Ψηφιακή Σχεδίαση

ΘΕΩΡΙΑ Περιγραφή: Μετά την ολοκλήρωση του µαθήµατος ο φοιτητής θα έχει αποκτήσει τις απαραίτητες γνώσεις και δεξιότητες ώστε: • Να µπορεί να σχεδιάζει και να αναλύει απλά ψηφιακά κυκλώµατα. • Να προσοµοιώνει σε υπολογιστή ψηφιακά κυκλώµατα και να ελέγχει την συµπεριφορά τους µεταβάλλοντας διάφορες παραµέτρους ή/και αντι- καθιστώντας διάφορα στοιχεία του κυκλώµατος, ώστε να επιτύχει την καλύτερη δυνατή απόδοση. • Να επιλέγει τα κατάλληλα ηλεκτρονικά υλικά και να κατασκευάζει στο εργαστήριο απλά ψηφιακά κυκλώµατα που να επιτελούν συγκεκριµένες λειτουργίες. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ • Μια σειρά εργαστηριακών ασκήσεων θα καλύπτει το θεωρητικό τµήµα του µαθήµατος • Επίσης προβλέπεται προσοµοίωση ψηφιακών κυκλωµάτων σε Η/Υ µε τη χρήση ειδικών λογισµικών πακέτων προσοµοίωσης (SPICE) • Οι φοιτητές σε µικρές οµάδες θα σχεδιάζουν και θα κατασκευάζουν στο εργαστήριο τα πρωτότυπα σύγχρονων κυκλωµάτων µε την καθοδήγηση και επίβλεψη των διδασκόντων

Στόχοι Μαθήματος

-

Προαπαιτούμενες Γνώσεις

-

Περιεχόμενα

Δυαδικά Συστήματα: Δυαδικοί αριθμοί, μετατροπή βάσης αριθμού, οκταδικοί και δεκαεξαδικοί αριθμοί, συμπληρώματα, προσαρμοσμένοι δυαδικοί αριθμοί, δυαδικοί κώδικες. Άλγεβρα Boole και λογικές πύλες: Αξιωματικός ορισμός της άλγεβρας Boole, βασικά θεωρήματα και ιδιότητες της άλγεβρας Boole, συναρτήσεις Boole, κανονικές και πρότυπες μορφές, ψηφιακές πύλες, ολοκληρωμένα κυκλώματα. Απλοποίηση συναρτήσεων Boole: Η μέθοδος του χάρτη δύο, τριών, τεσσάρων και πέντε μεταβλητών, απλοποίηση γινομένων αθροισμάτων, υλοποίηση με πύλες NAND και NOR, άλλες διεπίπεδες υλοποιήσεις, συνθήκες αδιαφορίας. Συνδυαστική λογική: Διαδικασία σχεδιασμού, αθροίσεις, αφαιρέσεις, μετατροπή κωδίκων, κυκλώματα NAND NOR πολλαπλών επιπέδων, συναρτήσεις XOR και ισοδυναμίας. Συνδυαστικά κυκλώματα με MSI και PLD: Παράλληλος δυαδικός αθροιστής και αφαιρέτης, δεκαδικός αθροιστής, συγκριτής μεγέθους, αποκωδικοποιητές και κωδικοποιητές, πολυπλέκτες, μνήμη - ανάγνωσης - μόνο (ROM), προγραμματιζόμενη λογική παράταξη (PLA), προγραμματιζόμενη παράταξη λογικής (PAL). Σύγχρονα ακολουθιακά κυκλώματα: Flip-flop, πυροδότηση των Flip-flop, ανάλυση ακολουθιακών κυκλωμάτων με ρολόι, ελαχιστοποίηση και κωδικοποίηση καταστάσεων, πίνακες διέγερσης των Flip-flop, μέθοδος σχεδίασης, σχεδίαση μετρητών. Καταχωρητές, μετρητές και μονάδες μνήμης: Καταχωρητές, μετρητές ριπής, σύγχρονοι μετρητές, ακολουθίες χρονισμού, μνήμη τυχαίας προσπέλασης, αποκωδικοποίηση μνήμης, κώδικας διόρθωσης σφαλμάτων. Αλγοριθμικές μηχανές καταστάσεων: Διάγραμμα ASM, θέματα χρονισμού, υλοποίηση του ελέγχου, υλοποίηση με πολυπλέκτες, υλοποίηση του ελέγχου με συσκευές προγραμματιζόμενης λογικής. Ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα: Οικογένειες ψηφιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων RTL, DTL, TTL, ECL, MOS, CMOS. Ομαδική Εργασία: Οι φοιτητές σε μικρές ομάδες θα αναλαμβάνουν την μελέτη συγκεκριμένων θεμάτων από τον χώρο της Ψηφιακής σχεδίασης και θα παρουσιάζουν τις μελέτες τους γραπτά και προφορικά στους διδάσκοντες και στους ενδιαφερόμενους συμφοιτητές τους.