Entwurf digitaler Schaltungen

Bernhard Rinner

This lecture introduces the fundamentals of the design of digital circuits. The lecture is held in German.

Seit 11. M√§rz 2020 wird diese Lehrveranstaltung als online-Kurs zu den urspr√ľnglich geplanten Terminen abgehalten und auch aufgezeichnet. Die Aufzeichnungen stehen kurze Zeit nach den Kursen zum Download im AAU classroom zur Verf√ľgung. Die Zugangsinformation wurde an alle angemeldeten TeilnehmerInnen per Email verschickt.

Ziele und Methodik

Die Lehrveranstaltung Entwurf digitaler Schaltungen erklärt wichtige Grundkenntnisse und Begriffe zu digitalen Systemen und vermittelt Methoden zur Analyse und zum Entwurf digitaler Schaltungen. Sie ist Teil der Studieneingangs- und Orientierungsphase (STEOP) des Bachelorstudiums Informationstechnik.

Die Vorlesung ist in folgende 11 Kapitel gegliedert:

  1. Einf√ľhrung in digitale Systeme
  2. Zahlendarstellung und Kodes
  3. Boolesche Algebra
  4. Kombinatorische Schaltungen (Schaltnetze)
  5. Schaltnetzminimierung
  6. Standardschaltnetze
  7. Arithmetische Schaltungen
  8. Sequentielle Schaltungen (Schaltwerke)
  9. Standardschaltwerke
  10. Speicher
  11. Mikroprozessor-Grundlagen

Der Aufbau der Vorlesung folgt dabei einem “bottom-up Entwurfsprinzip”, bei dem komplexere Schaltungen mit Hilfe einfacherer (und bereits bekannter) Komponenten realisiert werden. Besonderer Wert wird dabei auf die Vermittlung von Methoden zur Modellierung und zum Entwurf gelegt. Die behandelten Methoden stammen im Wesentlichen aus den Bereichen der Zahlensysteme, Logik, Mengenlehre, Algebra und Automatentheorie und werden entsprechend eingef√ľhrt. Als wesentliches Lehrziel sollen Studierende nach erfolgreicher Absolvierung der Vorlesung in der Lage sein, den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachen Prozessors erkl√§ren zu k√∂nnen und die dazu erforderlichen Komponenten (Schaltnetze und Schaltwerke) analysieren bzw. entwerfen zu k√∂nnen.

Ein eigener Kurs ergänzt die Vorlesung und bietet Gelegenheit zur Vertiefung der in der Vorlesung behandelten Methoden. Weiters wird die Beschreibung von digitalen Schaltungen anhand der Hardwarebeschreibungssprache VHDL vorgestellt.

Unterlagen

Die Lehrgangsunterlagen auf dieser Website sind passwortgesch√ľtzt. Sie erhalten den Zugangscode zu Beginn der Lehrveranstaltung vom Vortragenden.

Pr√ľfung

Die Pr√ľfung erfolgt schriftlich (90 Minuten).

Inhalt

1. Einf√ľhrung

Geschichtliche Entwicklung des Computers; Einf√ľhrung von digitalen Schaltungen

2. Zahlensysteme und Kodes

Zahlendarstellung; Kodes und Kodierung; binäre Arithmetik

3. Boolesche Algebra

Schaltkreise und Wahrheitstabellen; Boolesche Algebra; Normalformen

4. Schaltnetze (Kombinatorische Logik)

Logikgatter; Schaltungssynthese; Zeitverhalten

5. Schaltnetzminimierung

 6. Standardschaltnetze

 7. Arithmetische Schaltungen

 8. Sequentielle Schaltungen (Schaltwerke)

 9. Standardschaltwerke

 10. Speicher

 11. Mikroprozessor-Grundlagen