Appunti di ELETTRONICA DEI SISTEMI DIGITALI

Anno Accademico: 1998-1999 (corso semestrale)
Docente:	prof. Castagnolo
Esercitatore:	ing. Dello Russo

Indice degli argomenti 

Capitolo 1 - Numerazione binaria
Numerazione binaria. Addizione binaria. Sottrazione binaria. Moltiplicazione binaria. Divisione 
binaria. Conversione binario-decimale. Complementazione: complemento ad 1 e complemento a 2.
Numeri con segno. Operazioni con i numeri segnati. Il fenomeno dell'overflow. Difetti del metodo 
della complementazione. 
Codici binari. Generalità sui codici binari. Codici numerici. Codice ad accesso 3. Codice riflesso.
Codici a rilevazione e correzione di errore. Importanza della rilevazione degli errori: Bit Error Rate.
Codici a ripetizione (cenni). Probabilità di errore. Codice a controllo di parità. Correzione dell'errore 
singolo. Codice Hamming.


Capitolo 2 - Algebra booleana
Introduzione. Postulati di Huntington. Reti di interruttori. Esempi di algebra booleana.
Teoremi fondamentali dell'algebra booleana. Definizioni varie. 
Forme canoniche. Porte logiche. Sistemi funzionalmente completi. 
Funzioni booleane di 2 variabili booleane. Funzioni NAND e NOR. Funzione EXOR e EXNOR. Costo di una 
funzione booleana. 
Algebra delle proposizioni. 
Mappe di Karnaugh. Metodi di riduzione tramite mappe di Karnaugh. Esempi. Mappe di Karnaugh per 
la seconda forma canonica. Condizioni "don't care". Metodo di McCluskey per l'individuazione 
degli implicanti primi.


Capitolo 3 - Circuiti MSI
Introduzione ai circuiti MSI. Decoder. Realizzazione di un decoder con porte NAND.
Linea ENABLE. Demultiplexer. Encoder. Encoder con priorità. Multiplexer. Esempi vari di circuiti
realizzati tramite demultiplexer e multiplexer.
Rom: Read Only Memory. Osservazioni: EPROM e EEPROM. PLA: Programmable Logic Array.
PAL (Programmable Array Logic).
Alee. Introduzione. Alee funzionali statiche. Alee funzionali dinamiche. Alee statiche logiche.
Alee dinamiche logiche. Esempi vari
Sommatori. Half-adder. Full-adder. Sommatore binario parallelo. Propagazione del carry.
Sottrattori. Half-subtractor. Full-subtractor.


Capitolo 4 - Circuiti sequenziali sincroni
Introduzione ai circuiti sequenziali.
Circuito bistabile. Circuiti di memoria con ingressi. Gated latch S-R.
Latch di tipo D. Latch di tipo J-K. Uso del latch di tipo J-K come divisore di frequenza.
Latch di tipo T. 
Flip-Flop. Introduzione. Schema logico di un flip-flop di tipo J-K. Rappresentazione dei 
flip-flop mediante grafi orientati. Applicazione: riconoscitore di codice (o di sequenze).
Definizioni varie sui circuiti sequenziali sincroni. Esempio. Equivalenza tra stati.
Configurazioni di ingresso periodiche. Addizionatore sequenziale. Moltiplicatore sequenziale.
Minimizzazione delle FSM completamente specificate. Metodo della tabella triangolare.
Esempio: addizionatore sequenziale. 
Minimizzazione delle FSM non completamente specificate. Esempio.
Scelta dell'assegnamento ottimale. Esempi vari. Partizioni output-consistent e input-consistent.
Clock autonomi.
Circuiti a celle iterative. 
Registri. Introduzione ai registri. Registro a scorrimento (shift register). Segnali di controllo.
Applicazione: accumulatore.
Contatori. Introduzione. Contatore modulo 8. Contatori up, down e up-down. Contatori a decade.
Ripple-Carry Out (RCO).
Contatori ad anello (Ring Counter) e ad anello intrecciato (Twisted Ring Counter).


Capitolo 5 - Circuiti sequenziali asincroni
Introduzione. 
Circuiti asincroni in modo fondamentale. Metodo di sintesi. Esempio: latch asincrono di tipo J-K.
Esempio: misuratore di riflessi. Problema dell’assegnamento nelle macchine sequenziali asincrone.
Esempi vari. Esempio: misuratore di riflessi.
Circuiti asincroni in modo impulsivo (cenni). Esempio: macchine distributrice di bibite


Capitolo 6 - Macchine a stati algoritmiche (ASM)
Introduzione. Diagramma di flusso di una ASM. Operazioni sui registri. Considerazioni sulla 
temporizzazione. 
Esempio: contatore binario a 4 bit. Diagramma di flusso. Sequenza temporale delle operazioni 
e relativa tabella. Diagramma degli stati del circuito di controllo. Sintetizzazione del 
circuito di controllo. Sintesi del circuito di pilotaggio dei flip-flop.


Capitolo 7 - Circuiti integrati digitali
Introduzione ai circuiti integrati digitali. Livello di integrazione. Famiglie logiche digitali.
Proprietà generali delle famiglie logiche. Sigle e caratteristiche dei circuiti integrati digitali.
Caratteristiche principali di una porta logica. Tensione di soglia.
Porte logiche fondamentali e caratteristiche elettriche.
Fan-Out. 
Dissipazione di potenza. Potenza statica dissipata e potenza dinamica dissipata.
Ritardo di propagazione. Livelli logici nei circuiti combinatori e ritardo totale di propagazione.
Margini di rumore.
Dispersione dei parametri in una stessa famiglia


Capitolo 8 - Complementi vari
Circuiti per il codice Hamming.
Contatori asincroni (ripple counters).Contatori non binari. Contatori in cascata.
Circuito comparatore di due numeri binari.
Esercizio: sintesi interna di un flip-flop di tipo T (come circuito asincrono).