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Reti logiche A ( 5 CFU )
Prof. Stefano Caselli
     Tel. 0521 905724 - Fax. 0521 905723           E-mail. stefano.caselli@unipr.it           Home page. http://www.ce.unipr.it/people/caselli

Finalità
Obiettivo del corso è fornire le basi culturali per l’analisi e la progettazione di sistemi digitali sincroni. Il corso presenterà sia le metodologie tradizionali, sia tecniche di ottimizzazione di tipo algoritmico/euristico, tipicamente presenti nei flussi di progettazione legati agli ambienti CAD di Design Automation per uso industriale.

Programma
Introduzione ai sistemi digitali
Evoluzione delle tecnologie elettroniche. Finalità e limiti dei sistemi digitali sincroni

Reti combinatorie
1 - Richiami: Espressioni canoniche e generali SP e PS. Analisi e sintesi di funzioni completamente specificate mediante mappe di Karnaugh.
2 - Estensione delle tecniche di analisi e sintesi per reti combinatorie a due livelli: Funzioni incompletamente specificate. Reti a più uscite (metodo degli implicanti/implicati primi multipli). Analisi e sintesi di reti a NAND e a NOR.
3 - Strumenti CAD per la sintesi di reti combinatorie: Algoritmo di Quine-McCluskey. Espresso. Simulazione logica.
4 - Reti a più livelli e progettazione con moduli integrati: Fattorizzazione e scomposizione di espressioni. Progettazione mediante composizione di moduli combinatori MSI e LSI.
5 - Logiche programmabili (PLA, PAL, GAL).
6 - Circuiti combinatori dedicati: Circuiti aritmetici (sommatore, comparatore, ALU). Convertitori di codice. Circuiti per controllo di parità e codice di Hamming. Circuiti a EXOR.
7 - Fenomeni transitori nelle reti combinatorie: alee statiche e dinamiche.

Reti sequenziali sincrone
1 - Modelli di Mealy e di Moore. Analisi di circuiti logici elementari con ritardi e retroazione. Funzionamento in modo fondamentale.
2 - Reti per la memorizzazione dello stato: Latch SR e D; Flip-Flop D, JK e T. Problemi di temporizzazione. Temporizzazione dei circuiti sincroni.
3 - Automi a stati finiti: Strumenti di definizione dell'automa (diagramma degli stati, tabelle di flusso e linguaggi di descrizione). Minimizzazione degli stati.
4 - Procedimenti di analisi e di sintesi delle reti sequenziali sincrone: Codifica degli stati. Marcatura dello stato con diversi tipi di elementi di ritardo.
5 - Comandi di Preset e Clear nei Flip-Flop sincroni. Reti con ingressi asincroni o impulsivi.
6 - Progettazione di contatori binari, contatori Johnson, registri paralleli e seriali.
7 - Logiche programmabili sequenziali (FPGA).

Analisi e sintesi di sistemi complessi.
1 - Progettazione di reti sequenziali con moduli integrati (registri, contatori, registri a scorrimento).
2 - Suddivisione tra parte di controllo e datapath.
3 - Cenni al pipelining.
4 - Cenni ai formalismi per la descrizione dell’hardware.

Attività d'esercitazione
Oltre alle esercitazioni in aula sono previste alcune esercitazioni in laboratorio con l'uso di semplici strumenti CAD per design entry e simulazione logica.
Le esercitazioni hanno lo scopo di familiarizzare lo studente con le problematiche di analisi delle specifiche di progetto e nel contempo fargli acquisire padronanza delle tecniche di analisi e sintesi di circuiti combinatori e sequenziali.

Modalità d'esame
Due prove scritte intermedie (modo suggerito) oppure una prova scritta complessiva. Le prove scritte comprendono sia esercizi sia domande di teoria. La prova orale, facoltativa, è riservata a chi ha superato con voto almeno sufficiente lo scritto.

Propedeuticità
Fondamenti di informatica B.

Testi consigliati
Dispense e copie delle trasparenze presentate a lezione (reperibili sul sito web del corso).
M.M. Mano, Digital Design, 3/e, Prentice Hall, 2002.
Il seguente testo, già a disposizione di molti studenti, copre solo parte del programma del corso:
M.M. Mano, C. R. Kime, Reti Logiche, Addison-Wesley/Pearson Education Italia, 2002.

Testi d'approfondimento
R.H. Katz, Contemporary Logic Design, 1st Edition, 1994, Addison Wesley.
R. Laschi, Reti Logiche, Esculapio, Bologna, 1994.
G. de Micheli, Synthesis and Optimization of Digital Circuits, McGraw-Hill, 1994.
 
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