Opis
W książce opisano podstawy teorii układów logicznych, budowę i właściwości cyfrowych układów scalonych, w szczególności wykonywanych w technologii CMOS, oraz ich zastosowania. Wykład języka VHDL do opisu i projektowania urządzeń cyfrowych jest uzupełniony przez przykłady i zadania projektowe. Książka zawiera również opis podstaw matematycznych, cyfrowego zapisu informacji i arytmetyki dwójkowej.
Książka jest podręcznikiem akademickim dla kursów poświęconych układom cyfrowym.
Spis treści
1. Podstawy matematyczne /strona 1
1.1. Rachunek zdań /1
1.2. Rachunek zbiorów /4
1.3. Kwantyfikatory /9
1.4. Relacje i funkcje /11
1.5. Algebra Boole'a /16
Literatura /19
2. Cyfrowy zapis informacji /strona 20
2.1. Określenia podstawowe /20
2.2. Kody liczbowe /24
2.2.1. Kody naturalne /24
2.2.2. Konwersja liczb przedstawionych w kodach naturalnych o różnych podstawach /30
2.2.3. Uzupełnienia liczb /36
2.2.4. Zapis liczb dwójkowych ze znakiem /37
2.2.5. Kody dwójkowo-dziesiętne (BCD) /40
2.2.6. Kody refleksyjne /42
2.2.7. Zmiennoprzecinkowy zapis liczb /44
2.3. Kody alfanumeryczne /48
2.4. Kody zabezpieczające przed błędami /50
Literatura /57
Zadania /57
3. Arytmetyka dwójkowa /strona 59
3.1. Działania arytmetyczne na liczbach dwójkowych bez znaku /59
3.2. Działania arytmetyczne na liczbach dwójkowych ze znakiem /68
3.3. Działania arytmetyczne na liczbach dziesiętnych kodowanych dwójkowo (BCD) /73
3.4. Działania arytmetyczne na liczbach zmiennoprzecinkowych /75
Literatura /76
Zadania /76
4. Podstawy teorii układów cyfrowych /strona 78
4.1. Układy kombinacyjne /79
4.1.1. Funkcje logiczne i formy boolowskie /79
4.1.2. Rodzaje form boolowskich /84
4.1.3. Minimalizacja form boolowskich /93
4.1.4. Podstawowe układy kombinacyjne: bramki. Symbole graficzne /102
4.1.5. Złożone układy kombinacyjne /106
4.1.6. Zjawisko hazardu /112
4.2. Układy sekwencyjne /116
4.2.1. Rodzaje i sposoby opisu układów sekwencyjnych /116
4.2.2. Elementy pamięciowe: zatrzaski i przerzutniki /121
4.2.2.1. Zatrzaski /123
4.2.2.2. Przerzutniki /129
4.2.3. Projektowanie układów sekwencyjnych /138
4.2.3.1. Tworzenie grafu i tablicy przejść /141
4.2.3.2. Redukcja liczby stanów wewnętrznych /145
4.2.3.3. Kodowanie stanów i synteza układu /150
4.2.3.4. Projektowanie układu sekwencyjnego z wykorzystaniem rejestru przesuwającego /157
Literatura /157
Zadania /158
5. Cyfrowe układy scalone /strona 160
5.1. Klasyfikacja /160
5.2. Rys historyczny /162
5.3. Właściwości cyfrowych układów scalonych /164
5.3.1. Szybkość działania /165
5.3.2. Moc strat /168
5.3.3. Odporność na zakłócenia /169
5.3.4. Zgodność łączeniowa i obciążalność /171
5.4. Obudowy /172
5.5. Niezawodność /176
Literatura /182
6. Cyfrowe układy scalone – struktury podstawowe
/strona 183
6.1. Elementy układów scalonych /183
6.2. Najprostsze bramki /190
6.3. Układy TTL /191
6.3.1. Seria podstawowa TTL /193
6.3.2. Ulepszone serie układów TTL /196
6.3.3. Układy z wejściem Schmitta /198
6.3.4. Połączenia szynowe i magistrale /200
6.4. Układy ECL /203
6.4.1. Bramki ECL /205
6.4.2. Odbiorniki do linii transmisyjnych /209
6.5. Układy CMOS /211
6.5.1. Podstawowe układy CMOS /214
6.5.1.1. Inwerter /214
6.5.1.2. Bramki /217
6.5.1.3. Szybkość działania /222
6.5.1.4. Moc strat /222
6.5.1.5. Odporność na zakłócenia /224
6.5.1.6. Zgodność łączeniowa i obciążalność /225
6.5.2. Przełączniki CMOS /229
6.5.3. Wyjścia trójstanowe /235
6.6. Metastabilność przerzutników /236
Literatura /244
7. Bloki cyfrowe /strona 246
7.1. Konwertery kodów /247
7.1.1. Dekodery /247
7.1.2. Kodery /250
7.2. Multipleksery i demultipleksery /251
7.3. Testery parzystości i nieparzystości /255
7.4. Bloki arytmetyczne /256
7.4.1. Komparatory /256
7.4.2. Sumatory /258
7.4.3. Bloki arytmetyczno-logiczne /266
7.4.4. Bloki mnożące /267
7.5. Rejestry /268
7.6. Liczniki /272
7.7. Bloki pamięciowe /289
7.7.1. Pamięci o swobodnym dostępie (RAM) /291
7.7.1.1. Pamięci statyczne (SRAM) /294
7.7.1.2. Pamięci dynamiczne (DRAM) /300
7.7.2. Pamięci stałe /303
7.7.2.1. Pamięci ROM /304
7.7.2.2. Pamięci PROM /307
7.7.2.3. Pamięci EPROM /308
7.7.2.4. Pamięci EEPROM /312
7.7.2.5. Pamięci Flash /314
7.7.2.6. Inne rodzaje pamięci /317
Literatura /322
Zadania /323
8. Programowalne i specjalizowane układy cyfrowe
/strona 325
8.1. Układy programowalne /325
8.1.1. Proste układy programowalne (SPLD) /326
8.1.1.1. Układy FPLA /327
8.1.1.2. Programowalne pamięci stałe /329
8.1.1.3. Układy GAL /329
8.1.2. Złożone układy programowalne (CPLD) /336
8.1.3. Układy FPGA /343
8.1.4. Układ FPGA Spartan-3A /349
8.2. Układy specjalizowane (ASIC) /357
8.2.1. Matryce bramkowe (GA) /358
8.2.2. Matryce komórkowe (SC) i wbudowane (EA) /359
8.2.3. Układy indywidualne (FC) i komórkowe (CB) /360
Literatura /361
9. Urządzenia cyfrowe do sekwencyjnego przetwarzania
danych /strona 362
9.1. Bloki operacyjne /363
9.2. Bloki sterujące /368
9.3. Komputery /371
9.3.1. Podstawy budowy i działania /371
9.3.2. Architektura komputerów /382
9.3.3. Programowanie komputerów /385
Literatura /388
10. Język VHDL /strona 389
10.1. Projektowanie z użyciem języka VHDL /389
10.2. Opis języka VHDL /392
10.2.1. Wprowadzenie do języka VHDL /393
10.2.2. Struktura języka VHDL /402
10.2.2.1. Obiekty /402
10.2.2.2. Typy /404
10.2.2.3. Atrybuty /410
10.2.2.4. Pakiety i biblioteki /411
10.2.2.5. Instrukcje współbieżne /413
10.2.2.6. Instrukcje sekwencyjne /419
10.2.2.7. Funkcje i procedury /424
10.2.3. Opis złożonych układów cyfrowych /430
10.2.3.1. Układy kombinacyjne /430
10.2.3.2. Układy sekwencyjne /433
10.2.4. Weryfikacja projektów /448
10.3. Optymalizacja projektów /451
Literatura /452
Zadania /452
11. Połączenia cyfrowych układów scalonych /strona 455
11.1. Linie transmisyjne /456
11.2. Odbicia i przesłuch /459
11.3. Połączenia w układach ECL /462
11.4. Połączenia w układach TTL i CMOS /469
11.5. Zakłócenia /471
Literatura /473
Skorowidz /474
