مدارهای منطقی و سیستم‌های دیجیتال

هدف
• آشنايي با جايگاه و اصول طراحي مدارات منطقي و سیستم‌های دیجیتال

سرفصل دروس
• مقدمه: آشنايي با سيستم‌هاي تصميم‌گيري ديجيتال، سازمان کامپيوتر پايه، منطق دودويي.

• سيستم هاي عددي و كدگذاري: سيستم دودويي و سيستم‌هاي مشابه، تبديل مبنا، محاسبات در مبناهاي ديگر، اعداد علامتدار، نمايش اعداد منفي، سيستم‌هاي متمم، سيستم‌هاي كدگذاري (انواع کدهاي BCD، افزونه، گري،کدهاي تشخيص و تصحيح خطا، کدهاي نمايش حروف).

• اصول تحليل و طراحي مدارهاي منطقي: توابع منطقي، عملگرها و نمادها، روشهاي توصيف يک تابع/مدار منطقي (فرم کانوني، جدول درستي، ترسيم مدار ديجيتال)، اصول ساده‌سازي مدارات منطقي، اصول موضوعي جبر بول، قضاياي پايه و خواص جبر بول، نمودارهاي ون، فرم‌هاي استاندارد SOP و POS، تبديل روشهاي توصيف يک تابع/مدار منطقي به يکديگر، روند طراحي مدارات منطقي ترکيبي، مدارات دوطبقه، عموميت گيتهاي NAND و NOR، آشنايي با ساير گيتها، اصول طراحي مدارات منطقي واقعي، ساده‌سازي تابع/مدار منطقي با جدول کارنو، حالت‌هاي بي‌اهميت.

• طراحي ماژولي مدارهاي منطقي ترکيبي: مدارت مبدل کد، مدارات محاسباتي دودويي، مقايسه‌گر، کدگشا و مدارهاي مربوطه، کدکننده، مالتي‌پلکسر و کاربردها، دي‌مالتي‌پلکسر، مدارات منطقي با كاربرد خاص، مدارهاي منطقي تركيبي قابل برنامه‌ريزي (ROM، CAL، PAL، PLA، FPLA)

• مدارهاي ترتيبي همگام: جدول و نمودار حالت، عناصر ذخيره‌کننده، لچ‌ها، فليپ‌فلاپ‌ها و کاربردهاي آنها، روش تحليل و طراحي مدارهاي ترتيبي همگام، ثبات، شمارنده تموجي، شمارنده‌هاي همگام، شمارنده‌هاي خاص، مدل‌هاي ميلي و مور، مدارهاي آشکارساز رشته، کنترل‌کننده‌هاي حالت متناهي، اتصال ثبات‌ها، گذرگاه مشترک ورودی و خروجی، حافظه‌ها

• توصيف سخت‌افزار: آشنايي با اصول زبان‌هاي توصيف سخت‌افزار، نمونه‌هايي از طراحي مدارات منطقي تركيبي و ترتيبي به كمك Verilog

منابع

* Mano, M. and Ciletti, M.  (2019) Digital Design: with an Introduction to the Verilog HDL, VHDL, and SystemVerilog, Pearson Pub, 6^th edition.

* Mano, M., Kime, C. and Martin, T. (2015) Logic and Computer Design Fundamentals, Pearson Pub, 5^th edition.

* Nelson. B. E. (2018) Designing Digital Systems with SystemVerilog, Independently published..