Entwurf digitaler Schaltungen

Bernhard Rinner

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

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. Einführung 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 eingeführt. Als wesentliches Lehrziel sollen Studierende nach erfolgreicher Absolvierung der Vorlesung in der Lage sein, den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachen Prozessors erklären zu können und die dazu erforderlichen Komponenten (Schaltnetze und Schaltwerke) analysieren bzw. entwerfen zu können.

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 passwortgeschützt. Sie erhalten den Zugangscode zu Beginn der Lehrveranstaltung vom Vortragenden.

Prüfung

Die Prüfung erfolgt schriftlich (90 Minuten).

Inhalt

1. Einführung

Geschichtliche Entwicklung des Computers; Einführung 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