Digitale Systeme

Die Veranstaltung findet im Winter- und im Sommersemester statt.

Termine: immer Montags und Freitags zwischen 10:15 und 11:45 Uhr in WA -1606

Zuschnitt: 6 CP, 3V+1Ü, 4 SWS

Inhalte und Ziele

Ziel der Vorlesung ist die Einführung in Entwurfs- und Optimierungskonzepte digitaler Schaltungen. Dabei werden die Inhalte von Digitale Logik (Digitaltechnik I) vertieft und um weiterführende Themen erweitert. 

Die Vorlesung beschäftig sich dazu u. a. vertieft mit dem Zeitverhalten von Schaltnetzen und Schaltwerken, Synchronisation, Pipelinestrukturen, Optimierung von Zustandsautomaten, Register-Transfer-Beschreibungen und mit dem Einfluss von Besonderheiten der Zieltechnologien FPGA und ASIC auf diese Punkte.

Die Vorlesung richtet sich an StudentInnen der Informatik, Elektrotechnik und an Mechatroniker ab dem 4. Semester und mit soliden Vorkenntnissen der Digitalen Logik und der Rechnerarchitektur. Sie beschäftigt sich mit grundlegenden Entwurfsmethoden zum Pipelining, Steuerwerksentwurf und verwandter Strukturen sowie mit deren Optimierung. Grundzüge des Low-Power Entwurfs werden behandelt sowie plattdormbasierter Entwurf von System-on-Chips (SoC) und Network-on-Chips (NoC).

Die Vorlesung (3 SWS) enthält integrierte Übunsgeinheiten (1 SWS). In den Übungen werden wesentliche Aspekte des Vorlesungsstoffs anhand von Beispielrechnungen oder Entwürfen genauer betrachtet. In einem späteren Semester können Sie ergänzend noch die Hardwarebeschreibungssprache VHDL im VHDL-Kurs erlernen.

Lernziele: Die/der Lernende kann

  • das Zeitverhalten vorgegebener Digitalschaltungen berechnen,
  • einfache Pipelinestrukturen entwerfen,
  • Pipelineoptimierungsverfahren auf vorgegebene Schaltungen übertragen,
  • Retimingverfahren beschreiben und anwenden,
  • die Struktur von Zustandsautomaten darstellen und erläutern,
  • komplexe Zustandsautomaten entwerfen,
  • optimierte Versionen gegebener Zustandsautomaten erarbeiten,
  • Implementierungsvarianten qualitativ analysieren und vergleichen.

Materialien

Zur Vorlesung wird eine umfangreiche Sammlung an Unterlagen bereitgestellt.

Alle Kursmaterialien sowie ein Diskussionsforum finden Sie im Moodlekurs der Vorlesung. Melden Sie sich bitte unbedingt in diesem Kurs an, wenn Sie die Vorlesung besuchen wollen.

Literatur: In der Vorlesung werden folgende Lehrbücher verwendet

  • Mano, M. Morris and Ciletti, Michael D.: Digital Design; Pearson International Edition; 4. Aufl.; 2007; ISBN 0132340437 
  • Katz, Randy H.: Contemporary Logic Design; Addison-Wesley-Longman; 2. Aufl.; 2004; ISBN 978-0201308470 
  • John F. Wakerly, Digital Design: Principles and Practices Package, Addison Wesley Pub Co Inc; Auflage: 0004 (12. Januar 2006), ISBN: 0131733494 

Leistungsnachweis

Der Leistungsnachweis wird - abhängig von der Teilnehmerzahl - in Form einer mündlichen bzw. schriftlichen Prüfung erbracht. Die genauen Modalitäten werden in der Veranstaltung bekannt gegeben.