Λογική Σχεδίαση

Γενικού Υποβάθρου

1. Κατανόηση των βασικών και προχωρημένων εννοιών, συναρτήσεων, κυκλωμάτων, δια-τάξεων και συστημάτων που περιγράφονται στην ενότητα "Περιεχόμενο μαθήματος". 2. Στη συνέχεια, η σχεδίαση μικρών πρακτικών ψηφιακών διατάξεων, γνωστών από την καθημερινότητα και τη βιομηχανία, όπως το ψηφιακό ρολόι και το ξυπνητήρι με ραδιόφωνο, το κύκλωμα οργάνωσης σειράς προτεραιότητας πελατών σε τράπεζες, του ελέγχου πρόσβασης (πόρτας) με κωδικό και με συναγερμό, του ελέγχου στροφών κινητήρων, τα κυκλώματα αριθμομηχανών για άθροιση αριθμών, πολλαπλασιασμό και διαίρεση τους, της μετάδοσης δορυφορικών δεδομένων και κινητής τηλεφωνίας με διόρθωση σφαλμά-των από παρεμβολές και θερμικό ή και ηλεκτρομαγνητικό θόρυβο, και πολλά άλλα.

ΘΕΩΡΙΑ:
Συστήματα Αριθμών, μετατροπές μεταξύ αριθμητικών συστημάτων, πράξεις, αρνητικοί αριθμοί, κώδικες ανίχνευσης και διόρθωσης σφαλμάτων. Αλγεβρα Boole, αξιώματα και θεωρήματα, συναρτήσεις και οι κανονικές μορφές τους. Ελαχιστοποίηση λογικών συναρτήσεων, Πίνακες Karnaugh, αλγόριθμος Quine-McCluskey. Λογικές Πύλες BUF, NOT, AND, OR, NAND, NOR, EXOR, πύλες 3-καταστάσεων. Κυκλώματα FF (Flip-Flop), τύποι SR-, JK-, D- και T-FF, Master-Slave JK-FF. Χρονοκυκλώματα. Απαριθμητές, ασύγχρονοι και σύγχρονοι. Καταχωρητές, PIPO, SIPO, PISO, SISO, FIFO. Κωδικοποιητές και αποκωδικοποιητές. Πολυπλέκτες και αποπολυπλέκτες. Μνήμες RAM και ROM/PROM, βασική αρχιτεκτονική, σήματα ελέγχου κατά την εγγραφή και ανάγνωση δεδομένων, καταχωρητές μνήμης στο υπολογιστικό σύστημα. Αριθμητικά Κυκλώματα, αθροιστές, πολλαπλασιαστές, Αριθμητική-Λογική Μονάδα ALU, συγκριτές αριθμών. Γράφοι Αριθμητικών Υπολογισμών και τα αντίστοιχα τους κυκλώματα. Κυκλώματα RTL (Register-Transfer Level) και DSP (Digital Signal Processing - κατατοπιστικά, πολύ γενικά). Διάδρομος BUS, υπολογισμός γράφου, χρόνο-πολυπλεξία TDM σε διάταξη BUS (Time-Division Multiplexing), εκτίμηση χρόνου υπολογισμών. Αρχιτεκτονική Crossbar. Διαδρομή Δεδομένων (Data Path) και Διαδρομή Ελέγχου (Control Path). Βασική Υπολογιστική Μηχανή, τράπεζα καταχωρητών (register bank) και αρχείο καταχωρητών (register file), υπολογιστικός πυρήνας (core), επεξεργαστής (processor), ελεγχτής (controller), υπολογιστής (computer), προγραμματιζόμενος λογικός ελεγχτής PLC (Programmable Logic Controller).

ΑΣΚΗΣΕΙΣ:
1. Ασκήσεις επάνω στην κλασική λογική σχεδίαση (το πρώτο μέρος της θεωρίας). 2. Σχεδίαση απλών υπολογιστικών διατάξεων Διαδρομής Δεδομένων και Διαδρομής Ελέγχου.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ:
1. Λογικές Πύλες. 2. Μονοσταθής και Ασταθής Πολυδονητής με το Χρονοκύκλωμα 555. 3. Flip-Flops και ασύγχρονοι απαριθμητές. 4. Σύγχρονοι απαριθμητές, Κωδικοποιητής BCD σε LED 7-τμημάτων, Πολυπλέκτες.

17-06-2018