Technische Informatik (RO)

Transkript

1 Technische Informatik (RO) Informationskodierung (1) Boolesche Algebren: BMA, BAA (2,3) Kombinatorische Schaltungen (4,5) Automaten (6) Sequentielle Schaltungen (7) Ablaufsteuerung (8) Fortsetzung Teil Rechnerarchitektur, Prof. Fengler 6. Dezember 2016

2 Bonusklausur Spielregeln: Bis zu10% Bonus zum Ergebnis der Prüfung addiert z.b. 50 Punkte Prüfung =100% => 10% Bonus = 5 Prüfungspunkte nicht da > kein Nachholen > kein Bonus > kein Problem, da > keine Prüfungsvoraussetzung Wiederholer starten neu, d.h. ohne Boni, nur Prüfung Inhalt: Kombinatorische Funktionen (Wertetabelle <> Ausdruck <> Schaltung) Boolesche Algebra (Kürzen, Erweitern) Kombinatorische Strukturen

3 Karnaugh-Veith-Diagramme benachbarte Belegungen grafisch so anordnen, dass Nachbarn nebeneinander liegen, Matrix, Nachbarschaft je Spalte und je Zeile Funktionswerte

4 Karnaugh-Veith-Diagramme Andere Reihenfolge der Belegungen pro Spalte bzw. Spalte und Zeile

5 Kürzen Erweitern Kürzen x3*x0+x3*x1+x2*x1

6 Karnaugh-Veith-Diagramme Beispiel : I={10,11,15,13,9,7,6,14} 1 1 Funktionswerte

7 Karnaugh-Veith-Diagramme z.b. k 13 k 9

8 Karnaugh-Veith-Diagramme Gleiches Beispiel - andere Kürzung x3&x2&x1&/x0+x3&x2&x1&x0=x3&x2&x1 k 11 k 10 x3&/x2&x1&x0+x3&/x2&x1&/x0=x3&/x2&x1 x3&x2&x1+x3&/x2&x1*x0 = x3&x1 => 4er Block

9 Karnaugh-Veith-Diagramme benachbarte Belegungen können gekürzt werden. Kürzung: 1 Variable => 2er Block 2 Variable => 4er Block 3 Variable => 8er Block 4 Variable =>16er Block... x 3 /x 2 /x 1 Applet H.-D. Wuttke 14

10 Karnaugh-Veith-Diagramme Bei 6 Variablen: Applet zum Üben

11 Karnaugh-Veith-Diagramme Weitere Darstellungen, (nur für DNF) x 0 x 1 x 2 x 3

12 Technische Informatik 4. Vorlesung 3. Struktur digitaler Schaltungen: Strukturdefinition, elementare Strukturen, Struktursynthese, Strukturanalyse

13 Strukturelement: Modul

14 Strukturdefinition eindeutig

15 Technische Informatik 4. Vorlesung 3. Struktur digitaler Schaltungen: Strukturdefinition, elementare Strukturen, Struktursynthese, Strukturanalyse

16 Modul Beispiele (Arbbl. Seite 9)

17 Elementare Strukturen: Basissysteme AND OR NOT (DNF; KNF) NOR (NONF) NAND (NANF)

18 Technische Informatik I 4. Vorlesung 3. Struktur digitaler Schaltungen: Strukturdefinition, elementare Strukturen, Struktursynthese, Strukturanalyse

19 Struktursynthese strukturgleiche Schaltung strukturgleicher Ausdruck

20 Technische Informatik (RO) 4. Vorlesung 3. Struktur digitaler Schaltungen: Strukturdefinition, elementare Strukturen, Struktursynthese, Strukturanalyse

21 Strukturanalyse strukturgleiche Schaltung strukturgleicher Ausdruck

22 Elementare Strukturen

23 Technische Informatik 5. Vorlesung 3. Struktur digitaler Schaltungen: kombinatorische Strukturen, programmierbare Strukturen,

24 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

25 Dekoder 1 Tor für je eine Elementarkonjunktion => für jede Eingangsbelegung öffnet sich genau ein Tor, Kode X 1 =[0,...,0,0,1] am Eingang wird dekodiert => Dekoder Kode=Eingangsbelegung X 10 =[0,...,0,0,1] =[0,...,0,0,0]

26 Multiplexer Demultiplexer Ursprüngliche Verwendung: Vermittlungstechnik mehrere Teilnehmer nutzen eine Leitung Teilnehmer 0 [0,0] mit Teilnehmer 2 [1,0] verbunden

27 Multiplexer Demultiplexer Teilnehmer 0 [0,0] mit Teilnehmer 1 [0,1] verbunden 0 1 [0,...,0] [0,...,1]

28 Demultiplexer Dekoder + Programmiereingang p Schaltzeichen A DX

29 Technische Informatik 5. Vorlesung 3. Struktur digitaler Schaltungen:... kombinatorische Strukturen, programmierbare Strukturen,

30 Programmierbare Strukturen Programmierbarer Datenspeicher Read Only Memory ROM Adresse 5: [101] <5>: Inhalt von Adresse 5: [1010]

31 ROM Dekoder + programmierbare Matrix Programmierung

32 ROM Dekoder + programmierbare Matrix X 01 =[0,...,0,0] =[0,...,0,1] (X 01 )=Y [ ] 1]

33 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 3

34 kombinatorische Strukturen Dekoder + ODER = Multiplexer

35 kombinatorische Strukturen Dekoder + progr. ODER-Matrix = ROM

36 ROM

37 ROM Vereinfachte Darstellung

38 PLA Vereinfachte Darstellung Programable Logic Array

39 PAL/GAL Vereinfachte Darstellung Programable Array Logic, Gate AL

40 PAL/GAL x1 Fuses AND x2 OR y AND

41 Zusammenfassung ROM PLA GAL Applet:

42 Kombinatorische Struktur

43 Das war s für heute Viel Spaß beim Wiederholen! Kap , 3.6.5, 4.1, 4.2