Fondamenti di Elettronica - Digitale

Problema della digitalizzazione dell'informazione

Per gestire la complessità nell'affrontare lo studio dei sistemi digitali si fa uso delle tecniche di astrazione, disciplina e gerarchia, modularità e regolarità.

Astrazione

L'astrazione prevede la suddivisione del problema in più livelli, dove in ogni livello sono ammessi i dettagli relativamente trascurabili. Per un sistema di calcolo elettronico, i livelli di astrazione sono:

• Programmi Applicativi
• Sistemi Operativi
• Architettura
• Microarchitettura
• Logica
• Circuiti Digitali
• Circuiti Analogici
• Dispositivi Elementari
• Fisica

programmi

terminali

registri delle istruzioni

controlli per il datapath

addizionatori, memorie

porte AND, NOT

amplificatori, filtri

transistor, diodi

elettroni

Disciplina

La disciplina è l'atto di limitare intenzionalmente le scelte di design per lavorare in modo più produttivo a livelli di astrazione più alti. Nel campo dell'elettronica digitale consiste nella discretizzazione dei valori di tensione (e si passa appunto dall'analogico al digitale).

Gerarchia, modularità e regolarità

La gerarchia di un sistema prevede la suddivisione dello stesso in moduli, e poi continuare a suddividere un modulo in moduli più piccoli, fin quando ognuno non sia semplice da studiare e comprendere.

Problema della digitalizzazione dell'informazione

Per gestire la complessità nell'affrontare lo studio dei sistemi digitali, si fa uso delle tecniche di astrazione, disciplina e gerarchia, modularità e regolarità.

Astrazione

L'astrazione prevede la suddivisione del problema in più livelli, dove in ogni livello sono omessi i dettagli relativamente trascurabili. Per un sistema di calcolo elettronico, i livelli di astrazione sono:

• Programmi Applicativi
• Sistemi Operativi
• Architettura
• Microarchitettura
• Logica
• Circuiti Digitali
• Circuiti Analogici
• Dispositivi Elementari
• Fisica

programmi terminali registri delle istruzioni controlli per il datapath addizionatori, memorie porte AND, NOT amplificatori, filtri transistor, diodi elettroni

Disciplina

La disciplina è l'atto di limitare intenzionalmente le scelte di design per lavorare in modo più produttivo a livelli di attuazione più alti. Nel campo dell'elettronica digitale consiste nella discretizzazione dei valori di tensione (e si passa appunto dall'analogico al digitale).

Gerarchia, modularità e regolarità

La gerarchia di un sistema prevede la suddivisione dello stesso in moduli, e poi continuare a suddividere un modulo in moduli più piccoli, fin quando ognuno non sia semplice da studiare e comprendere.

la modularità prevede che ogni modulo abbia delle funzioni e delle interfacce ben definite, coś da poter connettere tra loro i vari moduli facilmente e senza effetti collaterali.la regolarità prevede lo sviluppo pì u uniforme possibile dei vari moduli coś da incoraggiarne il riutilizzo.

Port logic

le porte logiche sono semplici circuiti digitali che a partire da imput xetto forma di variabili binarie, producono in output un risultato che é esso xetto forma di variabile binaria tramite le porte logiche é possibile rappresentare tutte le possibili funzioni.

Porte logiche con un solo input

la porta NOT restituisce come output l'inverso del suo input. `E anche detta inverter.

A ---> Y    Y=Ā

il buffer si limita a copiare in output i valori ricevuti in input

A ---> Y    Y=A

Porte logiche con due input

la porta AND restituisce come output 1 solo se entrambi i bit d'ingresso sono pari a 1, e 0 altrimenti.

A Ù B ---> Y    Y=A˄B

la porta OR restituisce comme output se almeno uno degli ingressi é pari a 1, e 0 altrimenti.

1) la porta XOR restituisce come output 1 soltanto se un solo ingresso è pari a 1, e non quando lo sono entrambi. Viene utilizzata negli addizionatori.

2) la porta NAND funziona al contrario della porta AND: essa restituirà come output 1 solo se almeno uno dei bit d'ingresso è pari a 0.

3) la porta NOR funziona al contrario della porta OR: essa restituirà come output 1 solo se entrambi gli ingressi sono pari a 0, e 0 altrimenti.

4) la porta XNOR restituisce come output 1 solo se entrambi gli ingressi hanno lo stesso valore, e 0 altrimenti.

Porte logiche con tre o più input

È possibile realizzare porte logiche con 3 e più input invece di 2? In particolare, una porta AND restituirà come output 1 solo se tutti i suoi ingressi sono pari a 1; una porta OR restituirà come output 1 solo se almeno uno dei suoi ingressi è