您將學到什麼
- 運用二進位、邏輯閘與布林代數說明組合電路
- 計算加法器、比較器與有號運算的邊界值
- 實作 MUX、計數器與移位暫存器並比較波形
- 運用狀態機、時序限制與驗證計畫完成小型設計
開始之前
概念可直接在瀏覽器閱讀。實作需準備 Digital Design Studio Desktop 專案及執行權限，並提供原始碼與輸入檔案。
安裝與首次啟動 ↗課程大綱
- 數位邏輯基礎
- 二進位與十六進位概念
以二進位及十六進位表達相同數值。
- 邏輯閘與真值表概念
比較 AND、OR、NOT 與 XOR 的輸出規則。
- 布林代數與笛摩根定律概念
確認不同運算式是否產生相同輸出。
- 解碼器與致能訊號概念
將二進位位址轉換為一個有效輸出。
- 訊號與選擇
- 位元、訊號與埠概念
辨識輸入、輸出及單一位元值的意義。
- 以真值表定義選擇規則概念
列出所有輸入組合並定義預期輸出。
- MUX 與觀測暫存器概念
區分組合輸出與取樣輸出。
- 撰寫與執行 RTL
- 使用條件運算式描述 MUX概念
在 RTL 連接選擇訊號與資料輸入。
- MUX 模擬實作實作
使用提供的原始碼及輸入檔案比較輸出。
- 解讀與檢查
- 輸入變化與取樣時刻概念
追蹤時脈邊緣前後的 y 與 sampled_y。
- 能揭露錯誤的測試案例概念
選擇可揭露選擇反轉及取樣錯誤的案例。
- MUX 理解測驗理解測驗
確認對選擇與儲存的理解。
- 算術電路與狀態
- 半加器與全加器概念
分別計算和與進位，再將它們串接。
- 有號數值與溢位概念
將相同位元解讀為無號數與二補數。
- 比較器與邊界條件概念
將相等與大小比較連結至邊界測試。
- 正反器與時脈致能概念
定義重設、致能及保持的優先順序。
- 數值與時間
- 位元寬度與二進位值概念
讀取二位元數值及位元位置。
- 時脈邊緣與狀態概念
區分輸入變化與暫存器更新。
- 計數器與同步重設概念
由先前狀態計算下一狀態。
- 更新狀態與實作
- 以舊值計算新值概念
解讀非阻塞賦值及重設優先順序。
- 計數器模擬實作實作
觀察重設後的遞增與回繞。
- 邊界與除錯
- 最大值之後是什麼？概念
計算超過暫存器寬度的加法。
- 診斷重設與計數錯誤概念
依序檢查初值、重設與第一個邊緣。
- 計數器理解測驗理解測驗
確認位元寬度與回繞行為。
- 位元與資料流
- 向量方向與位元索引概念
讀取 q[2:0] 並辨識切片選取的位置。
- 依時間讀取序列輸入概念
將逐位元輸入整理成時間表。
- 移位暫存器的狀態變化概念
移動原有位元並插入新輸入。
- 串接與實作
- 切片與串接概念
追蹤串接位元如何對應至新暫存器。
- 移位暫存器模擬實作實作
同步追蹤序列輸入與 q。
- 延遲與除錯
- 追蹤位元到達輸出概念
計算一個輸入位元通過各階段所需的邊緣數。
- 檢查方向、重設與輸入順序概念
以單一位元樣式找出反向連接。
- 移位暫存器理解測驗理解測驗
使用更新前的值計算下一狀態。
- 連接並驗證電路
- 組合延遲與時序預算概念
區分功能模擬與時序驗證。
- 設計小型狀態機概念
以轉移表描述狀態、輸入與下一狀態。
- 驗證計畫與失敗追蹤概念
定義一般、邊界及重設案例的預期結果。
- 綜合設計：序列樣式偵測器概念
設計並檢查偵測 101 樣式的狀態機。