25743: مدارهای منطقی و سیستم دیجیتال و آز
نام درس: مدارهای منطقی و سیستم دیجیتال و آز (Logical Circuits and Digital System and Lab)
شماره درس: 25743
پیش‌نیاز(ها): 25768 (مبانی برنامه‌سازی) یا 40153 (مبانی برنامه‌سازی [دانشکده کامپیوتر]) و 25759 (مدارهای الکتریکی و آزمایشگاه)
هم‌نیاز(ها): -
تعداد واحد: 4
مقطع: کارشناسی
آخرین ویرایش: مهر 1398
توضیحات:
سرفصل‌ها:
آزمایشگاه:
مراجع:
شماره درس: 25743
پیش‌نیاز(ها): 25768 (مبانی برنامه‌سازی) یا 40153 (مبانی برنامه‌سازی [دانشکده کامپیوتر]) و 25759 (مدارهای الکتریکی و آزمایشگاه)
هم‌نیاز(ها): -
تعداد واحد: 4
مقطع: کارشناسی
آخرین ویرایش: مهر 1398
توضیحات:
هدف این درس آشنایی دانشجویان با اصول تحليل و طراحی مدارهای منطقی ديجيتال، طراحی سيستمی توسط مدارهای مجتمع قابل برنامه‌ريزی (PLDها) و زبان توصيف سخت‌افزار است.
سرفصل‌ها:
- مقدمه، اعداد، کدها: مقدمه‌ای بر جایگاه مدار منطقی در سیستم‌های دیجیتال، آشنایی اولیه با سیگنال‌ها و مدارهای دیجیتال، معرفی ترانزیستور به عنوان سوئیچ، نمایش اعداد در مبناهای 10 و 2 و 16، تبدیل از یک مبنا به مبنای دیگر، نمایش اعداد منفی، جمع و تفریق در مبنای 2، انواع نمایش اعداد علامت‌دار، سرریز، کدهای BCD و گری، انتقال داده، آشکارسازی و تصحیح خطا، مفهوم fixed-point و floating-point، گیت‌های اولیه، جدول صحت، معرفی وریلاگ، وریلاگ در سطح گیت، یک Test bench ساده برای گیت‌های اولیه
- مدارهای منطقي ترکيبی: جبر بول، عبارت استاندارد تابع منطقی، ساده‌سازی عبارت منطقی (SOP و POS, minterm و maxterm)، ملاحظات زمانی (تاخیر گیت‌ها، Trise, Tfall, Propagation delay)، جدول کارنا (از 2 تا 5 متغیره)، حالت don’t care، خطرات ثابت
- مدارهای ترکيبی ماجولار: دکودر، انکدر، مالتی‌پلکسر، دی‌مالتی پلکسر، مولد پریتی، مقایسه‌گر، واحد محاسباتی و منطقی، مبدل کد، Tri-state buffer، مفهوم مسیر بحرانی در مدارها، پیاده‌سازی توابع بر مبنای NAND-AND و AND-NOR و ...، پیاده‌سازی توابع بر مبنای مالتی‌پلکسر (بسط Shannon)، جمع و تفریق (Ripple carry و carry look-ahead) برای نمایش‌های مختلف اعداد برای اعداد علامت‌دار و بدون علامت، مفهوم sign extension، جمع BCD، کد وریلاگ مدارهای ترکیبی ماجولار به صورت هم‌زمان در هر بخش (انواع سیگنال‌ها در وریلاگ و نحوه instantiation)
- مدارهای ترتيبی: ساختار مدار ترتیبی، لچ‌ها، فلیپ‌فلاپ‌ها، ملاحظات زمانی (setup time و hold time)، توصیف مدارهای ترتیبی در وریلاگ، وریلاگ در سطح RTL، انواع سطوح توصیف سخت‌افزار در وریلاگ (behavioral و structural و RTL)، مدارهاي ترتيبی ماجولار: شیفت‌رجیسترها، شمارنده‌ها، مثال‌های طراحی ماجولار توسط شیفت‌رجیستر و شمارنده، پیاده‌سازی توابع بر مبنای LUT، کد وریلاگ متناظر با این بلوک‌ها
- تحليل و طراحی مدارهای ترتيبی سنکرون: ماشین‌های حالت (مدل‌های میلی و مور)، روش تحلیل مدار ترتیبی سنکرون، روش طراحی مدار ترتیبی سنکرون، حالات معادل، تخصیص حالت، کاهش تعداد حالت‌ها، مفهوم data path و control logic, FIFOها و BUS، پیاده‌سازی ماشین‌های حالت (data path و control logic و FSM) در وریلاگ
- PLDها: ساختار PLDهای ساده ترکیبی، ساختار PROM، ساختار PAL و PLA، ساختار PLDهای ساده حافظه‌دار، ساختار ماکروسل، ساختار CPLD، ساختار FPGAهای روز در صنعت، آشنایی با Quartus و Modelsim
- مدارهای ترتيبی آسنکرون: مدل مدار ترکیبی آسنکرون مد اصلی، تحلیل مدار ترتیبی مد اصلی، جدول جریان، مسابقه، سیکل، طراحی مدار مد اصلی، حالات سازگار، طراحی بدون خطر
- الکترونيک ديجيتال: مباحث تکمیلی (لی‌اوت ساده گیت‌های اولیه مانند NOT و NAND، مفهوم Fan-in و Fan-out، فرمول اتلاف توان در مدارهای دیجیتال، مباحث مربوط به کلاک (clock skew و clock jitter)، pull-up, pull-down, CMOS gate-level design from Boolean expressions)
آزمایشگاه:
- آشنایی با خواص الکتریکی گیت‌ها
- آشنايی با دكودر، انكودر، مالتی‌پلكسر و دی‌مالتی‌پلكسر
- آشنايی با مدارهای جمع، تفريق و ALU
- طراحی دكودر Hex به سون‌سگمنت توسط GLA16V8
- آشنايی با لچ و فليپ‌فلاپ
- آشنايی با شمارنده و شيفت‌رجيستر
- طراحی شمارنده بالاپايين‌شمار BCD توسط GAL16V8
- آشنايی با EPM7032 و نرم افزار Maxplus2
- طراحی شمارنده چهارراه توسط EPM7032
- طراحی ضرب‌كننده 4 بيتی توسط EPM7032
مراجع:
- Nelson, et. al., Digital Logic Circuit Analysis and Design
- Brown et. al., Fundamentals of Digital Logic with Verilog Design
- Wakerly, Digital Design Principles and Practices
آخرین به‌روزرسانی: 3 / 3 / 1403