Název:

Návrh číslicových systémů

Zkratka:INC
Ak.rok:2004/2005
Semestr:letní
Studijní plán:
ProgramOborRočníkPovinnost
IT-BC-3BIT1.povinný
Vyučovací jazyk:čeština
Kredity:5 kreditů
Ukončení:zkouška (písemná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvičenílab. cvičenípoč. cvičeníjiná
Rozsah:3910003
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:55250020
Garant:Fučík Otto, doc. Dr. Ing., UPSY
Přednášející:Eysselt Miloš, Ing., CSc., UPSY
Fučík Otto, doc. Dr. Ing., UPSY
Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D., UPSY
Cvičící:Eysselt Miloš, Ing., CSc., UPSY
Fučík Otto, doc. Dr. Ing., UPSY
Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D., UPSY
Fakulta:Fakulta informačních technologií VUT v Brně
Pracoviště:Ústav počítačových systémů FIT VUT v Brně
Prerekvizity: 
Diskrétní matematika (IDA), UMAT
Navazující:
Mikroprocesorové a vestavěné systémy (IMP-IT), UPSY
Návrh počítačových systémů (INP), UPSY
Technika personálních počítačů (ITP-IT), UPSY
Nahrazuje:
Logické systémy (LOS), UPSY
 
Cíle předmětu:
Získat přehled a základy praktického využití vybraných metod pro popis kombinačních a sekvenčních logických sítí jakožto podstaty číslicových zařízení. Naučit se analyzlovat a navrhovat kombinační logické sítě. Naučit se analyzovat a navrhovat sekvenční logické sítě. Naučit se navrhovat číslicové obvody sestavené z kombinačních a sekvenčních logických sítí.
Anotace:
Binární čísla: poziční zápis čísel, převody mezi soustavami, reprezentace binárních čísel, binární aritmetické operace, kódy. Boolova algebra, reprezentace logických funkcí: algebraické formy, minimalizace logických výrazů, návrh kombinačních logických sítí. Analýza činnosti logických sítí: souběh a hazard. Vybrané logické bloky: sčítačka, odčítačka, multiplexor, demultiplexor, dekodér, kodér, komparátor, aritmetická a logická jednotka. Sekvenční logické obvody a sítě, klopné obvody. Stavové automaty a jejich reprezentace. Návrh synchronizovaných sekvenčních sítí: kódování stavů, optimalizace a implementace. Registr, čítač, posuvný registr, dělič impulsního kmitočtu. Návrh jednoduchého číslicového zařízení: návrhové systémy CAD, jazyky pro návrh, kroky návrhu. Cílové technologie: SSI, MSI, LSI. Programovatelné součástky: hradlová pole, PROM, PLA, PAL. Jednoduché asynchronní logické sítě: návrh, analýza činnosti, hazardy.
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti:
Množiny, relace a zobrazení. Základní pojmy a axiomy Boolovy algebry. Základní pojmy teorie grafů. Základy elektrotechniky a základní aktivní a pasivní elektronické součástky.
Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu:
Seznámit se se základy praktického využití vybraných metod pro popis kombinačních a sekvenčních logických sítí jakožto podstaty číslicových zařízení. Seznámi se s analýzou a návrhem kombinačních logických sítí. Seznámi se s analýzou a návrhem sekvenčních logických sítí. Seznámi se s návrhem číslicových obvodů sestavených z kombinačních a sekvenčních logických sítí.
Dovednosti, znalosti a kompetence obecné:
Schopnost analyzovat a navrhovat složité systémy. Schopnost pracovat s návrhovými systémy CAD.
Osnova přednášek:
  1. Binární čísla: poziční zápis čísel, převody mezi soustavami, reprezentace binárních čísel, binární aritmetické operace, kódy.
  2. Boolova algebra, reprezentace logických funkcí, algebraické formy.
  3. Minimalizace logických výrazů: Quinův-McCluskeyho algoritmus, Petrickova funkce pokrytí.
  4. Minimalizace logických výrazů: Karnaghovy mapy. Kreslení logických a funkčních schémat.
  5. Analýza činnosti logických sítí: souběh a hazard.
  6. Vybrané logické bloky: sčítačka, odčítačka, multiplexor, demultiplexor, dekodér, kodér, komparátor, aritmetická a logická jednotka.
  7. Sekvenční logické obvody a sítě, klopné obvody.
  8. Stavové automaty a jejich reprezentace.
  9. Návrh synchronizovaných sekvenčních sítí: kódování stavů, optimalizace a implementace. Registr, čítač, posuvný registr, dělič impulsního kmitočtu.
  10. Návrh jednoduchého číslicového zařízení: návrhové systémy CAD, jazyky pro návrh, kroky návrhu.
  11. Cílové technologie: SSI, MSI, LSI.
  12. Programovatelné součástky: hradlová pole, PROM, PLA, PAL.
  13. Jednoduché asynchronní logické sítě: návrh, analýza činnosti, hazardy.
Osnova numerických cvičení:
  1. Binární čísla: poziční zápis čísel, převody mezi soustavami, reprezentace binárních čísel, binární aritmetické operace, kódy.
  2. Boolova algebra, reprezentace logických funkcí, analýza činnosti jednoduchých kontaktových sítí.
  3. Formy algebraických výrazů. Minimalizace logických výrazů: Quinův-McCluskeyho algoritmus, Petrickova funkce pokrytí.
  4. Minimalizace logických výrazů: Karnaghovy mapy. Kreslení logických a funkčních schémat.
  5. Využití SSI i.o. pro implementace logických funkcí. Analýza činnosti logických sítí: souběh a hazard.
  6. Vybrané logické bloky: sčítačky, odčítačka.
  7. Stavové automaty a jejich reprezentace. Návrh synchronizovaných sekvenčních sítí.
  8. Návrh logických sítí s i.o. technologií MSI a LSI. Programovatelné součástky: hradlová pole, PROM, PLA, PAL.
Osnova počítačových cvičení:
  1. Seznámení se s CAD programovým systémem. Modelování vzorových příkladů zadaných učitelem.
  2. Modelování samostatně navržených logických sítí.
Osnova ostatní - projekty, práce:
  1. Návrh kombinační logické sítě.
  2. Návrh sekvenční logické sítě.
Literatura referenční:
  1. Wakerly, J.F.: Digital Design Principles and Practices. Prentice Hall, USA, ISBN 0-13-055520-7, 2000.
  2. Nelson, V.P., Nagle, T.H.,Caroll, B.D., Irwin, J.D.: Digital Logic Circuit Analysis & Design. Prentice Hall, USA, ISBN 0-13-463894-8, 1995.
  3. Katz, R.H.: Contemporary Logic Design. Addison-Wesley/Benjamin-Cummings Publishing CO, Redwood City, CA, USA, ISBN 0-8053-2703-7, 1993.
  4. McCluskey, E.J.: LOGIC DESIGN PRICIPLES. Prentice-Hall, USA, ISBN 0-13-539768-5, 1986.
  5. Cheung, J.Y., Bredeson, J.G.: MODERN DIGITAL SYSTEMS DESIGN. West Publishing Company, USA, ISBN 0-314-47828-0, 1990.
  6. Bolton, M.: Digital Systems Design with Programmable Logic. Addison-Wesley Publishing Company, Cornwall, GB, ISBN 0-201-14545-6, 1990.
  7. Sasao, T.: SWITCHING THEORY FOR LOGIC SYNTHESIS. Kluwer Academic Publishers, Boston, USA, ISBN 0-7923-8456-3, 1999.
Literatura studijní:
  1. Eysselt, M.: Logické systémy. Studijní opora, Učební text VUT Brno, vydáno 1980, 1985, 1990. Rozebráno: Lze si zapůjčovat v knihovnách v Brně, i na FIT.
  2. Frištacký, N., Kolesár, M., Kolenička, J., Hlavatý, J.: Logické systémy. SNTL Praha, ALFA Bratislava, 1986.
  3. Maurer, P.M.: Logic Design. University of South Florida, WWW vydání.
  4. Bout, D.V.: Pragmatic Logic Design With Xilinx Foundation 2.1i. XESS Corporation, WWW vydání.
  5. Bolton, M.: Digital Systems Design with Programmable Logic. Addison-Wesley Publishing Company, Cornwall, GB, ISBN 0-201-14545-6, 1990.
  6. McCluskey, E.J.: LOGIC DESIGN PRICIPLES. Prentice-Hall, USA, ISBN 0-13-539768-5, 1986.
  7. Cheung, J.Y. - Bredeson, J.G.: MODERN DIGITAL SYSTEMS DESIGN. West Publishing Company, USA, ISBN 0-314-47828-0, 1990.
  8. Sasao, T.: SWITCHING THEORY FOR LOGIC SYNTHESIS. Kluwer Academic Publishers, Boston, USA, ISBN 0-7923-8456-3, 1999.
  9. Eysselt, M.: Vybrané příklady podporující návrh číslicových systémů. Studijní opora, učební text, FIT, 2002, 38 str. Tento text zapůjčuje autor ke kopírování. Zde je WWW verze přístupná evidovaným studentům.
  10. Eysselt, M.: Logická a funkční schémata, výňatek z oborové normy ONT345553. Studijní opora, učební text, FIT, 2002, 30 str. Tento text zapůjčuje autor ke kopírování. Zde je WWW verze přístupná evidovaným studentům.
  11. Eysselt. M.: Funkční značky integrovaných obvodů, kreslení spojů. Studijní opora, učební text, FIT, 2002, 12 str. Tento učební text zapůjčuje autor ke kopírování. Zde je WWW verze přístupná evidovaným studentům.
  12. Eysselt, M.: Digital Systems Design: Programmable Logic Devices. Studijní opora v angličtině, učební text, FIT VUT v Brně, 2003. Zde je WWW verze přístupná evidovaným studentům.
Kontrolovaná výuka:
Kontrolovanou výukou jsou domácí úkol/projekt, půlsemestrální zkouška a závěrečná zkouška. Půlsemestrální zkouška nemá opravný termín. Závěrečná zkouška má dva opravné termíny.
Průběžná kontrola studia:
  • Půlsemestrální zkouška: 25 bodů.
  • Projekt: 20 bodů.
  • Závěrečná zkouška: 55 bodů.
Hranice pro úspěšnou zkoušku podle pravidel ECTS je 50 bodů.
Podmínky zápočtu:
Zápočet není ustanoven.