Progettazione di sistemi digitali - Prof.ssa Massini

Argomenti delle lezioni svolte nell'anno accademico 2009-2010

Lezione 29 settembre 2009 Benvenuto ed introduzione al corso.

Lezione 2 ottobre 2009 Rappresentazione dell'informazione, definizione di codice e di codifica, codifiche ridondanti e ambigue, requisiti di una codifica. Definizione e proprietà dei sistemi di numerazione posizionali, sistema binario. Conversioni di base per i numeri naturali: conversioni da decimale a base b, conversioni da base b a decimale. Intervallo di rappresentazione in base b con un numero assegnato di cifre. Rappresentazione dei interi: rappresentazione in complemento a 2. Rappresentazione in complemento a due: intervallo di rappresentazione, procedura per trovare l'opposto di un numero. Addizione e sottrazione nella rappresentazione in complemento a due.

Lezione 6 ottobre 2009 Addizione e sottrazione nella rappresentazione in complemento a due. Rappresentazione in complemento a due: proprietà di estensione del segno. Conversioni di numeri razionali (numeri con la virgola): procedura di conversione da decimale a binario e da binario a decimale. Il problema della perdita di precisione nella conversione di base per i numeri razionali. Rappresentazione in virgola fissa e rappresentazione in virgola mobile. Le operazioni nella rappresentazione in virgola mobile. Decimali codificati in binario (BCD), codice ASCII. Bit di parità.

Esercitazione 9 ottobre 2009

Lezione 13 ottobre 2009 Codici per il controllo dell'errore: il codice a controllo di parità. Codice Gray. Codice 2-su-5. Definizione di algebra di commutazione o booleana. Assiomi (associatività, commutatività, distributività, elemento neutro, complemento). Proprietà dell'algebra di commutazione (involuzione, idempotenza, elemento nullo, assorbimento, leggi di De Morgan). Variabili booleane e espressioni booleane. Espressione duale. Espressione complementare. Verifica di identità.

Lezione 16 ottobre 2009 Espressioni equivalenti. Funzioni di commutazione. Definizione di rete combinatoria. Relazione tra reti combinatorie ed espressioni booleane. Espressioni booleane in forma normale disgiuntiva o SOP (somma di prodotti). Trasformazione di espressioni in forma normale SOP. Forma canonica SOP. Procedura per la trasformazione di espressioni in forma canonica SOP.

Esercitazione 20 ottobre 2009

Lezione 23 ottobre 2009 Esempi di trasformazione di espressioni in forma canonica SOP. Mintermini. Relazione tra la tavola di verità di una funzione e la sua espressione in forma canonica SOP. Realizzazione di espressioni in forma SOP come circuiti AND-to-OR. Forma normale POS (prodotto di somme). Trasformazione di espressioni in forma normale POS. Maxtermine. Forma canonica POS. Procedura per la trasformazione di espressioni in forma canonica POS. Maxtermini. Relazione tra la tavola di verità di una funzione e la sua espressione in forma canonica POS. Realizzazione di espressioni in forma POS come circuiti OR-to-AND. Operatori NAND e NOR. Universalità di NAND e NOR: realizzazione degli operatori AND, OR e NOT con soli NAND e soli NOR.

Lezione 27 ottobre 2009 Realizzazione di una rete AND-to-OR con sole porte NAND e di una rete OR-to-AND con sole porte NOR. L'operatore XOR. Analisi di una rete combinatoria: procedimento ed esempi. Sintesi di una rete combinatoria: procedimento ed esempi. Introduzione alla minimizzazione. Criterio di ottimalità per reti combinatorie ed espressioni booleane.

Lezione 30 ottobre 2009 Definizione di mappa di Karnaugh. Rappresentazione di funzioni tramite mappe di Karnaugh. Mintermini e termini prodotto su mappe di Karnaugh.Procedura per ottenere un'espressione minimale SOP. Maxtermini e termini somma su mappe di Karnaugh. Procedura per ottenere un'espressione minimale POS. Funzioni non completamente definite, uso dei simboli don't care. Alcuni importanti moduli combinatori. Definizione di codificatore. Schema con matrice di OR. Definizione di decodificatore. Schema con matrice di AND. ROM: definizione. Uso della ROM per la realizzazione di funzioni di commutazione. PLA: definizione.

Lezione 3 novembre 2009 (dott. Melatti) PLA: definizione; uso della PLA per la realizzazione di funzioni di commutazione. Esercizi di preparazione all'esonero

Lezione 6 novembre 2009 Esercizi di preparazione all'esonero

Primo esonero - 10 novembre 2009

Lezione 17 novembre 2009 (dott. Melatti) Correzione esercizi d'esonero. Ripasso su codificatore, decodificatore, Rom e PLA. Transcodificatore, multiplexer e demultiplexer.

Lezione 20 novembre 2009 Multiplexer in senso stretto. Multiplexer selettore dati. Uso del multiplexer per la generazione di funzioni booleane. Demultiplexer in senso stretto. Demultiplexer decodificatore. Introduzione alle reti sequenziali: memorizzazione e feedback. Elementi di memoria elementari: latch SR. Comportamento in funzione dei valori degli ingressi s e r e tabella. Latch sincrono (gated latch): definizione e schema circuitale, latch sensibile al fronte di salita e al fronte di discesa del clock. Segnale orologio. Diagramma temporale. Diagrammi temporali per variabili ed elementi circuitali; ritardo. Flip-Flop D (delay): definizione, tabella di verità. Flip-Flop JK: definizione, tabella di verità. Flip-Flop T (toggle): definizione, tabella di verità.

Lezione 24 novembre 2009 (dott. Melatti) Esercizi sull'uso dei multiplexer. Automi a stati finiti. Automi a stati finiti con output: modello di Mealy e modello di Moore. Equivalenza tra automi. Osservazione sull'equivalenza tra automi di Mealy e di Moore. Descrizione del procedimento di analisi di reti sequenziali sincrone.

Lezione 27 novembre 2009 Analisi di reti sequenziali sincrone: procedimento (costruzione della tabella degli stati futuri; diagramma di stato (automa) di una rete sequenziale e di una macchina sequenziale; descrizione verbale). Esempio su rete rappresentante un contantore. Esempio su rete rappresentante un riconoscitore di sequenze. Diagramma temporale di un automa a fronte di una sequenza di ingresso data.

Lezione 4 dicembre 2009 Equivalenza tra stati di un automa. Equivalenza tra automi. Rappresentazione di automi tramite tabella. Procedimento per la trasformazione da automa di Mealy ad automa di Moore. Procedura di minimizzazione di automi: tabella delle implicazioni (tabella triangolare). Descrizione della procedura per la sintesi di reti sequenziali: diagramma di stato della macchina sequenziale, diagramma di stato della rete sequenziale (automa), minimizzazione dell'automa, tabella degli stati futuri, schema circuitale della rete sequenziale. Esempio: riconoscitore di sequenze con sovrapposizioni.

Esercitazione 11 dicembre 2009 (dott. Melatti) Esercizi su: minimizzazione di automi, sintesi di reti sequenziali (procedimento completo).

Lezione 15 dicembre 2009 (dott. Melatti) Esercizi di sintesi e di analisi di reti sequenziali. Registri di memorizzazione: tutte le combinazioni di caricamento e scaricamento parallelo e sequenziale. Registri con scorrimento a sinistra.

Lezione 18 dicembre 2009 Sintesi del contatore modulo 8. Diagramma temporale del contatore modulo 8. Contatori modulo 2**n. Contatore alla rovescia modulo 2**n. Contatore di impulsi provenienti da una linea x. Ingressi asincroni (PRE)SET e CLEAR per FF con clock. Contatori modulo k con k diverso da 2**n usando gli ingressi asincroni CLEAR dei Flip-Flop. Contatori preselezionabili (o prefissabili). Considerazioni sul trasferimento dell'informazione tra registri. Interconnessione tra registri. Le quattro modalità di connessione. Descrizione della modalità di interconnessione sorgente prefissata - destinazione prefissata (con porte AND e buffer tristate). Esercizio di esempio.

Lezione 8 gennaio 2010 Interconnessione tra registri: descrizione delle modalità di interconnessione: sorgente variabile - destinazione prefissata (Multiplexer), sorgente prefissata - destinazione variabile (decodificatore); sorgente variabile - destinazione variabile (mesh: caso di registri sorgente e destinazione distinti e caso registri sorgente e destinazione coincidenti); bus. (N.B. Per l'interconnessione tra registri consultare dispensa sull'interconnessione tra i testi consigliati). Comparatore aritmetico e progetto della cella comparatrice.

-- AnnalisaMassini - 29 Sep 2011