440-2104/01 – Základy číslicových systémů (ZDS)

Garantující katedraKatedra telekomunikační technikyKredity5
Garant předmětudoc. Ing. Jaroslav Zdrálek, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Jaroslav Zdrálek, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
FAJ072 Ing. Marcel Fajkus, Ph.D.
CHM15 Ing. Zdeňka Chmelíková, Ph.D.
NEV05 Ing. Pavel Nevlud
PET63 Ing. Iva Petříková, Ph.D.
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 14+0

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, dále 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:

Chmelíková,Z., Zdrálek,J.: Číslicové systémy I.; VŠB - TU Ostrava, 2014; ISBN 978-80-248-3649-2 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

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

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

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.

Podmínky absolvování předmětu

Podmínky absolvování jsou definovány pouze pro konkrétní verzi předmětu a formu studia

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (B2647) Informační a komunikační technologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B2647) Informační a komunikační technologie K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060010) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060008) Mobilní technologie P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060010) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060008) Mobilní technologie K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0613A140014) Informatika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0613A140014) Informatika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku