Andrea Gerosa

University of Padova
Information Engineering Dept. - Microelectronics lab
Corso di Laurea in Ingegneria
dell’Informazione
Elettronica Digitale
Andrea Gerosa - [email protected]
Tel. 049-827-7728
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Cos’è un sistema digitale?
 è un sistema elettronico che elabora e gestisce
informazioni
 peso, velocità, temperatura, pressione, flusso …
 numeri, testi, valuta …
 l’informazione è rappresentata da un segnale
(tipicamente tensione, corrente o carica)
Segnale Analogico
 assume infiniti possibili valori in un intervallo
predefinito
Segnale Digitale
 assume un insieme finito (discreto) di valori
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Segnale binario (bit)
 segnale digitale che assume solo 2 valori
 0 e 1, vero e falso, alto e basso, …
 robustezza agli errori e imprecisioni dei circuiti
elettronici
 Come rappresentare dell’informazione con più di 2 valori?
 usare più bit per distinguere tra i loro i diversi valori
 N bit  2N valori
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Vantaggi dei sistemi digitali
 Precisione del sistema elevata (aumentando N)
 es. mp3 player: 16 bit (0.5V÷1.5V): LSB=15.3mV (0,001%)
 Possibilità di realizzare grandi moli di operazioni
algebriche
 elaborazione del segnale
 Flessibilità e riconfigurabilità del sistema
 controllo via software
 Facilità nella trasmissione, condivisione, archiviazione di
informazioni
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Pervasività dei sistemi digitali
Qual è il sostegno
tecnologico
necessario?
 alto livello di
integrazione di
sistemi digitali
complessi e a
molti bit
 disponibilità di
grandi quantità
di memoria
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Evoluzione della tecnologia
ENIAC
 1940
 Occupa 1 stanza!
 Potenza di calcolo
minore di un’odierna
calcolatrice tascabile
 Tecnologia inadatta
per applicazioni di
largo consumo
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Evoluzione della tecnologia
 primo transistor
 1947 – 1950
 Inizio della miniaturizzazione!
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Evoluzione della tecnologia
 Intel 4004
 1971
 2300
transistor
 60,000
operazioni
per secondo
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Evoluzione della tecnologia
 Intel Pentium 4
 42 milioni di
transitor!
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Legge di Moore
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Evoluzione della tecnologia
 Solo vantaggi?
 costi !!
 Adatta solo
a produzioni
di massa
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Processori e sistemi embedded
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E l’elettronica analogica?
 Il mondo
reale è
analogico
 Consumi
minori di
potenza e
area
 Frequenze
operative più
elevate
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Argomenti del corso
Rappresentazione digitale dell’informazione




numeri interi, numeri negativi, numeri irrazionali
informazioni non numeriche, codifica dell’informazione
algebra di Boole
funzioni logiche: rappresentazione e metodi di
ottimizzazione
 operatori logici fondamentali, concetto di
minimizzazione, mappe di Karnaugh
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Argomenti del corso
Implementazione fisica (elettronica)
 la tecnologia CMOS: cenni al processo e layout
 il transistor MOS a “canale corto” per i circuiti
digitali
 circuiti fondamentali in logica CMOS statica
 problematiche principali ed evoluzioni
della tecnologia
 celle di memoria
 piattaforme implementative
 cenni agli strumenti software
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Argomenti del corso
Sistemi digitali




Concetto di gerarchia e livello di astrazione
Blocchi logici fondamentali
Blocchi aritmetici
Macchine sequenziali sincrone
 latch e flip-flop
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Supporti didattici
Testi adottati
 M.M. Mano e C.R. Kime, “Reti Logiche”, 4a Ed.,
Prentice Hall, 2008
 Andrea Gerosa, “Elettronica Digitale, esercizi
risolti”, Libreria Progetto, 2006
 J.M. Rabaey et al., “Circuiti Integrati Digitali l'ottica del progettista”, Ed. Prentice Hall, 2005
Sito web corso
 su Moodle (@DEI)
 errata corrige dispensa di esercizi
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Supporti didattici per chi segue le lezioni
www.dei.unipd.it/~gerosa/ED
 Elenco dettagliato degli argomenti
 Slide usate a lezione
 NON sono una dispensa
 NON sostituiscono appunti e/o libri
 aiutano a seguire e a prendere appunti senza
dover copiare figure complicate
 Username e password
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Modalità di esame
 1 prova, composta da 2 parti
 a = domande di teoria a risposta multipla
 b = prova di esercizi
 Voto finale = 1/3 a + 2/3 b; necessario min(a,b)≥15
 + prova orale (facoltativa tra 20 e 27)
 Se non si raggiunge almeno 15 in una della prove è
necessario ripetere l’intero esame
 Se non si supera l’orale è necessario ripetere l’intero
esame
 Se ci si presenta a un appello si annulla un eventuale
voto precedente (anche in caso di ritiro)
 Obbligatorio registrare il voto entro la sessione
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Modalità di esame
Date appelli (esami.dei.unipd.it)




1 e 5 febbraio 2010
15 e 19 febbraio 2010
21 e 24 giugno 2010
6 e 9 settembre 2010
Avvertenze
 Obbligatorio iscriversi (e cancellarsi) sulle liste
di Moodle
 Non si possono usare libri, quaderni e cellulari
(né colleghi!)
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