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RETI LOGICHE L-A Orario Lunedì ore 14-16 17 (ora Q) [aula 5.7], Giovedì ore 9-12 [aula 6.2], Venerdì ore 9-11 [aula 6.1] Informazioni, programma, materiale.

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2 RETI LOGICHE L-A Orario Lunedì ore (ora Q) [aula 5.7], Giovedì ore 9-12 [aula 6.2], Venerdì ore 9-11 [aula 6.1] Informazioni, programma, materiale didattico (slide, compiti a casa, testo e soluzione di prove desame) Dispense R. Laschi, M. Prandini: Reti Logiche, Esculapio, 2007 Ricevimento Venerdì ore 11-13; Mercoledì ore 15-17, previo accordo telefonico (051 20) o via

3 Regolamento prove desame In ogni A.A. sono previsti 6 appelli desame: Giugno, Luglio, Settembre, Dicembre, Gennaio, Aprile Lesame consiste in due prove: 1. prova scritta (2 esercizi) punti complessivamente disponibili: 20 superamento: punteggio di ciascun esercizio 4 2. prova orale punti disponibili: 10 superamento: punteggio 4 Voto esame: somma dei punteggi delle due prove Nella sola SESSIONE ESTIVA: - la prova orale può essere sostituita dalla prova intermedia, se superata con almeno 4 punti (o, per chi ha superato la prova scritta di Giugno, con il primo esercizio della prova di Luglio) - ogni compito a casa, svolto congiuntamente da due Studenti e consegnato in tempo, incrementa il voto finale fino a 0,5 punti

4 prova intermedia:Sabato 24 Maggio,ore ,aula 6.2 I prova scritta:Giovedì 26 Giugno,ore ,aula 6.2 II prova scritta:Mercoledì 16 Luglio,ore ,aula 6.2 Date prove scritte desame sessione estiva iscrizione obbligatoria tramite Uniwex

5 Aspiranti ingegneri dellinformazione RETI LOGICHE insegna a descrivere e a progettare le MACCHINE DIGITALI Eugenio Faldella (ET) Roberto Laschi (I) Stefano Mattoccia (A) Marina Pettinari (ET) Obiettivi del corso

6 Macchine digitali Sistemi artificiali che impiegano grandezze fisiche contraddistinte da un insieme discreto di valori significativi (segnali digitali) per rappresentare, elaborare e comunicare informazioni il mezzo il fine

7 complessità tecnologia tempo controllo elettrica elettronica tutte le attività 3000 anni di storia e 4 tecnologie calcolo manuale meccanica misura

8 Pervasive Digital Era

9 Ogni livello individua entità (sottosistemi, unità, moduli, …, componenti primitivi) opportunamente cooperanti, contraddistinte da ben predefiniti ruoli, funzionalità, interfacce e protocolli di interazione con le altre entità operanti nello stesso livello o nei livelli adiacenti della gerarchia. Esplorando i livelli della gerarchia dallalto verso il basso, aumenta il numero di entità, ma diminuisce la complessità di ciascuna di esse, dal punto di vista sia comportamentale che strutturale. La descrizione del comportamento di un sistema complesso, in ogni ambito ingegneristico, è inevitabilmente articolata su più livelli (approccio divide et impera). Livelli di descrizione

10 I livelli di descrizione di una diffusissima macchina digitale: il calcolatore elettronico …

11 Livello logico Livello fisico Livello architetturale Calcolatori Elettronici L-A Elettronica Digitale L-A Reti Logiche L-A Microelettronica L-A Fondamenti di Informatica L-A

12 Funzioni, variabili, espressioni Livello logico Livello fisico Livello architetturale processore, memoria, I/O RAM, Registro, Contatore, ALU, Decoder, Multiplexer Affidabilità, velocità, ingombro, consumo, costo Adattabilità, velocità, capacità, sicurezza, espressività Descrizione formale, composizione, decomposizione segnali e circuiti modello della macchina digitale che consente di astrarre dalla tecnologia di dettagliare limmagine architetturale Argomenti da affrontare per impiegare il modello: Modalità di rappresentazione, elaborazione e trasferimento dellinformazione Metodi per la definizione formale delle specifiche Metodologie di progetto Rete Logica:

13 Descrizione della STRUTTURA Descrizione del COMPORTAMENTO Sintesi Analisi I due contesti progettuali oggetto di studio astrazione cosa fa come è fatta Macchina digitale esito univoco non univoco

14 Progettazione top-down e bottom-up Livello n Componenti primitivi per il livello n Comportamento dellintero sistema Struttura formata da sottosistemi Livello 0 Fenomeni fisici allinterno di materiali Livello n-1 Componenti primitivi per il livello n-1 Comportamenti dei vari sottosistemi Strutture formate da parti più semplici Componenti primitivi per il livello 1 Livello 1 Schemi circuitali Andamenti di tensioni e di correnti elettriche

15 Descrizione della struttura che presenta il nuovo comportamento CAD Il progetto, o sintesi, su un livello nuovo comportamento Elenco dei componenti disponibili, del loro comportamento e delle modalità con cui farli interagire Metodologie per lottimizzazione del costo e delle prestazioni nuovo componente

16 Cap.1:Introduzione alle macchine digitali Cap.2:Rappresentazione, elaborazione, trasferimento dellinformazione Programma Cap.3:Modelli e metodi per la descrizione formale delle specifiche Cap.5:Metodologie per la sintesi e lanalisi di reti combinatorie Cap.6:Metodologie per la sintesi e lanalisi di reti sequenziali asincrone Cap.7:Metodologie per la sintesi e lanalisi di reti sequenziali sincrone Saper fare Sapere Cap.4:Componenti logici elementari e algebra di commutazione Orale Prova intermedia Orale Prova scritta

17 Macchine digitali: dal livello fisico al livello logico

18 La gestione dellinformazione a livello fisico Segnale: grandezza fisica variabile nel tempo, il cui andamento o forma donda identifica linformazione che la sorgente intende inviare alla destinazione. Segnale analogico: ogni variazione della grandezza fisica modifica linformazione trasportata. Segnale digitale: solo a significative variazioni della grandezza fisica corrisponde una modifica dellinformazione trasportata. segnali destinazione I circuiti elettronici che formano il livello fisico di una macchina digitale coordinano il loro funzionamento scambiandosi informazioni veicolate da segnali. sorgente

19 Forma donda di un segnale Il segnale analogico Il segnale digitale Il segnale binario L H s(t) informazione rumore

20 Segnali analogici vs. segnali digitali IPOTESI: si dispone di una tensione elettrica V variabile nellintervallo 0-10 volt, di cui si è in grado di generare (lato sorgente) e misurare (lato destinazione) il valore con la precisione del centesimo di volt. SOLUZIONI Segnale analogico: posto V = N, la comunicazione richiede una sola unità di tempo, ma un rumore di entità pari a 0,01 volt altera il valore trasferito. Segnale digitale: suddiviso lintervallo di variabilità del segnale V in 10 fasce da 1 volt, la comunicazione richiede tre unità di tempo, una per ciascuna cifra decimale; limmunità al rumore è pari a 0,5 volt. Segnale binario: suddiviso lintervallo di variabilità del segnale V in 2 fasce da 5 volt, la comunicazione richiede dieci unità di tempo; limmunità al rumore è pari a 2,5 volt. PROBLEMA: trasferire il valore N di un numero intero (0 N 999).

21 1/4 2/4 3/4 4/4 4 segnali 1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 8/8 8 segnali Segnali analogici vs. segnali binari PROBLEMA: evidenziare il livello del carburante in unautomobile SOLUZIONI: 1 segnale analogico, oppure, a parità di contenuto informativo, una molteplicità di segnali binari sensore (on/off) riserva 1 segnale...

22 Fenomeni fisici e segnali binari fenomeno fisico fenomeno fisico causa effetto segnale tensione segnale corrente circuito elettrico contatto mobile carico sorgente di alimentazione

23 Interruttori elettronici corrente elettrica corrente elettrica il transistore bipolare unipolare effetto corrente SI / NO causa valore alto / basso Interruttori elettronici tempo tensione o corrente in ingresso H L tempo corrente in uscita H L corrente elettrica tensione elettrica

24 Tecnologia e prestazioni Manuale Meccanico Elettrico Elettronico evoluzione Azionamento Transistore unipolare area: mm 2 velocità:10 10 commutazioni/s consumo:10 -4 watt costo: lire Integrazione!

25 segnali analogici microfono termostato altimetro I/O analogico Elaborazione di segnali binari segnali binari lampadina monitor floppy Convertitore D/A segnali analogici altoparlante plotter dinamo segnali binari tastiera mouse floppy Convertitore A/D

26 Variabili binarie logica negativa Segnali binari: Presente, Assente Alta, Bassa Aperto, Chiuso Accesa, Spenta ecc. Bit (binary digit) Variabile x tale che x B: 0,1 logica positiva o negativa correntex 1 0presente assente x 0 1 tensione alta bassa x 0 1 x 1 0 contatto aperto chiuso x 0 1 x 1 0 lampada spenta accesa x 0 1 x 1 0 logica positiva

27 Configurazioni binarie Le distinte configurazioni binarie di n bit sono 2 n. Una configurazione di n bit può rappresentare: i valori di n segnali binari in un certo istante; i valori di un segnale binario in n istanti. n=3: x 1 x 2 x Configurazione binaria di n bit: stringa di n simboli {0,1}. x1x1 x2x2 x3x3 xnxn n bit x1x1 t 0 x2x2 x3x x t 1 t 2 t … x1x2x3x1x2x3 notazione alternativa:


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