PRESENTAZIONE

L'insegnamento fornisce le basi per lo studio e la progettazione dei sistemi digitali. Si inizia dall'algebra booleana e aritmetica binaria, e si arriva al progetto di reti sequenziali, utilizzando le Macchine a Stati Finiti e i diagrammi ASM. Utilizzando le MSF come controllore di sistema si arriva a introdurre il concetto di microprocessore. 

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Scopo della prima parte dell’insegnamento è fornire agli studenti le basi della progettazione digitale (dall'algebra booleana alle reti sequenziali). La seconda parte introduce i sistemi a microprocessore e la loro programmazione in linguaggio macchina. Il laboratorio consente allo studente di applicare le conoscenze acquisite alla simulazione, progettazione e prototipizzazione di sistemi digitali. L'insegnamento si pone nella direzione di formare una figura professionale capace di progettare dispositivi hardware e software.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Scopo dell'insegnamento è fornire le basi per lo studio ed il progetto di sistemi elettronici digitali. Dopo aver esaminato i fondamenti dell'algebra booleana e dell'aritmetica binaria, l'insegnamento introduce le metodologie di analisi e di progetto delle reti digitali combinatorie e sequenziali, utilizzando per queste ultime la tecnica delle Macchine a Stati Finiti, realizzate con l’aiuto dei diagrammi ASM. Infine, utilizzando le MSF come controllore di sistema si arriva a introdurre il concetto di microprocessore.

Il laboratorio, integrato nei tempi e nei contenuti con le lezioni, consente allo studente di applicare le conoscenze acquisite alla simulazione, progettazione e prototipizzazione di sistemi digitali. 

L'insegnamento si pone nella direzione di formare una figura professionale capace di analizzare, comprendere e risolvere problemi di progettazione di dispositivi hardware digitali dedicati. In particolare, lo studente sarà in grado di analizzare il comportamento di sistemi digitali basati su reti combinatorie e sequenziali, descriverne la loro funzionalità in termini di macchine a stati finiti, e di risolvere problemi di progettazione di sistemi di controllo di reti organizzate secondo il modello “controller - datapath”.

MODALITA' DIDATTICHE

L'insegnamento si articola in lezioni teoriche ed esercitazioni, alternate a seconda delle necessità. Le sessioni di laboratorio sono dedicate all’analisi, progettazione, simulazione e realizzazione di circuiti digitali.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Rappresentazione digitale delle informazioni: sensori e attuatori, conversione digitale/analogica, funzioni booleane, reti logiche e teorema di espansione di Shannon. 

Circuiti combinatori: minimizzazione di funzioni booleane, mappe di Karnaugh, cenno ai metodi algoritmici. 

Aritmetica binaria: codici e operazioni, complementi, conversioni, principali architetture aritmetico-logiche, codici a rilevazione di errore, codici alfanumerici. 

Rete sequenziali: temporizzazioni, Flip-Flop, registri, contatori, analisi di reti sequenziali. 

Macchine a Stati Finiti: diagrammi ASM (blocco di stato, blocco condizionale, uscite condizionate), progettazione, criteri per l'assegnazione degli stati, cenni alle macchine asincrone. 

Verso il microprocessore: utilizzo delle MSF come controllori per introdurre gli elementi fondamentali di un calcolatore numerico: unità di processo, unità di conrollo, memoria, unità di ingresso/uscita. 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Slides e materiale fornito a lezione tramite AulaWeb.

Per approfondire: G. Donzellini, ​et al., "Introduzione al progetto di sistemi digitali", Springer, 2018

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

RICCARDO BERTA (Presidente)

CHRISTIAN GIANOGLIO (Presidente Supplente)

EDOARDO RAGUSA (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/9273/p/studenti-orario

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

La prova d'esame del corso consiste in una prova scritta ed una prova orale. È possibile sostenere la prova scritta in due momenti durante l’insegnamento (prove parziali) oppure in un unico momento al termine dell’insegnamento. La prova scritta consiste nel progetto di alcuni sistemi digitali basati su circuiti combinatori, reti sequenziali (prima prova parziale) e reti controllate da macchine a stati finiti (seconda prova parziale). L’esame orale verterà sul commento dei progetti dello scritto e sugli argomenti teorici trattati a lezione.  

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Il tempo a disposizione per la prova scritta è di 4 ore, mentre la prova orale ha una durata di circa 15 minuti. La valutazione della prova scritta si basa sul codice sorgente consegnato dallo studente al termine della prova, in particolare sulla sua funzionalità, sulla qualità del codice e sulla chiarezza nella stesura. 

Calendario appelli