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grundlagen_digitaltechnik [2011/03/28 15:48] beckmanf Signale und Variablen |
grundlagen_digitaltechnik [2024/03/18 17:52] beckmanf Add comb |
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- | ==== Grundlagen Digitaltechnik ==== | + | ==== Grundlagen Digitaltechnik VHDL ==== |
- | === Inhalt === | + | Digitale Schaltungen werden mit Hardwarebeschreibungssprachen wie VHDL oder Verilog beschrieben. |
- | Diese Veranstaltung wendet sich an Studenten der Elektrotechnik im ersten Fachsemester. | + | === VHDL Beispiele === |
- | Das Kürzel dieser Veranstaltung im Stundenplan der Hochschule ist E-DT. | + | [[dt-code|VHDL Entity/Architecture und strukturelle Beschreibung]] |
- | Es werden die folgenden Themen behandelt. | + | |
- | * Digitale Systeme und Darstellung von Information | + | [[dt-code-comb|Combinational Logic with Concurrent and Conditional signal assignments]] |
- | * Binäre Zahlendarstellung | + | |
- | * Boolesche Algebra | + | |
- | * Kombinatorische digitale Schaltungen | + | |
- | * Zustandsautomaten | + | |
- | + | ||
- | Es gibt für diese Veranstaltung einen Eintrag bei der elektronischen Lernplattform "Moodle" der | + | |
- | Hochschule Augsburg unter: https://moodle.hs-augsburg.de/course/view.php?id=585 | + | |
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- | Ich bitte alle Teilnehmer sich auf der Moodle Plattform als Teilnehmer einzutragen. | + | |
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- | === Boolesche Theoreme === | + | |
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- | Ich habe eine {{:dt-boolesche_theoreme.pdf|Übersicht über die Booleschen Theoreme}} aus der Masterarbeit von | + | |
- | Shannon auf diese Seite geladen. Sie können die Theoreme zur Vereinfachung von booleschen Gleichungen anwenden. | + | |
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- | === VHDL Beispiele === | + | |
- | [[dt-code|Digitaltechnik Grundlagen Code Strukturelle und RTL Beschreibung]] | + | |
[[dt-code-sequ|Digitaltechnik Grundlagen Code sequentielle Schaltungen]] | [[dt-code-sequ|Digitaltechnik Grundlagen Code sequentielle Schaltungen]] | ||
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[[dt-code-vecnum|Digitaltechnik Grundlagen Code Arrays und Numerik]] | [[dt-code-vecnum|Digitaltechnik Grundlagen Code Arrays und Numerik]] | ||
- | [[dt-code-statem|Digitaltechnik Grundlagen Code Automaten]] | + | [[dt-code-statem|Digitaltechnik Grundlagen Code Automaten und Testbench]] |
[[dt-code-varsig|Digitaltechnik Grundlagen Code Signale und Variablen]] | [[dt-code-varsig|Digitaltechnik Grundlagen Code Signale und Variablen]] | ||
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+ | [[dt-code-congen|Digitaltechnik Grundlagen Code Konstanten und Generics]] | ||
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+ | [[dt-code-funcproc|Digitaltechnik Grundlagen Code Funktionen, Prozeduren und Image Attribut]] | ||
[[dt-vhdl-std-library|VHDL IEEE Standard Package]] | [[dt-vhdl-std-library|VHDL IEEE Standard Package]] | ||
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[[dt-vhdl-numeric-std-library|VHDL IEEE Numeric Standard Package]] | [[dt-vhdl-numeric-std-library|VHDL IEEE Numeric Standard Package]] | ||
- | === Aufgaben === | ||
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- | Ich habe einige Aufgaben auf das Wiki geladen: | ||
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- | {{:aufgaben-logik.pdf|Aufgaben Logik}} | ||
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- | {{:aufgaben-logik-lsg.pdf|Aufgaben Logik Lösungen}} | ||
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- | {{:aufgaben2.pdf|Aufgaben Teil 2: Zahlen und Arithmetik}} | ||
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- | {{:aufgaben2-lsg.pdf|Aufgaben Teil 2: Zahlen und Arithmetik - Lösungen}} | ||
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- | {{:aufgaben3.pdf|Aufgaben Teil 3: Arithmetik}} | ||
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- | {{:aufgabe3-lsg.pdf|Aufgaben Teil 3 - Lösungen}} | ||
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- | {{:dt-aufgabe4.pdf|Aufgaben Teil 4: Timing}} | ||
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- | {{:dt-aufgabe4-lsg.pdf|Aufgaben Teil 4 - Lösungen}} | ||
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- | === Literatur === | ||
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- | **Barry Wilkinson, The Essence of Digital Design, Prentice Hall 2000 (verfügbar in der Bibliothek)** | ||
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- | Gute Einführung in die Thematik mit Zahlendarstellungen und Grundgattern in den Kapiteln 1 und 2. | ||
- | Die Vereinfachungstechnik mit KV Diagrammen in Kapitel 3 habe ich in der Vorlesung nicht vorgestellt und sie wird | ||
- | auch praktisch nicht mehr verwendet. | ||
- | Kapitel 4 gibt eine Einführung in sequentielle Schaltungen. Sie können die ganzen Schaltungen mit | ||
- | JK Flipflops vergessen. | ||
- | In Kapitel 5 werden Automaten vorgestellt. Hier können Sie die Implementierung mit JK Flipflops vergessen. | ||
- | In Kapitel 6 werden PLD Schaltungen vorgestellt, die allerdings auch nicht mehr zeitgemäß sind. Die ABEL | ||
- | Sprache wird nicht mehr verwendet. | ||
- | Kapitel 7 ist eine schöne Einführung in Produktionstests von Schaltungen. | ||
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- | **David A. Patterson, John L. Hennessy, Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface, Morgan Kaufmann 1998** | ||
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- | Wer wissen möchte wie ein Computer funktioniert: Das ist das Buch. Kapitel 4 erläutert die Zahlendarstellungen arithmetische Operationen. Das Kapitel gibt auch eine Beschreibung der Floating Point Darstellungen. In Kapitel 5 und 6 wird der Aufbau eines Prozessors inklusive Pipelining erläutert. Das ist wirklich gut. Wer mal die Wörter Branch Hazard und Pipeline Stall erläutert haben möchte ist hier richtig. Kapitel 7 erläutert die Speicherhierarchien mit Cache und virtuellem Speicher. Dann gibt es noch Kapitel mit I/O und Multiprozessorsystemen. | ||
- | In Appendix B gibt es noch eine kleine Übersicht über Digitaldesign. | ||
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- | **Israel Koren, Computer Arithmetic Algorithms, A K Peters, 2002** | ||
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- | Sehr schönes Buch über Zahlendarstellungen und Algorithmen für die Arithmetik. Wer wissen möchte wie man einen schnellen Addierer oder Multiplizierer baut: hier steht es. | ||
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- | === Evaluation === | ||
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- | {{:dt-evaluation-ws2010_2011.pdf|Evaluation der Vorlesung im WS 2011/2011}} | ||
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- | === Links === | ||
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- | [[http://dspace.mit.edu/handle/1721.1/11173|Claude Elwood Shannon, Master Thesis: A symbolic analysis of relay and switching circuits, Massachusetts Institute of Technology 1940]] | ||
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- | alternativ aus den Collected Papers: http://www.sigda.org/programs/cadathlon/2007/refs/p4-system.pdf | ||
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- | [[http://www.youtube.com/watch?v=sBHGzRxfeJY|Claude Shannon Juggling]] | ||
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- | [[http://www.youtube.com/watch?v=G5rJJgt_5mg|Claude Shannons Ultimate Machine]] | ||
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- | [[http://www.aec.at/center_exhibitions_area_de.php?id=179|Ausstellung: Claude Shannon auf der Ars Elektronika in Linz 7.10.2010 - 30.1.2011]] | ||
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- | [[http://www.stanford.edu/class/ee104/shannonpaper.pdf|Claude Shannon: Communication in the Presence of Noise, Proc. IRE Bd.37, 1949, S.10-21]] | ||
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- | [[http://cm.bell-labs.com/cm/ms/what/shannonday/paper.html|Claude Shannon, A Mathematical Theory of Communication, Bell System Technical Journal, 1948]] | ||
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- | [[http://mit.edu/6.933/www/Fall2001/Shannon1.pdf|Eugene Chiu et. al., Student Project Report: Mathematical Theory of Claude Shannon, 2001]] | ||
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- | [[http://mark.bu.edu/papers/200.pdf.pdf|Radomir Stankovic, Jaakko Astola, Mark Karposvsky, Some historical remarks on switching theory, Proc.Int Workshop on Spectral Techniques,2007]] | ||