Λογική Σχεδίαση

Εξάμηνο:
1ο
Τύπος Μαθήματος:
Υποχρεωτικό Μάθημα (ΥΜ)
Κατεύθυνση:
-
Κωδικός:
Κ02
ECTS:
6
Διδακτικές Ώρες
Ώρες Θεωρίας:
3
Ώρες Φροντιστηρίου:
1
Ώρες Εργαστηρίου:
-
Ειδικεύσεις
Θεμελιώσεις Πληροφορικής (Ε1):
-
Διαχείριση Δεδομένων και Γνώσης (Ε2):
-
Λογισμικό (Ε3):
-
Υλικό και Αρχιτεκτονική (Ε4):
-
Επικοινωνίες και Δικτύωση (Ε5):
-
Επεξεργασία Σήματος και Πληροφορίας (Ε6):
-
Σχετικά Μαθήματα
Περιγραφή Μαθήματος

Το μάθημα καλύπτει τα ακόλουθα θέματα:
• Εισαγωγή, διαχείριση πολυπλοκότητας και τεχνολογία ψηφιακών συστημάτων.
• Αριθμητικά συστήματα, δεκαδικοί, δυαδικοί και δεκαεξαδικοί αριθμοί, αναπαραστάσεις θετικών και αρνητικών αριθμών, και αριθμητικές πράξεις.
• Λογικές πύλες, ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα και τεχνολογία CMOS.
• Αρχές συνδυαστικής λογικής, εξισώσεις Boole, άλγεβρα Boole και λογικά κυκλώματα δύο επιπέδων.
• Χρήση πυλών XOR, NAND, NOR και πολυεπίπεδη συνδυαστική λογική.
• Ελαχιστοποίηση εξισώσεων Boole με τη χρήση χαρτών Kaurnaugh και την αξιοποίηση αδιάφορων τιμών.
• Δομικά στοιχεία συνδυαστικής λογικής (πολυπλέκτες, αποπλέκτες, αποκωδικοποιητές, κωδικοποιητές).
• Χρονισμός συνδυαστικής λογικής (καθυστέρηση διάδοσης, καθυστέρηση μόλυνσης και μεταβατικοί παλμοί).
• Μανδαλωτές (latches), φλιπ-φλοπ (flip-flop) και καταχωρητές.
• Σχεδίαση σύγχρονης λογικής και μηχανές πεπερασμένων καταστάσεων Moore και Mealy.
• Απλή ανάλυση χρονισμού ψηφιακών συστημάτων.
• Γλώσσες περιγραφής υλικού (HDL) για προσομοίωση και σύνθεση.
• Κυκλώματα αριθμητικής (αθροιστές, αφαιρέτες, συγκριτές, μονάδα ALU, ολισθητές και περιστροφείς).
• Ακολουθιακά δομικά στοιχεία (μετρητές, καταχωρητές ολίσθησης, αλυσίδες σάρωσης).
• Διατάξεις μνήμης (ROM, RAM, DRAM, SRAM, αρχεία καταχωρητών).
• Διατάξεις λογικής (PLA, FPGA).

Βιβλιογραφία

Με την έναρξη των μαθημάτων ο φοιτητής λαμβάνει σε ηλεκτρονική μορφή όλες τις διαφάνειες των παραδόσεων οργανωμένες κατά τέτοιον τρόπο, ώστε να μυηθεί όχι μόνο στη λογική σχεδίαση, αλλά και στη διαδικασία της μάθησης και στην ανάπτυξη συλλογισμών. Οι διαφάνειες των παραδόσεων χρησιμοποιούνται από τους φοιτητές κατά τη διάρκεια των παραδόσεων σαν "σημειωματάριο" στο οποίο μπορούν να σημειώνουν τυχούσες απορίες ή διευκρινίσεις καθώς και τη λύση επιλεγμένων ασκήσεων. Στο τέλος των παραδόσεων ο φοιτητής, που παρακολούθησε το μάθημα, θα έχει στα χέρια του ένα ολοκληρωμένο εκπαιδευτικό υλικό, που δημιουργήθηκε με τη δική του συμμετοχή και αυτενέργεια. Το υλικό αυτό θα είναι η βάση της προετοιμασίας του για την τελική αξιολόγησή του.
Η διδασκαλία του μαθήματος βασίζεται στο βιβλίο «Ψηφιακή Σχεδίαση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών, Έκδοση ARM», των Sarah L. Harris και David Money Harris, (επιστημονική επιμέλεια στα ελληνικά: Α. Πασχάλης), Κλειδάριθμος, 2019. (τίτλος πρωτοτύπου: “Digital Design and Computer Architecture, ARM Edition”, Elsevier/Morgan Kaufmann, 2016).

Αναλυτική Περιγραφή