Rechnerorganisation 5. Vorlesung

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1 Rechnerorganisation 5. Vorlesung Mathematische Grundlagen (1) Boolesche Algebren: BMA, BAA (2,3) Kombinatorische Schaltungen (4,5) Automaten (6,7) Sequentielle Schaltungen (8) Programmierbare Strukturen (9) Rechneraufbau und ~funktion (10,11) Informationskodierung (12,13,14) H.-D. Wuttke, K. Henke

2 Bonusklausur am Spielregeln: Bis zu 10% Bonus zum Ergebnis der Prüfung addiert z.b. 50 Punkte Prüfung = 100% nicht da > kein Nachholen > kein Bonus => 10% Bonus = 5 Prüfungspunkte > kein Problem, da > keine Prüfungsvoraussetzung Wiederholer starten neu, d.h. neue Boni, neue Prüfung Inhalt: o o o Zahlensysteme Boolesche Algebra (Kürzen, Erweitern, Karnaugh) Kombinatorische Schaltungen (Wertetabelle <> Ausdruck <> Schaltung) H.-D. Wuttke, K. Henke

3 Berechnung der ID-Nummer Die ID Nummer wird für Leistungen genutzt, bei denen die Ergebnisse nicht mittels thoska abgerufen werden können, z. B. für Leistungen die im Rahmen von Bonuspunkten oder alternativen Prüfungsleistungen abgelegt werden. Die ID Nummer besteht aus 8 Zeichen und setzt sich wie folgt zusammen: ID_letzte drei Stellen Matrikelnummer_letzte drei Stellen UB Nummer (thoska). z. B.: ID_ xx345_xxxxxxxxxx321 -> ID H.-D. Wuttke, K. Henke

4 Weitere Aufgaben zum Selbststudium H.-D. Wuttke, K. Henke

5 Karnaugh-Veith-Diagramme Weitere Darstellungen, (nur für DNF) H.-D. Wuttke, K. Henke

6 Kürzen Erweitern Kürzen H.-D. Wuttke, K. Henke

7 Karnaugh-Veith-Diagramme H.-D. Wuttke, K. Henke

8 Karnaugh-Veith-Diagramme H.-D. Wuttke, K. Henke

9 Elementare Strukturen H.-D. Wuttke, K. Henke

10 Basissysteme H.-D. Wuttke, K. Henke

11 Strukturanalyse H.-D. Wuttke, K. Henke

12 Rechnerorganisation 5. Vorlesung 3. Struktur digitaler Schaltungen: kombinatorische Strukturen, programmierbare Strukturen, komplexes Beispiel: Analyse, Minimierung, NAND-Synthese H.-D. Wuttke, K. Henke

13 kombinatorische Strukturen Torschaltung i: Information (0 bzw. 1) s: Steuerbit 0: Tor geschlossen 1: Tor offen, a=i a: Ausgangsinformation, gültig für s=1 Anmerkung: normales AND-Gatter, spezielle Interpretation der Funktion BEAST H.-D. Wuttke, K. Henke

14 Dekoder Ein Tor i für je eine Elementarkonjunktion k 1 => für jede Eingangsbelegung öffnet sich genau ein Tor, Kode X 1 =[0,...,0,0,1] am Eingang wird dekodiert => Dekoder Kode=Eingangsbelegung X BEAST X 1 =[0,...,0,0,1] X 0 =[0,...,0,0,0] H.-D. Wuttke, K. Henke

15 kombinatorische Strukturen Dekoder + ODER =? H.-D. Wuttke, K. Henke

16 kombinatorische Strukturen Dekoder + ODER =? H.-D. Wuttke, K. Henke

17 kombinatorische Strukturen Dekoder + ODER + zusätzliche Signal-Eingänge k (X i ) = Multiplexer BEAST H.-D. Wuttke, K. Henke

18 kombinatorische Strukturen Dekoder + ODER + zusätzliche Signal-Eingänge k (X i ) = Multiplexer Schaltzeichen A: Adresse, D: Daten CS: Chip Select H.-D. Wuttke, K. Henke

19 Beispiel: 1-Bit Volladdierer mit Multiplexern BEAST H.-D. Wuttke, K. Henke

20 Multiplexer Demultiplexer Ursprüngliche Verwendung: Vermittlungstechnik mehrere Teilnehmer nutzen eine Leitung Teilnehmer 0 [0,0] mit Teilnehmer 2 [1,0] verbunden BEAST H.-D. Wuttke, K. Henke

21 Multiplexer Demultiplexer Teilnehmer 0 [0,0] mit Teilnehmer 1 [0,1] 0 1 [0,...,0] [0,...,1] H.-D. Wuttke, K. Henke

22 Demultiplexer Dekoder + Programmiereingang p Schaltzeichen D: Daten (1) A: Adressen (n) CS: Chip Select (1) DX H.-D. Wuttke, K. Henke

23 Rechnerorganisation 5. Vorlesung 3. Struktur digitaler Schaltungen: kombinatorische Strukturen, programmierbare Strukturen, komplexes Beispiel: Analyse, Minimierung, NAND-Synthese H.-D. Wuttke, K. Henke

24 Halbleiterspeicher (Auswahl) Flüchtige Speicher: DRAM, dynamisches RAM (dynamic random access memory) SRAM (static random access memory) Nicht-flüchtige Speicher: Permanente Speicher ROM (read only memory) PROM (programmable read only memory) OTP (one time programmable PROM) Semi-permanente Speicher EPROM (erasable programmable read only memory EEPROM (electrically erasable programmable read only memory) Flash-EEPROM (z. B. USB-Speichersticks) H.-D. Wuttke, K. Henke

25 Programmierbarer Datenspeicher ROM PROM-Chip TBP18SA030N von Texas Instruments H.-D. Wuttke, K. Henke

26 Programmierbarer Datenspeicher ROM 4Mbit SRAM-Speicher AS7C34096A 512K x 8 4Mbit SRAM-Speicher AS7C34096A, Alliance Memory H.-D. Wuttke, K. Henke

27 Programmierbarer Datenspeicher ROM Adresse 5: [101] <5>: Inhalt von Adresse 5: [1010] H.-D. Wuttke, K. Henke

28 Programmierbarer Datenspeicher ROM Dekoder + programmierbare Matrix Programmierung H.-D. Wuttke, K. Henke

29 Programmierbarer Datenspeicher ROM Dekoder + programmierbare Matrix X 01 =[0,...,0,0] =[0,...,0,1] (X 01 )=Y [ ] 1] H.-D. Wuttke, K. Henke

30 Programmierbarer Datenspeicher ROM Dekoder + programmierbare Matrix Problem bei praktischer Realisierung der Matrix: Alle auf 1 programmierten Ausgänge sind verbunden!! Als Struktur verboten!! je Ausgang y und je Adresse 1 separate Leitung Verknüpft über ein ODER-Gatter ODER-Matrix H.-D. Wuttke, K. Henke

31 kombinatorische Strukturen Dekoder + progr. ODER-Matrix = ROM H.-D. Wuttke, K. Henke

32 Programmierbarer Datenspeicher ROM H.-D. Wuttke, K. Henke

33 Programmierbarer Datenspeicher ROM Vereinfachte Darstellung BEAST H.-D. Wuttke, K. Henke

34 Programable Logic Array (PLA) Vereinfachte Darstellung BEAST H.-D. Wuttke, K. Henke

35 Programmable Array Logic (PAL/GAL) Vereinfachte Darstellung BEAST H.-D. Wuttke, K. Henke

36 Programmable Array Logic (PAL/GAL) Fuses x1 AND x2 OR y AND H.-D. Wuttke, K. Henke

37 Zusammenfassung ROM PLA GAL H.-D. Wuttke, K. Henke

38 1-Bit Volladdierer mit ROM, PLA, GAL BEAST H.-D. Wuttke, K. Henke

39 Vorbereitung Bonusklausur: Gegeben I 1 ={3,4,6,7,9,12,14} Gesucht: Minimierung, Realisierung als KNF, DNF und NAND H.-D. Wuttke, K. Henke

40 Buch: Schaltsysteme, S146, Aufgabe 3.15 H.-D. Wuttke, K. Henke

41 Das war s für heute Viel Spaß beim Wiederholen! Bis nächsten Donnerstag H.-D. Wuttke, K. Henke