Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση (ΑΜ)

Το μάθημα "Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση" έχει ως στόχο τη λεπτομερή κατανόηση της θεωρίας της λογικής σχεδίασης σύγχρονων και ασύγχρονων ακολουθιακών κυκλωμάτων. Περιλαμβάνει τις μεθόδους ανάλυσης και σχεδίασης μετρητών και καταχωρητών καθώς και τη σχεδίαση ψηφιακών κυκλωμάτων σε επίπεδο καταχωρητή. Επίσης, πραγματοποιείται η κατανόηση της λειτουργίας βασικών τύπων μνημών (RAM, ROM) και των δομών προγραμματιζόμενης λογικής (PLAs, PALs, PLDS, FPGAs). Με την ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει αποκτήσει εκτενές θεωρητικό υπόβαθρο στη λογική σχεδίαση ακολουθιακών κυκλωμάτων και θα μπορεί να εφαρμόζει τεχνικές και μεθόδους για: α) την ανάλυση και β) τη βέλτιστη σχεδίαση (ελαχιστοποίηση και κωδικοποίηση καταστάσεων) σύγχρονων ακολουθιακών κυκλωμάτων. Επιπλέον, θα μπορεί να αναλύει τη λειτουργία ασύγχρονων ακολουθιακών κυκλωμάτων και να εφαρμόζει τεχνικές και μεθόδους ελαχιστοποίησης και κωδικοποίησης καταστάσεων για τη σχεδίαση ασύγχρονων ακολουθιακών κυκλωμάτων χωρίς προβλήματα κυνηγητών (races).

Στόχοι Μαθήματος

Οι στόχοι του μαθήματος είναι: Η λεπτομερής κατανόηση της θεωρίας της λογικής σχεδίασης σύγχρονων και ασύγχρονων ακολουθιακών κυκλωμάτων Η ανάλυση και η βέλτιστη σχεδίαση σύγχρονων ακολουθιακών κυκλωμάτων Η ανάλυση και σχεδίαση μετρητών και καταχωρητών Η σε βάθος κατανόηση της λειτουργίας βασικών τύπου μνημών (RAM, ROM) Η σχεδίαση ψηφιακών κυκλωμάτων σε επίπεδο καταχωρητή Η ανάλυση και σχεδίαση ασύγχρονων ακολουθιακών κυκλωμάτων

Προαπαιτούμενες Γνώσεις

Βασικές γνώσεις λογικής σχεδίασης. Λογική σχεδίαση συνδυαστικών κυκλωμάτων.

Περιεχόμενα

Σύγχρονη ακολουθιακή λογική: Εισαγωγή, Βασικά ακολουθιακά κυκλώματα, (μανδαλωτές, και flip-flops), Ανάλυση σύγχρονων ακολουθιακών κυκλωμάτων (Εξισώσεις, πίνακες και διαγράμματα καταστάσεων), Ελαχιστοποίηση και κωδικοποίηση καταστάσεων, Μηχανές πεπερασμένων καταστάσεων (Mealy & Moore μηχανές), Διαδικασία Σχεδιασμού (Πίνακες καταστάσεων και διέγερσης, Σχεδιασμός με JK, T, D flip-flops). Παραδείγματα σχεδιασμών. Μνήμη: Μνήμη τυχαίας προσπέλασης-RAM (ανάγνωση/εγγραφή, χρονισμός, τύποι μνημών), Αποκωδικοποίηση μνήμης, Ανίχνευση και διόρθωση λαθών, Μνήμη ανάγνωσης μόνο (ROM). Σχεδίαση σε επίπεδο Καταχωρητή: Εισαγωγή και ορολογία, Αλγοριθμικές μηχανές καταστάσεων (διαγράμματα ASM, απλοποίηση, χρονισμός), Λογικό κύκλωμα ελέγχου, Σχεδιασμός με πολυπλέκτες, Σχεδιασμός χωρίς κυνηγητά, Παραδείγματα σχεδιασμών. Ασύγχρονη ακολουθιακή λογική: Εισαγωγή, Διαδικασία ανάλυσης (πίνακες μεταβάσεων και ροής, συνθήκες κυνηγητού, ευστάθεια), Κυκλώματα με μανδαλωτές, Διαδικασία σχεδιασμού, Ελαχιστοποίηση καταστάσεων, Κωδικοποίηση καταστάσεων για την αποφυγή κυνηγητών, Σπινθήρες.