Digitalne strukture

Opis predmeta

Številski sistemi in kode: številski sistemi, kode in kodiranje, odkrivanje in odpravljanje napak.

Booleova algebra: izjave in Booleove spremenljivke, operacije z izjavami, aksiomi in teoremi, načini dokazovanja teoremov.

Preklopne funkcije in logična vrata: oblike funkcij, metode poenostavljanja in pretvorbe med oblikami, Karnaughov diagram in pravilnostna tabela, funkcijsko polni sistemi, logična vrata in vezja, hazard v logičnih vezjih, tehnološke izvedbe logičnih vezij in njihove lastnosti, tehnologija CMOS.

Kombinacijska vezja: kodirniki in dekodirniki, multipleksorji in demultipleksorji, primerjalniki enakosti in velikosti, seštevalniki, množilniki, aritmetično-logična enota.

Računalniško podprto načrtovanje digitalnih struktur: minimizatorji, urejevalniki shemat-skih prikazov, simulatorji vezij, strojno opisni jeziki, sintetizatorji geometrije tiskanih vezij.

Sekvenčna vezja: spominske celice, pravilnostna in vzbujalna tabela, stabilizatorji preklopnikov, registri, števci, pomikalni registri, krožni števci, vzbujalne enačbe, tabela in diagram stanj, analiza in sinteza sekvenčnih vezij.

Tristanjski izravnalniki in vodila: izravnalnik, izravnalnik s histerezo, tristanjski izravnalniki in serijska vodila, tristanjski vmesniki in paralelna vodila.

Programirljiva vezja: pomnilna mreža, ROM, PROM, EPROM, EEPROM, Flash, PLA, PAL, GAL, SRAM, DRAM, CPLD, FPGA. Uporaba strojno opisnega jezika za realizacijo kombinacijskih in sekvenčnih vezij s CPLD in FPGA.

Dodatne vsebine (podane v primeru razpoložljivega časa, a ne sodijo v izpitno snov): mikrokrmilniki, mikroprocesorji, analog-no-digitalni in digitalno-analogni pretvorniki, generatorji takta in urinih pulzov.

Predmet učimo na programih

Elektrotehnika 1. stopnja

Cilji in kompetence

Spoznati teoretične osnove logičnega odločanja in pomnjenja v digitalnih strukturah. Pridobiti znanje za praktično načrtovanje, izdelavo in preizkušanje digitalnih struktur.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja z vključenimi primeri reševanja nalog in avditorne vaje za poglabljanje razumevanja teoretičnih osnov, laboratorijske vaje za pridobivanje sa-mostojnih praktičnih izkušenj z načrtovanjem, realizacijo in preizkušanjem digitalnih struktur.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem predmetu bodo študenti zmožni:

opisati osnovne kombinacijske in sekvečne digitalne strukture;
pojasniti delovanje teh struktur;
opisati to delovanje v enem od strojno opisnih jezikov;
prepoznati napake v tem delovanju;
odpraviti osnovne med temi napakami;
izbrati najugodnejšo izvedbo digitalne strukture upoštevajoč zahteve oziroma omejitve obsežnosti in ekonomičnosti ter zahtevano raven zanesljivosti delovanja;
načrtovati zgradbo kombinacijskih in sekvečnih digitalnih struktur z metodami abstraktne in strukturne sinteze;
uporabljati osnovne klasične in sodobne računalniško podprte metode in orodja za simulacijo in optimizacijo načrtovanih struktur;
izdelati prototip načrtovane strukture v obliki tiskanega vezja;
preizkusiti tak prototip;

razčleniti prednosti in slabosti izbrane izvedbe.

Temeljni viri in literatura

J. F. Wakerly. Digital Design: Principles and Practices, 5th ed. Pearson/Prentice Hall, 2017.

M. Morris Mano, M. D. Ciletti. Digital Design, 6th ed. Pearson/Prentice Hall, 2017.

W. Kleitz. Digital Electronics, 9th ed. Pearson, 2012.

C. Maxfield. Bebop to the Boolean Boogie, 3rd ed. Newnes, 2009.

G. Pucihar, T. Kotnik, M. Reberšek. Digitalne strukture: Zbirka rešenih nalog. Založba FE in FRI, 2015.