Elettronica dei sistemi digitali
A.A. 2019/2020
Obiettivi formativi
Il corso vuole essere un'introduzione alla progettazione di circuiti elettronici digitali. Gli argomenti sono presentati da un punto di vista teorico seguiti da esempi pratici.
Gli argomenti presentati necessitano di conoscenze elementari di elettronica. Per questo i circuiti digitali vengono presentati sia dal punto di vista logico sia da quello piu funzionale ed elettrico.
La prima parte del corso e' una introduzione alle problematiche comuni ai sistemi elettronici (ad esempio la distribuzione delle alimentazioni, dei segnali, ecc.).
La seconda parte riguarda le metodologie formali ed applicative di base dell'elettronica digitale. I circuiti illustrati sono da considerarsi gli elementi propedeutici per poter apprendere le restanti parti del corso.
Nella terza parte del corso vengono descritti circuiti digitali via via piu' complessi con particolare attenzione a circuiti digitali con elementi di memoria e con criteri di sincronizzazione delle operazioni fra i vari elementi componenti i circuiti.
La quarta parte del corso approfondisce una sottoclasse di circuiti digitali, necessari per il funzionamento delle memorie a semiconduttore.
Gli argomenti presentati necessitano di conoscenze elementari di elettronica. Per questo i circuiti digitali vengono presentati sia dal punto di vista logico sia da quello piu funzionale ed elettrico.
La prima parte del corso e' una introduzione alle problematiche comuni ai sistemi elettronici (ad esempio la distribuzione delle alimentazioni, dei segnali, ecc.).
La seconda parte riguarda le metodologie formali ed applicative di base dell'elettronica digitale. I circuiti illustrati sono da considerarsi gli elementi propedeutici per poter apprendere le restanti parti del corso.
Nella terza parte del corso vengono descritti circuiti digitali via via piu' complessi con particolare attenzione a circuiti digitali con elementi di memoria e con criteri di sincronizzazione delle operazioni fra i vari elementi componenti i circuiti.
La quarta parte del corso approfondisce una sottoclasse di circuiti digitali, necessari per il funzionamento delle memorie a semiconduttore.
Risultati apprendimento attesi
Al termine del corso gli studenti saranno in grado di:
1. Rappresentare i sistemi elettronici digitali in un approccio di tipo top-down
2. Comprendere il flusso di progettazione di sistemi elettronici digitali complessi
3. Comprendere il problema fisico legato alle interconnessioni dei segnali e come affrontarlo nelle varie circostanze
4. Comprendere gli elementi di base dell'algebra booleana, applicata allo studio dei circuiti logici combinatori
5. Analizzare e sintetizzare circuiti logici combinatori
6. Comprendere schemi circuitali di unità logico-aritmetiche (ALU)
7. Comprendere i principi di funzionamento dei transistori MOS
8. Comprendere e progettare schemi circuitali di porte logiche mediante dispositivi CMOS
9. Comprendere ed utilizzare i sistemi di rappresentazione dei numeri maggiormente utilizzati in elettronica digitale
10. Comprendere e progettare semplici circuiti logici sequenziali
11. Comprendere il funzionamento di elementi di memoria di base, ad esempio l'elemento bistabile, i flip-flop, ecc.
12. Comprendere e sintetizzare semplici macchine a stati
13. Comprendere e descrivere l'architettura di base del Personal Computer
14. Comprendere le caratteristiche di base e le prestazioni dei circuiti di memoria volatili e non volatili
15. Comprendere il funzionamento delle principali tipologie di memorie: registri in tecnologia CMOS, SRAM, DRAM, EPROM, FLASH, ecc.
1. Rappresentare i sistemi elettronici digitali in un approccio di tipo top-down
2. Comprendere il flusso di progettazione di sistemi elettronici digitali complessi
3. Comprendere il problema fisico legato alle interconnessioni dei segnali e come affrontarlo nelle varie circostanze
4. Comprendere gli elementi di base dell'algebra booleana, applicata allo studio dei circuiti logici combinatori
5. Analizzare e sintetizzare circuiti logici combinatori
6. Comprendere schemi circuitali di unità logico-aritmetiche (ALU)
7. Comprendere i principi di funzionamento dei transistori MOS
8. Comprendere e progettare schemi circuitali di porte logiche mediante dispositivi CMOS
9. Comprendere ed utilizzare i sistemi di rappresentazione dei numeri maggiormente utilizzati in elettronica digitale
10. Comprendere e progettare semplici circuiti logici sequenziali
11. Comprendere il funzionamento di elementi di memoria di base, ad esempio l'elemento bistabile, i flip-flop, ecc.
12. Comprendere e sintetizzare semplici macchine a stati
13. Comprendere e descrivere l'architettura di base del Personal Computer
14. Comprendere le caratteristiche di base e le prestazioni dei circuiti di memoria volatili e non volatili
15. Comprendere il funzionamento delle principali tipologie di memorie: registri in tecnologia CMOS, SRAM, DRAM, EPROM, FLASH, ecc.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Il corso e' suddiviso in quattro parti:
1. Rappresentazione dei sistemi elettronici
1. Introduzione e cenni sugli sviluppi recenti dell'elettronica digitale
2. Rappresentazione dei sistemi elettronici e flusso di progettazione
3. Interconnessioni
2. Elementi di algebra booleana e circuiti logici combinatori
1. Algebra Booleana
2. Analisi e sintesi di circuiti logici combinatori
3. Schemi logici di unità aritmetiche
4. Schemi circuitali di porte logiche
5. Sistemi di numerazione
3. Progettazione di circuiti logici sequenziali
1. La funzione "memorizzazione" e l'elemento bistabile
2. Circuiti con Flip-Flop e Latch
3. Macchine a stati
4. Sistemi di memorie a semiconduttore
1. Breve introduzione all'architettura del Personal Computer
2. Classificazione delle memorie
3. Caratteristiche generali dei sistemi di memoria
4. Latch e registri in Tecnologia CMOS
5. RAM (Random Access Memory)
6. Memorie non volatili
7. Memorie seriali
1. Rappresentazione dei sistemi elettronici
1. Introduzione e cenni sugli sviluppi recenti dell'elettronica digitale
2. Rappresentazione dei sistemi elettronici e flusso di progettazione
3. Interconnessioni
2. Elementi di algebra booleana e circuiti logici combinatori
1. Algebra Booleana
2. Analisi e sintesi di circuiti logici combinatori
3. Schemi logici di unità aritmetiche
4. Schemi circuitali di porte logiche
5. Sistemi di numerazione
3. Progettazione di circuiti logici sequenziali
1. La funzione "memorizzazione" e l'elemento bistabile
2. Circuiti con Flip-Flop e Latch
3. Macchine a stati
4. Sistemi di memorie a semiconduttore
1. Breve introduzione all'architettura del Personal Computer
2. Classificazione delle memorie
3. Caratteristiche generali dei sistemi di memoria
4. Latch e registri in Tecnologia CMOS
5. RAM (Random Access Memory)
6. Memorie non volatili
7. Memorie seriali
Prerequisiti
Elettronica I
Metodi didattici
Modalità di frequenza: fortemente consigliata;
Modalità di erogazione: tradizionale.
Modalità di erogazione: tradizionale.
Materiale di riferimento
A. Geraci, "Principi di Elettronica dei sistemi digitali", McGraw-Hill.
A.S.Sedra & K.C.Smith, Microelectronics Circuits, Saunders College Publ.
R.S. Sandige, "Digital Design Essential", Prentice-Hall.
J.F. Wakerly, "Digital design: principles and practices", Prentice-Hall International Editions.
A.S.Sedra & K.C.Smith, Microelectronics Circuits, Saunders College Publ.
R.S. Sandige, "Digital Design Essential", Prentice-Hall.
J.F. Wakerly, "Digital design: principles and practices", Prentice-Hall International Editions.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste in una discussione orale che verte sugli argomenti trattati nel corso.
Docente/i
Ricevimento:
Su appuntamento
Edificio LITA; II piano