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Salvatore Romagnoli
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1 Prefazione xi 1 Introduzione Evoluzione della progettazione dei sistemi digitali Flusso di progettazione dei sistemi digitali Obiettivi del libro Struttura ragionata del libro 7 2 Codifica dell informazione Introduzione Codifica dell informazione non numerica Codifica dell informazione numerica: notazione posizionale Conversioni di base Codifica ottale e esadecimale Codifica binaria delle cifre decimali Rappresentazione geometrica dei numeri binari Distanza di Hamming Codici a distanza di Hamming unitaria Aritmetica binaria Addizione binaria Sottrazione binaria Rappresentazione dei numeri negativi Rappresentazione in modulo e segno Rappresentazione in complemento a Rappresentazione in complemento a Scorrimento Moltiplicazione binaria Divisione binaria Notazione in virgola fissa e in virgola mobile Notazione in virgola mobile Rappresentazione non biunivoca Definizione della mantissa 43 sommario.pdf 1 05/12/

2 vi Indice Relazione tra numero di bit della mantissa e dell esponente Il problema delle eccezioni Convenzioni per la rappresentazione dei numeri in virgola mobile Standard IEEE Esercizi risolti Esercizi proposti 58 3 Algebra di commutazione Perché l algebra booleana Identità e teoremi fondamentali Teorema di De Morgan Teorema di Shannon Semplificazione di espressioni Dalla funzione al circuito Operatori universali Forme canoniche Esercizi con strumenti automatici Esercizi risolti Esercizi proposti 82 4 Ottimizzazione delle reti combinatorie Motivazioni Minimizzazione a due livelli di reti combinatorie a un uscita Metodo di Quine-McCluskey Funzioni completamente specificate Funzioni non completamente specificate Minimizzazione a due livelli di reti combinatorie a più uscite Metodo di Quine-McCluskey per funzioni a più uscite Minimizzazione a più livelli di reti combinatorie Modelli di rappresentazione Modello algebrico Trasformazioni algebriche Sweep Eliminazione Scomposizione Estrazione Semplificazione Sostituzione Trasformazioni booleane La valutazione dei ritardi Esercizi con strumenti automatici Minimizzazione a due livelli di reti combinatorie Minimizzazione a più livelli di reti combinatorie La valutazione dei ritardi 126 sommario.pdf 2 05/12/

3 vii 4.7 Esercizi risolti Esercizi proposti Dalle reti combinatorie ai circuiti sequenziali Introduzione Bistabili Bistabili asincroni Bistabili sincroni Registri a scorrimento; bistabili master-slave Contatori Progetto di contatori sincroni Esercizi con strumenti automatici Esercizi risolti Esercizi proposti Ottimizzazione delle macchine sequenziali sincrone Introduzione Macchine a stati finiti La progettazione basata su macchine a stati finiti FSM come modello di descrizione di un circuito sequenziale Dalla FSM al circuito sequenziale Minimizzazione degli stati Macchine completamente specificate Macchine non completamente specificate Codifica degli stati Minimizzazione logica Esercizi con strumenti automatici Dalla FSM al circuito sequenziale Minimizzazione degli stati Codifica degli stati Minimizzazione logica Esercizi risolti Esercizi proposti Progetto di circuiti aritmetici Introduzione Realizzazione di un operazione aritmetica Realizzazione di operazioni aritmetiche su numeri interi Addizione binaria Sottrazione Prodotto Determinazione della matrice per il prodotto di fattori positivi Prodotto come somma per righe Prodotto come somma per diagonali 242 sommario.pdf 3 05/12/

4 viii Indice Prodotto come somma per colonne Divisione Aritmetica in virgola mobile Addizione Sottrazione Moltiplicazione Divisione Esercizi con strumenti automatici Progetto controllore data path Introduzione Registri Registro parallelo/parallelo Registro seriale/seriale Registro parallelo/seriale Unità funzionali Selezione Multiplexer Demultiplexer Decoder Shifter Aritmetiche Sommatore Moltiplicatore Logiche And Confronto Maggiore La progettazione di un data path L approccio controllore-data path Macchina a stati finiti con unità di elaborazione (FSMD) Esempio: semaforo con priorità temporizzato Il miglioramento delle prestazioni: il pipelining Esercizi con strumenti automatici Esercizi risolti Esercizi proposti Tecnologie per la progettazione di dispositivi digitali Motivazioni Algoritmi euristici di associazione Il problema dell associazione per componenti programmabili Esercizi con strumenti automatici 327 A Linguaggi di descrizione dell hardware 331 A.1 Motivazioni 331 A.2 VHDL 335 sommario.pdf 4 05/12/

5 ix A.2.1 Caratteristiche generali 336 A.2.2 Dichiarazione di entità 337 A.2.3 Architettura 339 A Descrizione strutturale 339 A Descrizione data-flow 340 A Descrizione comportamentale 340 A Descrizione mista 341 A.2.4 Configurazione 342 A.2.5 Stile di descrizione concorrente 343 A.2.6 Stile di descrizione sequenziale 344 A.2.7 Confronto 348 A.2.8 Costrutti maggiormente utilizzati 349 A Definizione di tipi 349 A Dichiarazione di package 351 A Librerie 353 A Sottoprogrammi 354 A Overloading e funzioni di risoluzione 357 A Ritardi 357 A Attributi 358 A.2.9 Regole di sintesi automatica dal livello RT 359 A.3 SystemC 361 A.3.1 Progettazione basata su SystemC 362 A.3.2 Moduli e gerarchia 363 A.3.3 Porte, segnali e tipi 364 A.3.4 Concorrenza 368 A.3.5 Waiting e watching 370 A.3.6 Un esempio completo 371 A Modello in C A Testbench 373 A Compilazione, simulazione e verifica 375 A.3.7 Stile di descrizione transazionale 375 A.3.8 Note sulla sintesi automatica 376 B Strumenti automatici di progettazione 379 B.1 SIS 379 B.1.1 BVE 381 B.2 VHDL 381 B.3 SystemC 385 sommario.pdf 5 05/12/

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