Návrh číslicových systémů INC - Studijní opora - Řešené a neřešené příklady
Studijní materiál32 s. / 1. roč. / pdf
1 Úvod a motivaceTento text je součástí studijní opory pro kurz Návrh číslicových systémů, který je vyučován v prvním ročníku bakalářského studijního programu Informační technologie na Fakultě informačních technologií VUT v Brně.Cílem textu je poskytnout studentům sadu příkladů, které jim pomohou ověřit a prohloubit znalosti získané v průběhu kurzu.Text je rozčleněn do kapitol, které obsahují řešené i neřešené příklady týkající se určité problematiky studované v kurzu. Na začátku každé kapitoly ...
|
|
1,2 |
3x |
|
Návrh číslicových systémů (INC) - Kombinační obvody
Prezentace88 s. / 1. roč. / pdf
• Hierarchicky uspořádaný obvod, ve kterém jednotlivé komponenty zpracovávají a mezi sebou komunikují informaci reprezentovanou v binární podobě (log. úrovně)• Každá komponenta má kombinační chování• Vstup každé komponenty je připojen pouze k jednomu výstupu předchozí komponenty nebo zdroji log. „0“ či „1“• Výstupy nelze spojovat• Pozn.: Pouze v případě tzv. montážní logiky se spojením výstupů hradel (např. s tzv. otevřeným kolektorem) realizují log. funkce - viz dále• Struktura neobsahuje cykly...
|
|
2,7 |
0x |
|
Návrh číslicových systémů (INC) - Sekvenční obvody
Prezentace60 s. / 1. roč. / pdf
Struktura synchronního sekvenčního obvodu• Finite State Machine (FSM)• Paměť současného stavu - klopné obvody (KO) • KO jsou citlivé na hranu hodinového signálu (Clock) • KO lze asynchronně (nezávisle na Clock) nastavit (např. signálem Preset) či nulovat (např. Clear) - počáteční stav (q0) • Alternativně může být účelné uvést automat do počátečního stavu q0 i synchronně - signálem „synchronní reset“ se vnutí přechodové funkci, aby (na základě aktivní hrany hodin) generovala stav q0Kódování stavů...
|
|
1,1 |
3x |
|
Návrh číslicových systémů (INC) - Binární čísla
Prezentace45 s. / 1. roč. / pdf
•
Číselné soustavy • Čísla se skládají z uspořádané množiny symbolů (číslice) • Relace mezi čísly definované pro jednotlivé aritmetické operace (sčítání, odčítání, násobení, dělení, atd.)• Základ či báze (anglicky radix) číselné soustavy definuje • Maximální počet číslic, které máme v dané soustavě k dispozici• Mezi číselné soustavy nejčastěji používané patří • Soustava desítková (dekadická, r = 10) • Dvojková (binární, r = 2 ) • Osmičková (oktalová, r = 8) • Šestnáctková (hexadecimální, r = 16...
|
|
0,5 |
0x |
|
Návrh číslicových systémů (INC) - Klopné obvody
Přednášky55 s. / 1. roč. / pdf
Kombinační a sekvenční log. obvody•Kombinační obvod•Hodnoty vektoru výstupních proměnných Y jsou (pouze) funkcí hodnot vektoru vstupních proměnných X•Sekvenční obvod•Hodnoty vektoru výstupních proměnných Y závisí na současných i minulých hodnotách (vnitřní vektor) vstupního vektoru X - obvod má paměť•Paměť - pamatuje si vektor vnitřního (současného) stavu Q (qi, Present State - PS)•Přechodová funkce - generuje vektor P následujícího stavu (qi+1, Next State - NS)Sekvenční obvody: Paměť•Paměť v se...
|
|
1,4 |
0x |
|
Návrh číslicových systémů (INC) - Minimalizace
Prezentace33 s. / 1. roč. / pdf
• Optimalizace číslicových obvodů podle různých kritérií • Typicky minimalizace kriteriální funkce• Kritéria minimalizace • Velikost obvodu (počet hradel, plocha na čipu) • Zpoždění obvodu (rychlost, výkonnost) • Počet proměnných (počet vodičů) • Příkon, atd.• Model (reprezentace) logické funkce • Výraz, tabulka, graf, mapa, Vennův diagram• Metody • Algebraické, mapové, Quine-McCluskey + Petrickova funkce, Espresso, …• Zvýrazněny jsou stavy, ve kterých jsou pravdivostní hodnoty funkce F(x,y,z) r...
|
|
0,7 |
2x |
|
Návrh číslicových systémů (INC) - Technologie
Prezentace52 s. / 1. roč. / pdf
Elektrické vlastnosti log. členů• Logické úrovně • Log. členy jsou konstruovány tak, aby byly za normálních podmínek (teplota, napájecí napětí, rušení, atd.) schopny generovat log. úrovně v jistém intervalu hodnot a též rozlišovat log. úrovně v určitém rozmezí hodnot• Odolnost proti rušení (DC Noise Margins) • Je zajištěna v určitém rozmezí tak, že log. člen je schopen akceptovat větší rozptyl vstupních hodnot log. úrovní, než jaký generuje na výstupu • Rušení může být generováno např. kosmickým...
|
|
1,2 |
0x |
|
Návrh číslicových systémů (INC) - Systémy
Prezentace29 s. / 1. roč. / pdf
•
Pouze pro čtení (Read-Only Memory - ROM) • Programované maskou ve výrobě (Mask-Programmable ROM) • Jednorázově programovatelné uživatelem (Programmable ROM)• Pro omezený počet zápisů a neomezené čtení • Elektricky mazatelné a programovatelné • Existuje řada verzí - EPROM, EEPROM, FLASH (NAND, NOR)…• Pro neomezený zápis a čtení (Read-Write Memory RWM) • Se sekvenčním přístupem • Zásobník (Last-In First-Out - LIFO) • Fronta (First-In First-Out - FIFO) • S náhodným přístupem (Random Access Memor...
|
|
2,7 |
0x |
|
Návrh číslicových systémů (INC) - Úvod
Prezentace52 s. / 1. roč. / pdf
Návrh číslicových systémů: Historie•1822 (Ch. Babbage)•Poznání, že informace mohou být reprezentovány čísly•1854 (G. Boole)•Formuloval matematický aparát umožňující efektivní práci s dvoustavovými (binárními, 0 a 1) funkcemi, výrazy a jejich algebrou•Umožňuje systematický návrh a optimalizaci základních stavebních prvků číslicových systémů - tzv. logických obvodů•1904 (E. V. Huntington)•Rozvinutí a doplnění Booleovy algebry•1938 (C. E. Shannon)•Využití Booleovy algebry pro návrh logických obvodů...
|
|
0,9 |
0x |
|
Návrh číslicových systémů - studijní opora
Studijní materiál32 s. / 1. roč. / pdf
1 Úvod a motivaceTento text je součástí studijní opory pro kurz Návrh číslicových systémů, který je vyučován v prvním ročníku bakalářského studijního programu Informační technologie na Fakultě informačních technologií VUT v Brně.Cílem textu je poskytnout studentům sadu příkladů, které jim pomohou ověřit a prohloubit znalosti získané v průběhu kurzu.Text je rozčleněn do kapitol, které obsahují řešené i neřešené příklady týkající se určité problematiky studované v kurzu. Na začátku každé kapitoly ...
|
|
0,9 |
0x |
|
Jazyk VHDL - prezentace
Prezentace35 s. / 1. roč. / pdf
Jak popsat číslicový obvod?• Slovně- slovní vyjádření toho co má obvod dělat je pro člověka přirozené, avšakvyrobit podle něj obvod není možné• Matematicky- v současné době neexistují nástroje, které by umožnily automatizovaně bez úzké asistence člověka - návrháře fyzickou implementaci• Graficky pomocí schématu- funkčních bloky a jejich propojení- pro velké obvody pracné a nepřehledné• Programovacím jazykem- lze vytvořit popis chování obvodu v programovacím jazykuPopis číslicových obvodů• Grafic...
|
|
0,6 |
0x |
|
Návrh číslicových systémů (INC) - Technologie FPGA
Prezentace53 s. / 1. roč. / pdf
Úvod• Běžné procesory nepokrývají výkonnostní požadavky řady aplikací • Počítačové sítě, počítačová grafika, vědecké výpočty a další• Technologie FPGA a ASIC mohou být vhodnou alternativouKompromis mezi flexibilitou a výkonemFlexibilita - v kolika aplikacích je možné danou technologii použít Výkon - porovnání rychlosti aplikací na různých technologiích Nové technologie zvyšují rychlost FPGA čipů. Snižuje se počet aplikací, které je nutné řešit pomocí ASIC• Cena návrhu masky u ASIC obvodů se pro ...
|
|
1,2 |
0x |
|
Logická syntéza - prezentace
Prezentace18 s. / 1. roč. / pdf
• Syntéza: Automatická transformace mezi různými úrovněmi popisu- Transformace na jemnější popis s cílem vylepšit parametry zadané uživatelem: rychlost, spotřeba, rozměry, atd.- Splnění požadavků (constraints) specifikovaných uživatelem (perioda hodin, zpoždění propojovacích vodičů, atd.)• Rozpoznání prvků cílové technologie a jejich mapování do FPGA• Výsledkem procesu je konfigurační soubor pro FPGA• Vstup syntézy- Popis obvodu v některém z HDL jazyků- Knihovna prvků cílové technologie- Uživate...
|
|
0,3 |
0x |
|
Operační systémy - materiály ke cvičení
Studijní materiál23 s. / 1. roč. / pdf
Ve cvičeních z Operačních systémů se studenti seznamují se základy práce v systému UnLVLinux (programování v shellu) a se základy komunikace procesu. S danými problémy se studenti seznamují prostřednictvím projektů, které během semestru řeší. Tento dokument má sloužit pro lepší orientaci a základní seznámení s prací v Unixu.1. Základní pojmy a informaceUnix - víceuživatelský (multluser) a víceúlohový (mulntask) OSxterm - emulátor znakového terminálu pro X terminálshell - inlerprel příkazů (v DOS...
|
|
0,4 |
1x |
|
Výuková platforma FITkit
Prezentace73 s. / 1. roč. / pdf
Co je to FITkitFITkit- Hardwarová platforma obsahující - mikrokontroler, - programovatelné hradlové pole a - řadu běžně dostupných periferií.Koncept, cíle - HW platforma dostupná pro každého - Programování bez nutnosti vlastnit HW přípravky (postačí USB připojení) - Volně dostupné vývojové nástroje pro Windows i Linux (MSPGCC, Xilinx ISE, ModelSIM)Historie FITkitu2006 [vývoj firmware]- vyroben první prototyp, postupné oživování,- využití dostupných aplikací; slabá podpora v Linuxu- platforma se ...
|
|
2,2 |
1x |
|
Návrh číslicových systémů (INC) - Od algoritmu k čislicovému obvodu
Prezentace34 s. / 1. roč. / pdf
Co je to algoritmus?• Intuitivně •Postup, který nás dovede k řešení úlohy• Formálně •Přesně definovaná konečná posloupnost příkazů (kroků), jejichž prováděním pro každé přípustné vstupní hodnoty získáme po konečném počtu kroků odpovídající výstupní hodnoty [z kurzu Základy programování]• Algoritmus je sestaven na základně • Datových struktur - proměnné, záznamy, pole, lin. seznamy, apod. • Řídicích struktur - sekvence, podmínka, iteraceAlgoritmus implementovaný v software• Výpočet běží na univer...
|
|
0,3 |
0x |
|
Návrh číslicových systémů - projekt
Projekt12 s. / 1. roč. / pdf
Přístupový terminál•Přístupový terminál je jednoduché elektronické zařízení, které povoluje oprávněným uživatelům vstup do chráněných objektů.•Obvykle je složeno z klávesnice, LCD displeje a řídicí jednotky.•Každý uživatel musí před vstupem do objektu zadat na klávesnici přístupového terminálu aktivační kód a na jeho základě získá nebo nezíská přístup do objektu.Potřebné nástroje•Fitkit-možné zapůjčit ve fakultní knihovně•Software:-čtyři možnosti instalace/používání vývojových nástrojů1)instalac...
|
|
0,3 |
0x |
|
Návrh číslicových systémů - Projekt
Prezentace12 s. / 1. roč. / pdf
Přístupový terminál•Přístupový terminál je jednoduché elektronické zařízení, které povoluje oprávněným uživatelům vstup do chráněných objektů.•Obvykle je složeno z klávesnice, LCD displeje a řídící jednotky.•Každý uživatel musí před vstupem do objektu vyťukat na klávesnici přístupového terminálu aktivační kód a na jeho základě získá nebo nezíská přístup do objektu.Potřebné nástroje•Fitkit-možné zapůjčit ve fakultní knihovně•Software:-Xilinx ISE WebPack: Vývojové prostředí pro FPGA obvody-MSPGCC:...
|
|
0,2 |
1x |
|
Návrh číslicových systémů (INC) - Logické obvody
Prezentace63 s. / 1. roč. / pdf
1. Distributivní komplementární svaz • Obsahuje alespoň dva prvky2. Šestice (B, +, ·, ’, 0, 1)•„B” neprázdná množina s alespoň dvěma různými prvky•„+” logický součet (binární operace )•„∙” logický součin (binární operace)•„’ ” komplement (unární operace)•„0” nejmenší (nulový) prvek (infimum)•„1” největší (jedničkový) prvek (supremum)•Definuje množinu prvků, množinu operátorů, axiomy (postuláty) a teorémy (věty)•Dvouhodnotová Booleova algebra•Axiomy a teorémy Booleovy algebry (1854) jsou definová...
|
|
1,0 |
0x |
|