28011 - RETI LOGICHE T

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente ha una conoscenza approfondita dei modelli di riferimento e delle metodologie di analisi e progetto di semplici macchine digitali. In particolare: conosce la rappresentazione digitale dell'informazione; conosce le metodologie di progetto di reti logiche combinatorie; sa usare i metodi grafici per l'analisi e la sintesi di semplici reti logiche combinatorie; conosce e sa usare le principali reti combinatorie notevoli (decoder, encoder, multiplexer, ROM); conosce e sa usare le metodologie di progetto formali per l'analisi e la sintesi di reti sequenziali asincrone; conosce le principali memorie binarie (latch SR, latch CD, flip-flop D); conosce le reti sequenziali sincrone notevoli (registro, shift register, sincronizzatore, contatore); sa combinare memorie e reti notevoli, sia sequenziali sia combinatorie, per la sintesi diretta di reti sequenziali sincrone di media complessità.

Contenuti

Il corso si tiene nel secondo semestre, da Febbraio a Giugno.

1. Livelli di progettazione di una macchina digitale: struttura e comportamento. Classificazione dei segnali. Reti di interruttori. Gate elementari.  
   
2. Rappresentazione binaria dell'informazione. Proprietà dei codici. Codifica dei testi e dei numeri. Classificazione delle macchine digitali in combinatorie e sequenziali.
   
3. La rete logica combinatoria. Funzioni, tabelle della verità e schemi logici. Algebra di commutazione: operazioni, espressioni e teoremi di equivalenza. Sintesi ed analisi con espressioni canoniche e con espressioni generali. Reti combinatorie reali: comportamento in transitorio ed a regime.
4. Mappe di Karnaugh. Sintesi con espressioni minime.
5. Reti combinatorie notevoli: decoder e multiplexer. Sintesi tramite decoder e OR. Teorema di espansione di Shannon e sintesi tramite multiplexer. Reti programmabili. ROM come reti programmabili per la sintesi combinatoria. Amplificatore a tre stati.
6. Aritmetica binaria tra numeri senza segno e con segno. Rappresentazione in complemento a 2. Half adder, full adder, e adder a n bit. Unità logico-aritmetica (ALU).
7. La rete logica sequenziale asincrona come rete combinatoria con retroazioni dirette. Comportamenti ottenibili, vincoli di corretto impiego e tecniche per l'eliminazione a priori dei malfunzionamenti. Il modello della macchina a stati finiti: la descrizione del comportamento tramite grafo degli stati e tramite tabella di flusso. Metodi di sintesi e analisi di reti asincrone.
8. Reti sequenziali asincrone notevoli per realizzare memorie binarie: latch e flip-flop.
   
9. La rete logica sequenziale sincrona come rete combinatoria con retroazioni a flip-flop. Progetto del periodo del segnale di clock. Metodo di sintesi formale per reti con flip-flop di tipo D.
10. Reti sincrone notevoli: registri, registri a scorrimento, contatori. Esempi di sintesi di reti sequenziali sincrone contenenti registri, contatori e registri a scorrimento senza l'ausili di diagrammi degli stati.

Testi/Bibliografia

Il materiale di riferimento sono i lucidi resi disponibili sul sito del corso.

Per eventuali approfondimenti, lo studente può consultare:

• R. Laschi, M. Prandini: “Reti Logiche”, Esculapio, 2007

• M. Morris Mano, Charles R. Kime, «Reti Logiche», Prentice Hall, 2008

• S.L. Harris, D.M. Harris, “Sistemi digitali e architettura dei calcolatori”, Zanichelli, 2017

Metodi didattici

Lezioni frontali.

Progettazione di reti notevoli in piccoli gruppi durante le lezioni.

Tre sessioni di esercitazioni sui tre macro argomenti del corso (reti combinatorie, reti sequenziali asincrone, reti sequenziali sincrone), svolte a casa e corrette in aula.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Per sostenere la prova d'esame è necessaria l'iscrizione tramite AlmaEsami, nel rispetto inderogabile delle scadenze previste.

La prova d'esame mira a verificare il raggiungimento dei seguenti obiettivi formativi:

• conoscenza dei principi su cui si basa la progettazione logica delle macchine digitali;

• padronanza e capacità di applicazione delle metodologie di progetto orientate all'analisi e alla sintesi di reti combinatorie e di reti sequenziali.

Gli studenti verranno valutati in base allo svolgimento di una prova scritta della durata di tre ore che mira a valutarne sia conoscenze sia abilità. La prova include: 

• alcune domande a risposta aperta per verificare l'apprendimento delle conoscenze presentate nel corso, che complessivamente assegnano 5 punti;
• un'esercizio di analisi o sintesi di reti sequenziali asincrone, che assegna fino a 10 punti, suddivisi in una serie di passaggi delineati nel testo d'esame, ognuno con un punteggio chiaramente indicato;
• un esercizio di progettazione di una rete sequenziale sincrona, che assegna fino a 15 punti. Il punteggio è assegnato sulla base della quantità di progetto effettivamente svolto, sulla base della selezione dei componenti individuati per realizzare la soluzione e sulla base della progettazione dei segnali che combinatori che li controllano.

Durante lo svolgimento della prova scritta non è possibile consultare materiale didattico in nessuna forma. La prova si intende superata con un punteggio minimo di 18/30. La lode è assegnata  con una valutazione olistica della prova da parte della commissione. 

Si terranno appelli nei mesi di giugno, luglio, settembre, gennaio e febbraio.

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it): sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

Strumenti a supporto della didattica

Le lezioni in aula vengono svolte con l'ausilio di un proiettore di diapositive (di cui è possibile preventivamente procurarsi copia accedendo al sito del corso su Virtuale), in modo da consentire allo Studente di concentrarsi sui contenuti esposti piuttosto che sulla stesura di appunti.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Samuele Salti