Dagens temaer. Dagens temaer er hentet fra P&P kapittel 3. Motivet for å bruke binær representasjon. Boolsk algebra: Definisjoner og regler

Like dokumenter
Dagens temaer. Architecture INF ! Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and. ! Kort repetisjon fra forrige gang

Dagens temaer. Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and Architecture. Kort repetisjon fra forrige gang. Kombinatorisk logikk

Repetisjon digital-teknikk. teknikk,, INF2270

Dagens temaer. Architecture INF ! Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and

! Brukes for å beskrive funksjoner i digitale kretser. ! Tre grunnleggende funksjoner: AND, OR og NOT

INF1400. Karnaughdiagram

Digital representasjon

Dagens temaer. Sekvensiell logikk: Kretser med minne. D-flipflop: Forbedring av RS-latch

Andre funksjoner som NAND, NOR, XOR og XNOR avledes fra AND, To funksjoner er ekvivalente hvis de for alle input-kombinasjoner gir

Hva gikk vi gjennom forrige uke? Omid Mirmotahari 3

Løsningsforslag i digitalteknikkoppgaver INF2270 uke 5 (29/1-4/2 2006)

Ferdighetsmål: Kunne forenkle boolske uttrykk Kunne implementere flerinputs-porter med bare 2-inputs porter

Dagens tema. Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i læreboken. Repetisjon, design av digitale kretser. Kort om 2-komplements form

INF2270. Boolsk Algebra og kombinatorisk logikk

UNIVERSITETET I OSLO

4 kombinatorisk logikk, løsning

Dagens temaer. Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and Architecture. Sekvensiell logikk. Flip-flop er

IN1020. Logiske porter om forenkling til ALU

Dagens temaer. temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation. av sekvensielle kretser. and Architecture. Tilstandsdiagram.

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag INF1400 H04

Dagens temaer. Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i læreboken. Oppbygging av flip-flop er og latcher. Kort om 2-komplements form

En mengde andre typer som DVD, CD, FPGA, Flash, (E)PROM etc. (Kommer. Hukommelse finnes i mange varianter avhengig av hva de skal brukes til:

Oppsummering av digitalteknikkdelen

INF1400 Kap 02 Boolsk Algebra og Logiske Porter

INF1400. Sekvensiell logikk del 1

Løsningsforslag til regneøving 6. a) Bruk boolsk algebra til å forkorte følgende uttrykk [1] Fjerner 0 uttrykk, og får: [4]

Forelesning 2. Boolsk algebra og logiske porter

INF1400. Sekvensiell logikk del 1

Løsningsforslag til eksamen i INF2270

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK Fredag 21. mai 2004 Tid. Kl

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesning 6. Sekvensiell logikk

Oppsummering digital-teknikk, teknikk, INF2270

Dagens tema. Dagens tema hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and Architecture. Sekvensiell logikk. Flip-flop er. Tellere og registre

Digitalstyring sammendrag

Datamaskiner og operativsystemer =>Datamaskinorganisering og arkitektur

IN1020. Sekvensiell Logikk

VEILEDNING TIL LABORATORIEØVELSE NR 4

Forelesning 3. Karnaughdiagram

7. Hvilket alternativ (A, B eller C) representerer hexadesimaltallet B737 (16) på oktal form?

UNIVERSITETET I OSLO

Repetisjon. Sentrale temaer i kurset som er relevante for eksamen (Eksamen kan inneholde stoff som ikke er nevnt her)

TFE4101 Krets- og Digitalteknikk Høst 2016

INF1400 Kap 1. Digital representasjon og digitale porter

Notater: INF2270. Veronika Heimsbakk 10. juni 2014

Kombinatorisk og synkron logikk. Kapittel 4

EKSAMEN (Del 1, høsten 2015)

Emnenavn: Datateknikk. Eksamenstid: 3 timer. Faglærer: Robert Roppestad. består av 5 sider inklusiv denne forsiden, samt 1 vedleggside.

Høgskoleni østfold EKSAMEN. Emnekode: Emne: ITD13012 Datateknikk (deleksamen 1, høstsemesteret) Dato: Eksamenstid: kl til kl.

INF1400. Digital teknologi. Joakim Myrvoll 2014

LØSNINGSFORSLAG 2006

Forelesning nr.10 INF 1411 Elektroniske systemer. Felteffekt-transistorer

ITPE2400/DATS2400: Datamaskinarkitektur

UNIVERSITETET I OSLO

TFE4101 Krets- og Digitalteknikk Høst 2016

INF3430/4431. VHDL byggeblokker og testbenker

Forelesning nr.10 INF 1411 Elektroniske systemer

VHDL En kjapp introduksjon VHDL. Oversikt. VHDL versus C(++)/Java

INF2270. Sekvensiell Logikk

Generell informasjon

Løsningsforslag til 1. del av Del - EKSAMEN

INF3430. VHDL byggeblokker og testbenker

UNIVERSITETET I OSLO

Høgskoleni østfold EKSAMEN. Dato: Eksamenstid: kl til kl. 1200

EKSAMEN I FAG TFE4101 KRETS- OG DIGITALTEKNIKK, LF DIGITALTEKNIKKDELEN AV EKSAMEN (VERSJON 1)

EKSAMEN Emnekode: ITD13012

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Oppgave 1 (Flanke- og nivåstyrte vipper)

INF1400 Kap4rest Kombinatorisk Logikk

EKSAMEN I FAG TFE4101 KRETS- OG DIGITALTEKNIKK

Forelesning 8. CMOS teknologi

- - I Aile trykte og skrevne. samt kalkulator

ENKLE LOGISKE KRETSER

NY EKSAMEN Emnekode: ITD13012

INF1400. Tilstandsmaskin

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

5 E, B (16) , 1011 (2) Danner grupper a' fire bit , (2) Danner grupper a' tre bit 1 3 6, 5 4 (8)

MAX MIN RESET. 7 Data Inn Data Ut. Load

INF1400 Kap 0 Digitalteknikk

Maskinvaredelen av INF 103: oversikt og innhold (1)

VLSI (Very-Large-Scale-Integrated- Circuits) it Mer enn porter på samme. LSI (Large-Scale-Integrated-Circuits)

Bokmål / Nynorsk / English NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK. Eksamen TFY4185 Måleteknikk

INF3340/4431. Tilstandsmaskiner

SIE 4005, 8/10 (3. Forelesn.)

, ~', -~ lalle trykte og skrevne hjelpemidler. I Kalkulator som ikke kan kommunisere med andre.

Forelesning 5. Diverse komponenter/større system

INF1400. Tilstandsmaskin

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesning 7. Tilstandsmaskin

Kapittel 5 Tilstandsmaskin

INF3340/4340. Synkrone design Tilstandsmaskiner

INF3340. Tilstandsmaskiner

1. del av Del - EKSAMEN

Låsekretser (latch er) SR latch bygget med NOR S R latch bygget med NAND D latch. Master-slave D flip-flop JK flip-flop T flip-flop

RAPPORT LAB 3 TERNING

Forelesning nr.9 INF 1411 Elektroniske systemer. Transistorer MOSFET Strømforsyning

Løsningsforslag til eksamen i INF103

! Dekoder: En av 2 n output linjer er høy, avhengig av verdien på n inputlinjer. ! Positive tall: Som før

Transkript:

Dagens temaer Dagens temaer er hentet fra P&P kapittel 3 Motivet for å bruke binær representasjon Boolsk algebra: Definisjoner og regler Kombinatorisk logikk Eksempler på byggeblokker 05.09.2003 INF 103 1

Hvorfor bare 0 og 1? En digital krets representerer informasjon med bare to verdier: 0 og 1 Nesten all elektronikk har digitale kretser, f.eks datamaskiner, mobiltelefoner, spillkonsoller, mikrobølgeovner, CD-spillere osv. Endel systemer inneholder også analog elektronikk, f.eks forsterkere i stereoanlegg. Moderne digitale kretser inneholder to typer grunnleggende byggeblokker: Transistorer og kondensatorer: En transistor kan sammenlignes med en elektrisk bryter (av = 0, på = 1 ). En kondensator kan sammenlignes med et batteri som lagrer strøm (tomt= 0, fullt = 1 ) 05.09.2003 INF 103 2

Transistorer og kondensatorer er svært små (0,000000018 m er vanlig transistor-størrelse). På én krets får man plass til mange millioner transistorer, mao. man kan bygge kompliserte systemer som tar liten plass. Problem med transistorer: Ikke perfekte, dvs at de aldri er helt slått av eller helt slått på, og at de varierer innbyrdes. Problem med kondensatorer: De lekker strøm, slik at de over tid tømmes av seg selv. Ved å lagre kun 0 og 1 og innføre slingringsmonn kompenseres for avvikene: Strøm eller spenning 1 (full) 0 (tom) 05.09.2003 INF 103 3

Boolsk algebra (1) Boolsk algebra er et sett av regneregler som benyttes for regne med 0 og 1 0 og 1 kalles også lav og høy fordi de representeres ved lav/høy elektrisk spenning eller strøm En boolsk eller logisk variabel er en variabel som kan ha verdien enten 0 eller 1 I boolsk algebra er det tre basale regneoperasjoner: AND, OR og NOT. Disse kan defineres ved følgende sannhetsverdi-tabeller: a b ab 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 a b a+b 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 a a 0 1 1 0 AND OR NOT 05.09.2003 INF 103 4

Boolsk algebra (2) Andre funksjoner kan defineres v.h.a AND, OR og NOT: a XOR b = (a AND (NOT b)) OR ((NOT a) AND b) = ab + a b a XNOR b = ((NOT a) AND (NOT b)) OR (a AND b) = a b + ab a NAND b = NOT(a AND b) = a +b (NB: Merk denne!) a NOR b = NOT(a OR b) = a b (NB: Merk denne!) I de to siste funksjonene er det benyttet en regneregel som kalles for De Morgans teorem: (ab) = a + b (a + b ) = a b 05.09.2003 INF 103 5

Boolsk algebra (3) Andre regneregler for Boolsk algebra er: X + X = 1 X + X = X X * X = 0 X * 0 = 0 X * 1 = X X + 0 = X X + 1 = 1 (X ) = X Disse regnereglene kan brukes til å forenkle uttrykk: Eksempel: X*Y + X*Y = X(Y+Y ) = X*1 = X Eksempel: XYZ + X YZ + X YZ (X+Z) = (X + X )YZ + X YZ X + X YZ Z = 1*YZ + 0 + 0 = YZ 05.09.2003 INF 103 6

Boolsk algebra (4) En boolsk funksjon kan enten spesifiseres ved en funksjonsforskrift, eller ved en sannhetsverditabell Eksempel funksjonsforskrift 2 variable: F = ab + a b Eksempel funksjonsforskrift 3 variable: G = xyz + x z + xy Eksempel sannhetsverditabell 2 variable: a b F Eksempel sannhetsverditabell 3 variable: x y z G 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 05.09.2003 INF 103 7

Boolsk algebra (5) Funksjonsforskrifter egner seg best for funksjoner med få ledd og variable. Sannhetsverdi-tabeller brukes ved funksjoner med mange ledd og variable, og ved datamaskinassistert design. Ved store design bruker man programmer for å analysere og forenkle boolske funksjoner før de implementeres med logiske porter. En logisk port angir en boolsk funksjon, med de vanligste symbolene vist nedenfor: AND OR NOT NAND NOR XOR 05.09.2003 INF 103 8

Design og analyse av kombinatorisk logikk I kombinatorisk krets er det ingen hukommelse: Output-verdiene fra en krets kun er avhengig av nåværende input-verdier alene. I en sekvensiell krets er output-verdiene avhengige av både nåværende og tidligere input-verdier. Dette betyr at kretsen må ha innebygget hukommelse. Med design menes prosessen med å sette sammen mindre byggeblokker til større moduler, mens analyse er å finne ut hva en bestemt krets faktisk gjør. For å kontrollere at et design er korrekt (dvs utfører den ønskede funksjonen) må man teste og analysere kretsen etter at den er ferdig. Ofte er det ikke mulig å teste/analysere fullstendig, og det hender at kommersielle kretser blir sluppet på markedet med feil! 05.09.2003 INF 103 9

Eksempel: Analyser kretsen gitt under Steg 1: Sett symboler på utgangen(e) og mellomsignaler, dvs signaler mellom porter: x 2 x 1 x 4 x 5 F x 3 x 6 05.09.2003 INF 103 10

Steg 2: Utled likningene for mellomsignalene og sett inn ingangssignalene: x 1 = x 2 = x 3 = x 4 = x 5 = x 6 = Steg 3: Utled tilslutt uttrykket for utgangssigalet F ved å sette inn verdiene for X 4, X 5 og X 6 som funksjon av inngangssignalene a, b og c F= x 4 +x 5 + x 6 = x 1 x 4 x 2 x 5 F= x 3 x 6 05.09.2003 INF 103 11

Ofte brukes bare NAND- eller bare NOR-porter for å implementere boolske funksjoner, fordi de tar mindre plass enn AND, OR og NOT-porter. NAND (og NOR) funksjonen er universell, dvs at den kan brukes til å implementere enhver boolsk funksjon. Man benytter seg av følgende egenskaper de Morgans teorem (ab) = a + b de Morgans teorem (a+b) = a b (a ) = a AND, OR og NOT kan lages ved hjelp av kun NANDporter på følgende måte: 05.09.2003 INF 103 12

Trenger ofte større byggeblokker enn bare AND, OR og NOT-porter når man designer kretser Eksempel på slike byggeblokker er Multiplexer Dekoder Adder Latch (1-bits minnekrets) Flip-flop (1-bits minnekrets) Skiftregister (Fler-bits minnekrets) Multiplekseren sender ett av mange input-signaler ut på én output-linje. Hvilken inputlinje som velges bestemmes av select-signalene: a 3 a 2 a 1 a 0 MUX F S 1 S 0 05.09.2003 INF 103 13

Select-linjene er innsignaler, og utgangssignalet lik ett av de fire inngangssignalene: S 1 S 0 0 0 0 1 1 0 1 1 F a 0 a 1 a 2 a 3 Kan designes f.eks slik: 05.09.2003 INF 103 14

En dekoder setter en av 2 n outputlinjer til 1, avhengig av input-kombinasjonen på n input-linjer: F 3 d 1 d 0 Dekoder F 2 F 1 F 0 Sannhetsverditabellen for en dekoder er som følger d 1 d 0 0 0 0 1 1 0 1 1 F 3 F 2 F 1 F 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 05.09.2003 INF 103 15