Detail předmětu

Návrh číslicových systémů (v angličtině)

FIT-INCeAk. rok: 2024/2025

Binární čísla: poziční zápis čísel, převody mezi soustavami, reprezentace binárních čísel, binární aritmetické operace, kódy. Booleova 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. Jednoduché asynchronní logické sítě: návrh a analýza činnosti. Sekvenční logické obvody a sítě, klopné obvody. Stavové automaty a jejich reprezentace. Návrh synchronních 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. Programovatelné logické obvody.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Jan Kořenek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Vstupní znalosti

Množiny, relace a zobrazení. Základní pojmy a axiomy Boolovy algebry. Základní pojmy teorie grafů. Základy elektrotechniky a základní aktivní a pasivní elektronické součástky.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Průběžný test za 20 bodů. Půlsemestrální zkouška za 25 bodů. Závěrečná zkouška za 55 bodů.
Hranice pro úspěšnou zkoušku podle pravidel ECTS je 50 bodů.


Kontrolovanou výukou jsou průběžný test, půlsemestrální zkouška a závěrečná zkouška. Testy a půlsemestrální zkouška nemají náhradní termín. Závěrečná zkouška má dva náhradní termíny.

Učební cíle

Cílem předmětu je získat základní znalosti v oblasti návrhu, popisu a analýzy digitálních obvodů. Naučit se základní kombinační a sekvenční logické obvody a využít je k návrhu číslicových systémů.


Praktické využití vybraných metod pro popis kombinačních a sekvenčních logických sítí. Zvládnutí analýzy a návrhu jednoduchých kombinačních a sekvenčních logických sítí. Zvládnutí analýzy a návrhu jednoduchých číslicových zařízení sestavených z kombinačních a sekvenčních obvodů a bloků.

Prerekvizity a korekvizity

Základní literatura

Bolton, M.: Digital Systems Design with Programmable Logic. Addison-Wesley Publishing Company, Cornwall, GB, ISBN 0-201-14545-6, 1990.
Cheung, J.Y., Bredeson, J.G.: MODERN DIGITAL SYSTEMS DESIGN. West Publishing Company, USA, ISBN 0-314-47828-0, 1990. (EN)
McCluskey, E.J.: LOGIC DESIGN PRICIPLES. Prentice-Hall, USA, ISBN 0-13-539768-5, 1986.
Sasao, T.: SWITCHING THEORY FOR LOGIC SYNTHESIS. Kluwer Academic Publishers, Boston, USA, ISBN 0-7923-8456-3, 1999.

Doporučená literatura

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.
Eysselt, M.: Digital Systems Design: Programmable Logic Devices. Studijní opora, Učební text, FIT VUT v Brně, 2003. Zde je WWW verze přístupná evidovaným studentům.
Frištacký, N., Kolesár, M., Kolenička, J., Hlavatý, J.: Logické systémy. SNTL Praha, ALFA Bratislava, 1986.
Cheung, J.Y., Bredeson, J.G.: MODERN DIGITAL SYSTEMS DESIGN. West Publishing Company, USA, ISBN 0-314-47828-0, 1990.
Sasao, T.: SWITCHING THEORY FOR LOGIC SYNTHESIS. Kluwer Academic Publishers, Boston, USA, ISBN 0-7923-8456-3, 1999.
Sasao, T.: SWITCHING THEORY FOR LOGIC SYNTHESIS. Kluwer Academic Publishers, Boston, USA, ISBN 0-7923-8456-3, 1999.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-BC-1H bakalářský

    specializace BCH , 0 ročník, zimní semestr, doporučený kurs

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jiří Matoušek, Ph.D.
Yasir Hussain
doc. Ing. Jan Kořenek, Ph.D.

Osnova

  1. Binární čísla: poziční zápis čísel, převody mezi soustavami, reprezentace binárních čísel, binární aritmetické operace, kódy.
  2. Booleova algebra, reprezentace logických funkcí, logické obvody.
  3. Minimalizace logických výrazů: Karnaghovy mapy, Quinův-McCluskeyho algoritmus, Petrickova funkce pokrytí.
  4. Kreslení logických a funkčních schémat. Analýza činnosti logických sítí: souběh a hazard.
  5. Kombinační logické obvody: multiplexor, demultiplexor, dekodér, kodér.
  6. Kombinační logické obvody: komparátor, sčítačka, odčítačka, aritmetická a logická jednotka.
  7. Stavové automaty a jejich reprezentace. Klopné obvody.
  8. Sekvenční logické obvody: kódování stavů, optimalizace a implementace.
  9. Registry, čítače, posuvné registry, děličky kmitočtu.
  10. Jazyk VHDL, syntéza logických obvodů.
  11. Návrh jednoduchých číslicových obvodů: návrhové systémy, kroky návrhu.
  12. Programovatelné logické obvody.
  13. Návrhové vzory číslicových obvodů a optimalizace číslicových obvodů.

Cvičení odborného základu

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jiří Matoušek, Ph.D.
Ing. Lukáš Kekely, Ph.D.

Osnova

  • Binární čísla: poziční zápis čísel, převody mezi soustavami, reprezentace binárních čísel, binární aritmetické operace, kódy.
  • Boolova algebra, reprezentace logických funkcí.
  • Formy algebraických výrazů. Minimalizace logických výrazů: Quinův-McCluskeyho algoritmus, Petrickova funkce pokrytí.
  • Minimalizace logických výrazů: Karnaghovy mapy. Kreslení logických a funkčních schémat.
  • Vybrané logické komponenty: multiplexor, demultiplexor, kodér, dekodér, sčítačka, ALU.
  • Využití komponent pro implementace logických funkcí.
  • Stavové automaty a jejich reprezentace. Návrh synchronních sekvenčních sítí.
  • Návrh logických sítí s programovatelnými logickými obvody.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz