tentamen i Digitalteknik, EITF65

IE1205 Digital Design. F2 : Logiska Grindar och Kretsar, Boolesk Algebra. Fredrik Jonsson KTH/ICT/ES

F5 Introduktion till digitalteknik

Digitalteknik syntes Arne Linde 2012

Definition av kombinatorisk logik Olika sätt att representera kombinatorisk logik Minimering av logiska uttryck

Kap. 7 Logik och boolesk algebra

Digital Design IE1204

Digitalteknik F9. Automater Minneselement. Digitalteknik F9 bild 1

Sanningstabell. En logisk funktion kan också beskrivas genom en sanningstabell (truth table) 1 står för sann (true) 0 står för falsk (false)

Tenta i Digitalteknik

Digitalteknik F4. NOR-labben. Digitalteknik F1b bild 1

Digital- och datorteknik

Digital- och datorteknik

Moment 2 - Digital elektronik. Föreläsning 1 Binära tal och logiska grindar

Tentamen i IE1204/5 Digital Design onsdagen den 5/

Tenta i Digitalteknik

EDA Digital och Datorteknik 2009/2010

Digital elektronik CL0090

Switch. En switch har två lägen. Sluten/Till (Closed/On) Öppen/Från (Open/Off) Sluten. Öppen. Symbol. William Sandqvist

Digitala system EDI610 Elektro- och informationsteknik

Övningshäfte 6: 2. Alla formler är inte oberoende av varandra. Försök att härleda ett par av de formler du fann ur några av de övriga.

IE1204 Digital Design

Repetition TSIU05 Digitalteknik Di/EL. Michael Josefsson

Tentamen i TTIT07 Diskreta Strukturer

EDA Digital och Datorteknik 2010/2011

IE1204/IE1205 Digital Design

Diskreta Linjära System och Skiftregister

Tentamen i IE1204/5 Digital Design onsdagen den 5/

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.1

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

DIGITALTEKNIK I. Laboration DE1. Kombinatoriska nät och kretsar

Lösningsförslag till tentamen i Digitalteknik, TSEA22

Facit till övningsuppgifter Kapitel 4 Kombinatoriska nät Rita in funktionen i ett Karnaughdiagram och minimera

Digitalteknik EIT020. Lecture 15: Design av digitala kretsar

TSEA22 Digitalteknik 2019!

Tentamen. TSEA22 Digitalteknik 5 juni, 2015, kl

Grundläggande digitalteknik

T1-modulen Lektionerna Radioamatörkurs OH6AG OH6AG. Bearbetning och översättning: Thomas Anderssén, OH6NT Heikki Lahtivirta, OH2LH

Switchnätsalgebra. Negation, ICKE NOT-grind (Inverterare) Konjunktion, OCH AND-grind. Disjunktion, ELLER OR-grind

Tentamen i Digital Design

Hambley avsnitt 12.7 (7.3 för den som vill läsa lite mer om grindar) sann 1 falsk 0

Sekvensnät i VHDL del 2

Studiehandledning. Digitalkonstruktion 5p

IE1205 Digital Design: F4 : Karnaugh-diagrammet, två- och fler-nivå minimering

Digital- och datorteknik

Digital- och datorteknik

Digital- och datorteknik

Kombinationskretsar. Föreläsning 4 Digitalteknik Mattias Krysander Institutionen för systemteknik

Tenta i Digitalteknik

Tenta i Digitalteknik

Laboration i digitalteknik Introduktion till digitalteknik

Laboration D151. Kombinatoriska kretsar, HCMOS. Namn: Datum: Epostadr: Kurs:

Logik. Boolesk algebra. Logik. Operationer. Boolesk algebra

SEKVENSKRETSAR. Innehåll

DIGITALTEKNIK. Laboration D173. Grundläggande digital logik

Struktur: Elektroteknik A. Digitalteknik 3p, vt 01. F1: Introduktion. Motivation och målsättning för kurserna i digital elektronik

Exempel på tentamensfrågor Digitalteknik

DIGITALTEKNIK. Laboration D161. Kombinatoriska kretsar och nät

Tentamen i Digitalteknik, EIT020

Digital- och datorteknik

IE1205 Digital Design: F10: Synkrona tillståndsautomater del 2

Digital Design IE1204

F1: Introduktion Digitalkonstruktion II, 4p. Digital IC konstruktion. Integrerad krets. System. Algorithm - Architecture. Arithmetic X 2.

Mintermer. SP-form med tre mintermer. William Sandqvist

DIGITALTEKNIK. Laboration D164. Logiska funktioner med mikroprocessor Kombinatoriska funktioner med PIC16F84 Sekvensfunktioner med PIC16F84

Gausselimination fungerar alltid, till skillnad från mer speciella metoder.

Sekvensnät Som Du kommer ihåg

Digital och Datorteknik

Digital elektronik CL0090

Tentamen med lösningar för IE1204/5 Digital Design Torsdag 15/

LMA033/LMA515. Fredrik Lindgren. 4 september 2013

Tentamen i Digitalteknik TSEA22

Tentamen i IE1204/5 Digital Design Torsdag 29/

Tenta i Digitalteknik

Digital Design IE1204

Introduktion till syntesverktyget Altera Max+PlusII

Grindar och transistorer

DIGITALA TAL OCH BOOLESK ALGEBRA

Tenta i Digitalteknik

Ett minneselements egenskaper. F10: Minneselement. Latch. SR-latch. Innehåll:

IE1205 Digital Design: F9: Synkrona tillståndsautomater

Tentamen med lösningar i IE1204/5 Digital Design Torsdag 29/

Tentamen. EDA432 Digital- och datorteknik, It DIT790 Digital- och datorteknik, GU. Onsdag 12 Januari 2011, kl

Lösningförslag till Exempel på tentamensfrågor Digitalteknik I.

Tentamen i Digitalteknik 5p

IE1204 Digital Design

Tentamen i EDA320 Digitalteknik för D2

Inledning. Kapitel 0. Det finns tre typer av regler- och styrproblem

Institutionen för systemteknik, ISY, LiTH. Tentamen i. Tid: kl

Tentamen med lösningar i IE1204/5 Digital Design Måndag 27/

Transkript:

SMD033 Digitalteknik Digitalteknik F1 bild 1

Vi som undervisar Anders Hansson A3209 91 230 aha@sm.luth.se Digitalteknik F1 bild 2

Registrering Registrering via email till diglabs@luth.se Digitalteknik F1 bild 3

Kursuppläggning Föreläsningar 15 st Övningar 3 st Laboration 2 st Konstruktionsuppgift 2 st Digitalteknik F1 bild 4

Litteratur Huvudtext: Wakerly: Digital design, Principles and practices Prentice Hall 0-13-059973-5 Kompletterande kursmaterial: LuTH: Laborationer/konstruktionsuppgifter LuTH: Manualer till datorverktyg etc Information under kursens gång: http://www.sm.luth.se:80/csee/courses/smd033/ (sätt ett bokmärke på den sidan!) Digitalteknik F1 bild 5

Var används digitalteknik? Styrning / övervakning av apparater : Diskmaskiner TV / Video Trafikljus Bilmotorer Räknande apparater (databeh. system): Kalkylatorer Datorer Telefoner Digitalteknik F1 bild 6

Karaktäristiskt: Information som hanteras kodas med symbolerna 1 och 0. Talsystem och koder Digitalteknik F1 bild 7

Några begrepp: Insignaler Utsignaler Digital funktion ƒ Digitalteknik F1 bild 8

Kombinatoriska kretsar Utsignalerna beror endast av insignalerna: Insignaler Utsignaler Digital funktion ƒ Digitalteknik F1 bild 9

Sekventiella kretsar Utsignalerna beror av insignal och gammalt tillstånd: Insignaler Utsignaler Digital funktion ƒ ( ) Minneselement M Synk Digitalteknik F1 bild 10

Komponenter Grindar Vippor MSI-kretsar Kombinatoriska adderare multiplexer jämförare Sekventiella räknare register Programmerbara kretsar Digitalteknik F1 bild 11

Arbetssätt och verktyg Arbetssätt/ verktyg Manuella metoder Datorbaserade metoder Boolesk algebra Karnaughdiagram Tillståndstabeller och -diagram Simulering Prototypuppkoppling Secifikationsspråk Optimeringsprogram Kretsgenerering Digitalteknik F1 bild 12

Kombinatoriska kretsar Att beskriva funktionen hos en kombinatorisk krets: Funktionstabell: Alla kombinationer av in- och utsignaler skrivs upp systematiskt. Logikekvationer: Funktionen beskrivs med hjälp av Boolesk algebra. Logikschema: Funktionen beskrivs med hjälp av symboler för enklare kretsar. Designspråk: Funktionen beskrivs med ett formellt språk. Alla beskrivningar av en given krets är ekvivalenta. Digitalteknik F1 bild 13

Funktionstabell Insignaler 3 2 rader 3 insignaler > 8 möjliga komb. 1 utsignal 8 > 2 möjliga komb. A B C ƒ 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 Utsignal(er) Digitalteknik F1 bild 14

Logikschema A 1 & B 1 & 1 ƒ C 1 & Digitalteknik F1 bild 15

Logikekvationer ƒ = A BC + A BC + AB C Digitalteknik F1 bild 16

Designspråk module combinatorial_function Input pins A, B,C pin 1,2,3; output pins ƒ pin 4; equations ƒ = /A*B*/C + /A*B*C + A*/B*C; end combinatorial_function Digitalteknik F1 bild 17

Boolesk algebra En algebra (system med räkneregler, funktionsvärden etc) som lämpar sig för digitalteknik. Vi kan använda Boolesk algebra för att: beskriva Booleska (digitala) funktioner. skriva om Booleska funktioner till en mer ändamålsenlig form. förstå den teoretiska grunden för det som görs dolt i datorprogram för digital konstruktion Digitalteknik F1 bild 18

Boolesk algebra Det formella regelsystem (den matematik) som används för att beskriva och bearbeta digitala funktioner. Bygger på Axiom (postulat) Härledda satser som kan bevisas m h a axiomen m h a perfekt induktion Digitalteknik F1 bild 19

Boolesk algebra axiom Två element, 0 och 1. Två operationer, och (* och +) som satisfierar: x * 0 = 0 x + 1 = 1 begränsningar x * 1 = x x + 0 = x x * y = y * x x + y = y + x kommutativa lagar x * (y + z) = x * y + x * z distributiva x + y * z = (x + y) * (x + z) lagar 0 = 1 1 = 0 invers Digitalteknik F1 bild 20

Boolesk algebra några satser (x + y) + z = x + (y + z) associativa (x * y) * z = x * (y * z) lagar (x + y) = x * y demorgans (x * y) = x + y lagar x + x * y = x x * (x + y) = x absorbtion x + x = 1 x * x = 0 komplement x * y + x * z = x * y + x * z + y * z (x + y)*(x + z) = (x + y)*(x + z)*(y + z) konsensus Digitalteknik F1 bild 21

Disjunktiv normalform A B C ƒ 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 Rader där ƒ = 1: ABC = 0 1 0; 0 1 1; 1 0 1 Motsvarande Booleska uttryck kallas mintermer: A BC A BC AB C Den fullständiga funktionen ges på disjunktiv normalform (summa av produkter): ƒ(abc) = A BC + A BC + AB C Alla insignaler återfinns i samtliga termer! Digitalteknik F1 bild 22

Konjunktiv normalform A B C ƒ 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 Rader där ƒ = 0: ABC = 0 0 0; 0 0 1; 1 0 0; 1 1 0; 1 1 1 Motsvarande Booleska uttryck kallas maxtermer: (A + B + C) (A + B + C ) (A + B + C) (A + B + C) (A + B + C ) Den fullständiga funktionen ges på konjunktiv normalform (produkt av summor): ƒ(abc) = (A + B + C) * (A + B + C ) * (A + B + C) * (A + B + C) * (A + B + C ) Digitalteknik F1 bild 23

Normalformer De disjunktiva och konjunktiva normalformerna består av fullständiga minrespektive maxtermer. Alternativa (kortare) skrivsätt: ƒ(abc) = (2,3,5) ƒ(abc) = (0,1,4,6,7) Digitalteknik F1 bild 24

Normalformer och logiksymboler A BC > A B C & A+B+C > A+B+C > A B C A B C 1 1 A BC > A B C & 1 ƒ A +B+C > A B C 1 & ƒ AB C > A B C & A +B +C > A +B +C > A B C A B C 1 1 A 1 A B 1 B C 1 C Digitalteknik F1 bild 25

Logiksymboler A B and or nand nor xor 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 & 1 & 1 =1 Digitalteknik F1 bild 26

demorgans lagar demorgans lagar gör det möjligt att växla mellan AND- och OR-funktioner: (ab) = a + b > & = 1 (a+b) = a b > 1 = & Digitalteknik F1 bild 27

demorgan exempel 1 ƒ = abc + a bc ƒ = (abc + a bc) ƒ = ((abc ) (a bc) ) a b c a b c & & = 1 ƒ ƒ = ƒ = ((abc ) (a bc) ) a b c a b c & & & ƒ Digitalteknik F1 bild 28

demorgan exempel 2 Funktionstabell: ABCD ƒ 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 ƒ = a b cd + a bc d + ab c d + abcd ƒ = (a b cd + a bc d + ab c d + abcd ) ƒ = (a b cd ) * (a bc d ) * (ab c d) * (abcd ) ƒ = ((a b cd ) * (a bc d ) * (ab c d) * (abcd ) ) Vår disjunktiva normalform har transformerats till ett uttryck på nand-nand-form. Digitalteknik F1 bild 29

demorgan exempel 3 Funktionstabell: ABCD ƒ 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 ƒ = (a+b+c +d ) * (a+b +c+d) * (a+b +c +d ) * (a +b +c+d ) ƒ = ((a+b+c +d ) * (a+b +c+d) * (a+b +c +d ) * (a +b +c+d )) ƒ = (a+b+c +d ) + (a+b +c+d) + (a+b +c +d ) + (a +b +c+d ) ƒ = ((a+b+c +d ) + (a+b +c+d) + (a+b +c +d ) + (a +b +c+d ) ) Vår konjunktiva normalform har transformerats till ett uttryck på nor-nor-form. Digitalteknik F1 bild 30

Konstruktionsuppgifter... 1. NOR-labben: Du (ni) skall skriva ett program som givet en godtycklig funktionstabell implementerar funktionen med endast 2-ingångars NOR-grindar. 2. Multiplikatorn Du skall konstruera en krets som utför multiplikation på två 16-bitars tal. Det handlar om en sekventiell multiplikator som utför operationen i flera steg. Du kommer att använda ett grafiskt konstruktionshjälpmedel, GRTL Digitalteknik F1 bild 31