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ELETTRONICA DIGITALE (II PARTE) (1) 22/11 Prof. Adelio SALSANO.

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1 ELETTRONICA DIGITALE (II PARTE) (1) 22/11 Prof. Adelio SALSANO

2 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 2 Elettronica Digitale (II Parte) Prof. Adelio Salsano Dott. Stefano Bertazzoni – Ing. Salvatore Pontarelli Periodo didattico I semestre – II Emisemestre Dal 22 Novembre 2010 al 29 Gennaio 2011 Lezioni e esercitazioni Lunedì ore – 13.15, Aula 18 (Ind) Mercoledì ore 11,30 – 13,15 Aula 4 NE Giovedì ore ,45, Aula 4 NE Ricevimento studenti: Lunedì e giovedì ore Materiale didattico Dispense e lucidi forniti dai docenti Carl Hamacher, Zvonko Vranesic Safwat Zaky “Introduzione all’architettura dei calcolatori” Mac Graw-Hill

3 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 3 Organizzazione del corso Quattro settimane di lezioni ed esercitazioni per richiami sui circuiti digitali programmabili e per le architetture hardware e le caratteristiche software dei microprocessori e dei microcontrollori. Verifica intermedia Quattro settimane di lezioni ed esercitazioni relative alle metodologie e agli strumenti di progettazione dei sistemi a microprocessore e dei sistemi di comunicazione. Verifiche finali e esami

4 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 4 PROGRAMMA Presentazione del corso e concetti generali Dispositivi logici: PLA, PAL, FPGA, Gate Array, Standard cell Architetture dei microprocessori e (micro)calcolatori Unità del calcolatore:processore e memoria. Registri dedicati e di uso generale Collegamenti tra unità: bus Livelli di astrazione Linguaggio macchina o assembly language Funzionamento del processore:fetch,decode, execute Tipi di istruzione mecchina Formalismo RTL Classi di istruzioni Modi di indirizzamento Salti condizionati Architetture di I/O Istruzioni e registri di I/O Lo stack e il suo funzionamento Sistema di I/O: bus dati, indirizzo e controllo, istruzioni di I/O Polling, Interrupt e DMA

5 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 5 Programma (segue) Cenni sui problemi di sincronizzazione Porte seriali e parallele Sistema operativo Presentazione del processore commerciale Progetto del microcontrollore basato sul microprocessore commerciale prescelto Prerequisiti Circuiti logici elementari (primo emisemestre) e loro sintesi Teoremi fondamentali dell’algebra booleana Elementi di memoria, Circuiti sequenziali Registri

6 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 6 Segnali e Informazione Tecnologie e architetture microelettroniche Nozioni di base

7 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 7 Segnale e Informazione Per elaborare informazioni, occorre rappresentarle (o codificarle) mediante una tecnica di rappresentazione. Per rappresentare le informazioni si usano segnali. I segnali devono essere elaborati, nei modi opportuni, tramite dispositivi di elaborazione. In un sistema digitale le informazioni sono rappresentate, elaborate e trasmesse mediante grandezze fisiche che assumono solo valori discreti. Ogni valore è associato a una cifra (digit) della rappresentazione.

8 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 8 Segnale Binario Segnale binario: grandezza fisica che assume due valori distinti, indicati per convenzione con le cifre 0 e 1: s   0, 1  (low, high - false, true) Grandezze fisiche usate per rappresentare l’informazione nel sistema digitale:  elettrica(tensione o corrente)  magnetica(intensità magnetica)  ottica(potenza ottica)

9 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 9 Segnale Binario (segue)

10 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 10 Logic Devices ASIC (Application Specific Integrated Circuit) Standard Cell Gate Array PLD (Programmable Logic Devices) SPLD (Simple PLD) PLA (Programmable Logic Array) PAL (Programmable Array Logic) GAL (Generic Array Logic) CPLD (Complex PLD) FPGA Programmate durante la produzione nella Fab Programmabili sul campo Re/Programmabili nel circuito

11 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 11 Strutture PLD Programmable Logic Array (PLA) Programmable Array Logic (PAL)

12 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 12 PLA: Simbologia Z Z Z = A  1  C  D  1 a) A BCD..

13 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 13 Programmable Array Logic (PAL)

14 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 14 Sistemi di Programmazione Giunzione di tipo Fuse Giunzione di tipo AntiFuse

15 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 15 FPGA: Architettura

16 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 16 FPGA: Logic Element (Block)

17 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 17 FPGA: LUT – Look Up Table (2 Ingressi)

18 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 18 FPGA: Programmazione

19 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 19 FPGA: LUT

20 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 20 FPGA: Routing (VRC)

21 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 21 FPGA: Routing (IM)

22 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 22 FPGA: Programmazione nodi

23 Elettronica Digitale (II Parte) 10-11_1 23 FPGA : motivi delle scelte Riprogrammabilità anche parziale Funzionalità volatili e non volatili: SRAM, FLASH, FUSE e MPGA Tool molto efficienti (HDL) Prototipi di test Ecc.


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