440-2102/01 – Logické obvody (LO)

Garantující katedraKatedra telekomunikační technikyKredity6
Garant předmětudoc. Ing. Jaroslav Zdrálek, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Jaroslav Zdrálek, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2010/2011Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
CHM15 Ing. Zdeňka Chmelíková, Ph.D.
KAP063 Ing. Lukáš Kapičák
NEV05 Ing. Pavel Nevlud
PET63 Ing. Iva Petříková, Ph.D.
TAR0011 Ing. Michal Tarčák
VAV0094 Ing. Jan Vavrečka
ZDR20 doc. Ing. Jaroslav Zdrálek, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 2+8

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem předmětu je seznámit studenty se základy číslicových systémů s pohledu jejich základní hardwarové realizace pomocí hradel a automatu s konečným počtem stavů, zobrazováním čísel a symbolů, základními algoritmy pro aritmetické operace v číslicových systémech.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt

Anotace

Základy hardwarové realizace digitálních systémů - logika, Boolean algebra a funkce, hradla, klopné obvody, kombinační a sekvenční obvod, automat s konečným počtem stavů, vlastnosti základních logických obvodů jako jsou multiplexery, dekodéry, registry, čítače, aritmetické sčítačky. Základy zobrazování informací v číslicových systémech - číslicové soustavy s libovolným základem, význam dvojkové, oktální a hexadecimální soustavy, binární aritmetické operace, dekadické operace na binární aritmetice, zobrazování symbolů a znaků, ASCII kód, UNICODE, zobrazování celých čísel a reálných čísle.

Povinná literatura:

Diviš,Z., Chmelíková,Z., Zdrálek,J.: Logické obvody, VŠB - TU Ostrava, 1999 Frištacký N.: Logické systémy, ALFA Bratislava,1986 Petříková,I.: Logické obvody - příklady, VŠB-TUO, 2001

Doporučená literatura:

Wakerly J. F.: Digital Design, Principles and Practices; Prentice Hall 2006; ISBN 0-13-186389-4 Katz R. H. and Borriello G.: Contemporary logic design; Prentice Hall 2005; ISBN 0-201-30857-6 Roth Ch. H. Jr.: Fundamentals of logic design; Thomson Brooks/Cole 2004; ISBN 0-534-37804-8 Svoboda A. and White D. E.: Advanced logical circuit design techniques; Garland StPM Press 1979; ISBN 0-8240-7014-3 Bhasker J.: VHDL Primer, Third Edition; Prentice Hall 1999; ISBN 0-13-096575-8

Způsob průběžné kontroly znalostí během semestru

Bodové hodnocení projektů. Testy v průběhu semestru. Hodnocení aktivity na cvičení.

E-learning

Další požadavky na studenta

Znalost programovacího jazyka C nebo C++, samostaně sestavit vyvojový diagram programu.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

PŘEDNÁŠKY: • Logika, Boolean algebra, Booloean funkce, zápisy Boolean funkcí, číselné soustavy, převody celých čísel. • Definice základních tvarů pro dvojstupňovou logiku, kanonické formy, zjednodušování pomocí Boolean algebry, Karnaugh mapy, úvod do počítačových algoritmů minimalizace (McCluskey, Expreso, ...). • Hradlo, vazba na operace, logické signály a jejich aktivní úrovně, sestavení logické dvojstupňové sítě, realizace pomocí struktur AND-OR, OR-AND, NAND-NAND, NOR-NOR. • Číselné soustavy, převody mezi číselnými soustavami, integer a real, všeobecně. Zdůraznění vazeb mezi dvojkovou, oktalovou a šestnáctkovou soustavou. • Reprezentace integer čísel – znaménko a hodnota, jednotkový a dvojkový doplněk, pomocí posunutí, aritmetické operace součet, rozdíl, násobení a dělení, příznaky operací N, Z, V, C. • Realizace binárního aritmetického součtu a rozdílu, význam kanálu zrychleného přenosu, hardwarové násobení, dělení. • Reprezentace real čísel - fixed (Qm.n formát) a float formát (IEEE 754-2008), aritmetické operace, programové implementace násobení a dělení, příznaky operací. • Zobrazování symbolů, znaků, ASCII kód, Unicode, UTF algoritmy. • Reprezentace reálných a celých čísel v BCD kódu, aritmetické operace – součet. • Asynchronní klopný obvod R-S, funkce synchronních klopných obvodů D, T, JK. • Sekvenční obvody - FSM, opakování automatu s konečným počtem stavů, definice chování, základní způsoby zápisu – grafické, programové. • Číslicový synchronní systém – řadič a řízená jednotka, realizace řadiče – pomocí D klopných obvodů a mikroprogramová řídící jednotka, ukázka na příkladu. • Technologie číslicových obvodů (bipolární a unipolární) TTL a CMOS, elektronické vlastnosti hradel - TTL, logická hodnota 1/0 a úroveň L/H, otevřený kolektor, třístavový a obousměrný výstup. CVIČENÍ: • Bezpečnost, organizace cvičení, zadání prvního projektu, převody integer čísel z desítkové do dvojkové a hexa soustavy, Boolean algebra. • Karnaughovy mapy a realizace funkcí pomocí hradel. Počítačová cvičení • Převody mezi číselnými soustavami. Bezpečnost. • Výpočet součtu a rozdílu nad binárními celými čísly, dvojkový doplněk. • Součet a rozdíl čísel vyjádřených pomocí posunutí. Bitově orientované logické operace. • Výpočet aritmetických operací (součet a rozdíl) nad integer čísly s posunutím. • Aritmetické operace součet rozdíl nad čísly v pevné řádové čárce, formát Qn.m. • Generátor rastrového písma a zobrazení textu. • Převod čísla na float (IEEE-754 - binární definice). • Desítková aritmetika, aplikace BCD kódu pro výpočty, převod čísla na číslo v pohyblivé řádové čárce - float (IEEE-754 – dekadická definice). • Simulace chování sekvenčního obvodu Laboratoře • Cvičné zapojení kombinačního obvodu pomocí RC stavebnici. • Odevzdání prvního projektu. PROJEKTY: 1. projekt: Návrh kombinačních obvodů pro 4 vstupní proměnné pomocí Karnaughovy mapy, obvodové schéma a praktická realizace. 2. projekt: Operace nad čísly v pevné řádové čárce.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2011/2012 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 44  12
        Zkouška Zkouška 56  7
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramOborSpec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2018/2019 (B2647) Informační a komunikační technologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2018/2019 (B2647) Informační a komunikační technologie K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (B2647) Informační a komunikační technologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (B2647) Informační a komunikační technologie K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (B2647) Informační a komunikační technologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (B2647) Informační a komunikační technologie K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (B2647) Informační a komunikační technologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (B2647) Informační a komunikační technologie K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2014/2015 (B2647) Informační a komunikační technologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2014/2015 (B2647) Informační a komunikační technologie K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2013/2014 (B2647) Informační a komunikační technologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2013/2014 (B2647) Informační a komunikační technologie K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (B2647) Informační a komunikační technologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (B2647) Informační a komunikační technologie K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (B2647) Informační a komunikační technologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (B2647) Informační a komunikační technologie K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (B2647) Informační a komunikační technologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (B2647) Informační a komunikační technologie K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2649) Elektrotechnika (2601R004) Měřicí a řídicí technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2649) Elektrotechnika (2602R014) Aplikovaná a komerční elektronika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2649) Elektrotechnika (3901R039) Biomedicínský technik (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2649) Elektrotechnika (3907R001) Elektroenergetika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3907T001) Elektroenergetika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612R018) Elektronika a sdělovací technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (B2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612R018) Elektronika a sdělovací technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
V - ECTS - bc. 2014/2015 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - bc. 2013/2014 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - bc. 2012/2013 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - bc. 2011/2012 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok