Reti logiche A - (5 cfu)

Finalità

Fornire le basi culturali per l’analisi e la progettazione di sistemi digitali sincroni. Il corso presenterà sia le metodologie tradizionali, sia tecniche di ottimizzazione di tipo algoritmico/euristico, tipicamente presenti nei flussi di progettazione legati agli ambienti CAD di Design Automation per uso industriale.

Programma

Introduzione ai sistemi digitali
Evoluzione delle tecnologie elettroniche, finalità e limiti dei sistemi digitali sincroni

Reti combinatorie
1 - Richiami: Espressioni canoniche e generali; Analisi e sintesi di funzioni completamente specificate mediante mappe di Karnaugh.
2 - Estensione delle tecniche di analisi e sintesi per reti combinatorie a due livelli: Funzioni incompletamente specificate. Reti a più uscite (metodo degli implicanti/implicati primi multipli). Analisi e sintesi di reti a NAND e a NOR.
3 - Strumenti CAD per la sintesi di reti combinatorie: Algoritmo di Quine-McCluskey. Espresso. Simulazione logica.
4 - Reti a più livelli e progettazione con moduli integrati: Fattorizzazione e scomposizione di espressioni. Progettazione mediante composizione di moduli combinatori MSI e LSI.
5 - Logiche programmabili (PLA, PAL).
6 - Circuiti combinatori dedicati: Circuiti aritmetici (sommatore, comparatore, ALU). Convertitori di codice. Circuiti per controllo di parità e codice di Hamming. Circuiti a EXOR.
7 - Fenomeni transitori nelle reti combinatorie: alee statiche e dinamiche.

Reti sequenziali sincrone
1 - Modelli di Mealy e di Moore. Analisi di circuiti logici elementari con ritardi e retroazione. Funzionamento in modo fondamentale.
2 - Reti per la memorizzazione dello stato: Latch SR e D; Flip-Flop D, JK e T. Problemi di temporizzazione.
3 - Automi a stati finiti: Strumenti di definizione dell'automa (diagramma degli stati, tabelle di flusso e linguaggi di descrizione). Minimizzazione degli stati.
4 - Procedimenti di analisi e di sintesi delle reti sequenziali sincrone: Codifica degli stati. Marcatura dello stato con diversi tipi di elementi di ritardo.
5 - Comandi di Preset e Clear nei Flip-Flop sincroni. Reti con ingressi asincroni o impulsivi.
6 - Progettazione di contatori binari, contatori Johnson, registri paralleli e seriali.
7 - Logiche programmabili sequenziali (FPGA).

Analisi e sintesi di sistemi complessi.
1 - Progettazione di reti sequenziali con moduli integrati (registri, contatori, registri a scorrimento).
2 - Suddivisione tra parte di controllo e datapath.
3 - Cenni al pipelining.
4 - Cenni ai formalismi per la descrizione dell’hardware.

Attività d'esercitazione

Le esercitazioni hanno lo scopo di familiarizzare lo studente con le problematiche di analisi delle specifiche di progetto e nel contempo acquisire padronanza delle tecniche di analisi e sintesi di circuiti combinatori e sequenziali.

Modalità d'esame

Due prove intermedie (modo suggerito) oppure una prova scritta complessiva. Gli scritti contengono sia esercizi sia domande di teoria. La prova orale è facoltativa e riservata solo a chi ha superato sufficientemente lo scritto.

Propedeuticità

Fondamenti di informatica B (consigliata)

Testi consigliati

Dispense e copie delle trasparenze presentate a lezione (reperibili sul sito web)
Uno tra i seguenti libri di testo:
M.M. Mano, C. R. Kime, Reti Logiche, Addison-Wesley/Pearson Education Italia, 2002.
M.M. Mano, Digital Design, 3/e, Prentice Hall, 2002.

Testi d'approfondimento

R.H. Katz, Contemporary Logic Design, 1st Edition, 1994, Addison Wesley
R. Laschi, Reti Logiche, Esculapio, Bologna, 1994
G. de Micheli, Synthesis and Optimization of Digital Circuits, McGraw-Hill, 1994

Ultimo aggiornamento: 09-11-2003

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