Цифровые логические схемы
Изучайте выбор входов, хранение состояния и передачу данных через теорию и практику RTL.
Чему вы научитесь
- Объяснять комбинационные схемы через двоичные числа, логические элементы и булеву алгебру
- Рассчитывать граничные случаи сумматоров, компараторов и знаковой арифметики
- Реализовать MUX, счётчик и сдвиговый регистр и сравнить временные диаграммы
- Завершить небольшой проект с автоматом состояний, временными ограничениями и планом проверки
Перед началом
Теорию можно читать в браузере. Для практики подготовьте проект Digital Design Studio Desktop и права на запуск. Исходники и входные файлы прилагаются.
Установка и первый запуск ↗Программа
- Основы цифровой логики
- Двоичная и шестнадцатеричная системыТеория
Представьте одно значение в двоичной и шестнадцатеричной форме.
- Логические элементы и таблицы истинностиТеория
Сравните правила AND, OR, NOT и XOR.
- Булева алгебра и законы де МорганаТеория
Проверьте эквивалентность разных выражений.
- Декодеры и сигналы разрешенияТеория
Преобразуйте двоичный адрес в один активный выход.
- Сигналы и выбор
- Биты, сигналы и портыТеория
Определите входы, выходы и смысл одного бита.
- Определение выбора таблицей истинностиТеория
Перечислите входные комбинации и ожидаемые выходы.
- MUX и регистр наблюденияТеория
Различайте комбинационный и зарегистрированный выходы.
- Написание и запуск RTL
- Описание MUX условным выражениемТеория
Соедините сигнал выбора и входные данные в RTL.
- Практика симуляции MUXПрактика
Сравните выходы с помощью предоставленных файлов.
- Интерпретация и проверка
- Изменения входов и моменты выборкиТеория
Проследите y и sampled_y до и после фронта такта.
- Тесты, выявляющие ошибкиТеория
Выберите случаи для проверки выбора и выборки.
- Проверка знаний MUXПроверка знаний
Проверьте понимание выбора и хранения.
- Арифметические схемы и состояние
- Полусумматоры и полные сумматорыТеория
Вычислите сумму и перенос, затем соедините разряды.
- Знаковые числа и переполнениеТеория
Интерпретируйте биты как беззнаковое число и дополнительный код.
- Компараторы и граничные условияТеория
Свяжите сравнения с граничными тестами.
- Триггеры и разрешение записиТеория
Задайте приоритет сброса, разрешения и удержания.
- Числа и время
- Разрядность и двоичные значенияТеория
Прочитайте значения и позиции двухбитного числа.
- Фронты такта и состояниеТеория
Разделяйте изменение входов и обновление регистров.
- Счётчик и синхронный сбросТеория
Вычислите следующее состояние из предыдущего.
- Обновление состояния и практика
- Следующее значение из прежнегоТеория
Прочитайте неблокирующие присваивания и приоритет сброса.
- Практика симуляции счётчикаПрактика
Наблюдайте увеличение и переход через максимум после сброса.
- Границы и отладка
- Что идёт после максимума?Теория
Рассчитайте сложение за пределами разрядности.
- Диагностика ошибок сброса и счётаТеория
Поочерёдно проверьте начальное значение, сброс и первый фронт.
- Проверка знаний счётчиковПроверка знаний
Проверьте разрядность и переход через максимум.
- Биты и поток данных
- Направление вектора и индексы битовТеория
Прочитайте q[2:0] и позиции, выбранные срезом.
- Чтение последовательного входа во времениТеория
Расположите поток однобитных входов на временной шкале.
- Изменение состояния сдвигового регистраТеория
Сдвиньте прежние биты и вставьте новый вход.
- Конкатенация и практика
- Срезы и конкатенацияТеория
Проследите размещение объединённых битов в регистре.
- Практика симуляции сдвигового регистраПрактика
Проследите последовательный вход вместе с q.
- Задержка и отладка
- Путь бита к выходуТеория
Посчитайте фронты при прохождении бита через ступени.
- Проверка направления, сброса и порядка входовТеория
Найдите обратные соединения шаблоном с одним битом.
- Проверка знаний сдвиговых регистровПроверка знаний
Вычислите следующее состояние по значению до обновления.
- Соединение и проверка схем
- Комбинационная задержка и временной бюджетТеория
Отличайте функциональную симуляцию от проверки временных ограничений.
- Проектирование небольшого конечного автоматаТеория
Опишите состояние, вход и переход в таблице.
- Планы проверки и поиск ошибокТеория
Задайте ожидаемые результаты для обычных, граничных случаев и сброса.
- Итоговый проект: детектор последовательностиТеория
Спроектируйте и проверьте автомат для обнаружения 101.