EDS - SS17

Foliensätze [F], Handouts für den Ausdruck [H] und Beispielprogramme [P]

• [F1] [H1] Einführung
  1. Standardschaltkreise: Entwurf eines Zählers, Test der Zählfunktion, Zustandsregister, Leiterplattenentwurf.
  2. VHDL + FPGA: Einfache Gatterschaltung, Zähler und Ampelsteuerung, Simulation.
• [F2] [H2] [P2] Simulation
  1. Einführung in VHDL: Hallo Welt, Signale, Datentypen, imperative Modelle, ereignisgesteuerte Simulation.
  2. Strukturbeschreibung: Schnittstellen, Instanziierung und Verbinden von Teilschaltungen, Testrahmen.
  3. Laufzeittoleranz: Glitches, Simulation von Zeittoleranzen, Laufzeitanalyse.
  4. Speicher: Latches, Register, Verarbeitung + Abtastung, Register-Transfer-Funktionen, adressierbare Speicher.
• [F3] [H3] Synthese und Schaltungsoptimierung
  1. Synthese: Verarbeitungsfunktionen, Register-Transfer-Funktionen, typische Beschreibungsfehler, Constraints.
  2. Asyncrone Eingabe: Abtastung, Initialisierung, Entprellen, asynchrone Schnittstellen mit und ohne Übertragung des Sendertaktes.
  3. Schaltungsoptimierung: Energieverbrauch, Schaltungsumformung, KV-Diagramm, Verfahren von Quine und McCluskey, reduziertes geordnetes binäres Entscheidungsdiagramm (ROBDD).
• [F4] [H4] [P4] Rechenwerke und Operationsabläufe
  1. Rechenwerke: Addierer, Subtrahierer, Zähler etc. Multiplizierer, Komparatoren, Block-Shifter.
  2. Automaten: Entwurf mit KV-Diagrammen, Beschreibung in VHDL, redundante Zustände, Spezifikation und Entwurf.
  3. Operationsabläufe: serielle Schnittstelle, serieller Addierer, Dividierer.
• [F5] [H5] Vom Transistor zur Logikschaltung
  1. Gatterentwurf: MOS-Transistoren als Schalter, FCMOS-Gatter, deaktivierbare Treiber, Transfergatter und Multiplexer, geometrischer Entwurf.
  2. Signalverzögerung: Inverter, Logikgatter, Puffer.
  3. Latches und Register.
  4. Blockspeicher: SRAM, Mehrport- und Assoziativspeicher, DRAM, Festwertspeicher.
  5. Programmierbare Logikschaltkreise.
• [F6] [H6] [P6] Rechnerstrukturen
  1. CORDIC: Algorithmus, Simulation des Algrithmus, Umstellung auf Festkommazahlen, Entwurf als Rechenwerk, Testrahmen.
  2. MiPro (Minimalprozessor): Funktion und Befehlssatz, Assembler und Disassembler, Prozessorzustand, Simulationsmodell, Testrahmen, Testbeispiele.
  3. RISC-Prozessor: Pipeline-Verarbeitung, Simulationsmodell, Testbeispiele.

1. G. Kemnitz: Technische Informatik Band 2: Entwurf digitaler Schaltungen. Springer. 2011.
2. P. J. Ashenden: Designer's Guide to VHDL. Morgan Kaufmann Publishers. 2008.
3. J. Reichert, B. Schwarz: VHDL-Synthese: Entwurf digitaler Schaltungen und Systeme. Oldenbourg. 2009
4. VHDL-Books