University of Padova Information Engineering Dept. - Microelectronics lab Corso di Laurea in...
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University of PadovaInformation Engineering Dept. - Microelectronics lab
Corso di Laurea in Ingegneria dell’Informazione
Elettronica Digitale
Andrea Gerosa - [email protected]. 049-827-7728
Andrea Gerosa – Elettronica Digitale 2
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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
Andrea Gerosa – Elettronica Digitale 3
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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
Andrea Gerosa – Elettronica Digitale 4
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Vantaggi dei sistemi digitali
Precisione del sistema elevata (aumentando N) es. mp3 player: 16 bit (0.5V÷1.5V): LSB=15.3V (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
Andrea Gerosa – Elettronica Digitale 5
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Pervasività dei sistemi digitaliQual è il sostegno tecnologico necessario?
alto livello di integrazione di sistemi digitali complessi e a molti bit
disponibilità di grandi quantità di memoria
Andrea Gerosa – Elettronica Digitale 6
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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
Andrea Gerosa – Elettronica Digitale 7
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Evoluzione della tecnologia primo transistor
1947 – 1950 Inizio della miniaturizzazione!
Andrea Gerosa – Elettronica Digitale 8
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Evoluzione della tecnologia Intel 4004 1971 2300
transistor 60,000
operazioni per secondo
Andrea Gerosa – Elettronica Digitale 9
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Evoluzione della tecnologia Intel Pentium 4 42 milioni di
transitor!
Andrea Gerosa – Elettronica Digitale 10
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Legge di Moore
Andrea Gerosa – Elettronica Digitale 11
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Evoluzione della tecnologia Solo vantaggi?
costi !! Adatta solo
a produzioni di massa
Andrea Gerosa – Elettronica Digitale 12
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Processori e sistemi embedded
Andrea Gerosa – Elettronica Digitale 13
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E l’elettronica analogica? Il mondo
reale è analogico
Consumi minori di potenza e area
Frequenze operative più elevate
Andrea Gerosa – Elettronica Digitale 14
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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
Andrea Gerosa – Elettronica Digitale 15
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Argomenti del corsoImplementazione 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
Andrea Gerosa – Elettronica Digitale 16
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Argomenti del corsoSistemi 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 didatticiTesti 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 lezioniwww.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!)