Download Digitaltechnik — Eine praxisnahe Einfuhrung by Prof. Dr. Armin Biere, Prof. Dr. Daniel Kroening, Georg PDF

By Prof. Dr. Armin Biere, Prof. Dr. Daniel Kroening, Georg Weissenbacher, Christoph M. Wintersteiger (auth.)

Dieses Einführungswerk in die Digitaltechnik wurde speziell für Bachelorstudenten entwickelt. Es enthält viele auf den Anfänger zugeschnittene praktische Anwendungen. Folgende Aspekte sind einmalig:

  • Tool-orientierter Ansatz
  • Verwendung der Hardwarebeschreibungssprache Verilog
  • Einführung in systematische Methoden zur Fehlersuche
  • Geringe Anforderungen an die mathematischen Vorkenntnisse
  • Ein vereinfachter X86 IA32-Prozessor als Anwendungsbeispiel

Die vorgestellten Beispiele werden mit Hilfe von instruments wie XILINX ISE und MentorGraphics ModelSim in echte Schaltungen umgesetzt. Diese instruments werden auch im industriellen Alltag eingesetzt. Im web werden weitere Übungen, realisierte Beispiele sowie Animationen angeboten. Für Dozenten stehen Folien zum Abrufen bereit.

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Wir wollen in diesem Abschnitt zeigen, wie man kombinatorische Schaltungen mit Verilog spezifiziert. 1). 1, die der Formel aus Beispiel 1 entspricht. Die Leitungen x, y, z werden im Boole’schen Ausdruck auf der rechten Seite der Zuweisung verwendet. Der Wert dieses Ausdrucks wird der Leitung r zugewiesen. Diese Schaltung wird als Modul spezifiziert, welches dann f¨ ur die Konstruktion weiterer, komplizierterer Schaltungen verwendet werden kann. 1 (Implementierung der Schaltung in Abb. 1 module fun ( input x , y , z , output r ) ; assign r = x | | ( !

12 Konstruieren Sie die kombinatorische Schaltung f¨ ur die Formeln 1. (x ∧ y ∧ z) ∨ (x ∧ y ∧ ¬z) ∨ (¬x ∧ z) 2. (x ∧ y) ∨ (¬x ∧ z) Vergleichen Sie die beiden Formeln miteinander. Was f¨allt Ihnen auf? Welche Ihrer beiden Schaltungen w¨ urde in der Praxis eher eingesetzt werden? 13 Zeigen Sie mithilfe der Bool’schen Algebra, dass folgende Schaltung die XOR-Funktion implementiert, indem Sie die einzelnen Ausgangssignale vereinfachen. 14 In der Praxis werden kombinatorische Schaltungen nat¨ urlich nicht aus einzelnen Gattern zusammengebaut.

In PLA-Bausteinen sind sowohl die Verbindungen des Und-Feldes als auch die Verbindungen des Oder-Feldes programmierbar. 6. Funktionstabelle f¨ ur out0 und out1 in0 0 0 0 0 1 1 1 1 in1 0 0 1 1 0 0 1 1 in2 0 1 0 1 0 1 0 1 out0 1 0 1 0 0 1 0 1 out1 0 0 0 1 0 1 0 0 Bei der einfacheren Variante, den PALs, sind die Oder -Verkn¨ upfungen vom Hersteller fest vorgegeben. Diese Bauelemente sind sehr einfach zu programmieren und daher sehr popul¨ ar und in verschiedensten Varianten erh¨altlich. 10 Weitere Vertreter dieser Gattung finden Sie z.

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