Digitale informatie analoog signaal  digitaal signaal (zie figuur): bemonsteren Nyquist theorema fb = Tb-1 > 2 B quantiseren (in praktijk eindig bereik) bit: informatie-eenheid, 2 discrete waarden effect van ruis coderen: N waarden geeft log2N bits voordelen: correcte overdracht exacte en onbeperkte opslag verwerking met numerieke perfect voorspelbare algoritmes

Digitale informatie analoog-digitaal omzetter (ADC): elektronische schakeling vb. CD: stroom 16 bit woorden aan 44.1 kHz vb. video (z/w): 8 bit woorden aan 13.5 MHz binaire getallenvoorstellingen op basis van 2 twee-complement voorstelling: zelfde hardware voor optelling en aftrekking N>0: bn=0 en bn-1,…,b0=B(N) N<0: bn=1 en bn-1,…,b0=B(2n-|N|) bn is tekenbit digitale data: voostellen van symbolen vb. ASCI codering digitale toestanden: vb. deur, thermostaat

Combinatorische functies vb. verkeerslicht 3 toestanden: r(ood), o(ranje),g(roen) (2 bits) toestand x1 x2 r 1 0 o 0 0 g 0 1 ALS defect DAN {x1=0; x2=0; pinken = pinksequentie(t) } ANDERS pinken=0 r, o, g boole functies van data x1,x2,pinken onafh. v. voorgeschiedenis “en”, “of”, en “niet” operaties r = x1• x2’ o = x1’• x2’ • pinken’ g = x1’• x2

Combinatorische functies vb. verkeerslicht defect i betekent “er loopt stroom” defect = (r•ir’+r’•ir) + (o•io’+o’•io) +(g•ig’+g’•ig) “exor”-functie defect = rir + oio + gig combinatorische functies kunnen gerealiseerd worden in electronica

Sequentieel systeem uitvoer hangt af van voorgeschiedenis en de huidige invoer voorgeschiedenis zit in toestand systeem geheugen nodig eindige toestandsautomaat vb. juiste sequentie vb. gorg ...

Implementatie bit: logische spanningsvallen bvb. 1 = 3.5 … 5 V, 0 = 0 … 0.4 V verband ingang - uitgang: poorten = transistorschakelingen (zie figuur) te koop als IC kost  aantal transistoren   aantal ingangen combinatorische schakeling: realiseren = verbinden van poorten, zoek goedkoopste oplossing vereenvoudigen van uitdrukkingen theorema van De Morgan enkel inverterende poorten met CAD op computers

Implementatie sequentiële schakeling toestandstransitiegrafe (TG) vb. bellen in bus toestandstransitiegrafe (TG) uitvoer AB’/1 A’/0 uit aan B’/1 Q=0 A’B/0 Q=1 toestand transitie- voorwaarde

Implementatie sequentiële schakeling toestandstransitietabel (TT) vb. bellen in bus toestandstransitietabel (TT) realisatie met logisch netwerk huidige toestand en inputs als invoer volgende toestand en outputs als uitvoer

Implementatie sequentiële schakeling vb. bellen in bus per toestandsbit en per uitgang Karnaugh kaart Q = Lamp = B’•a + A•B’ = B’•(A+q) STABIELE OPLOSSING

Implementatie AFSM: Asynchronous Finite State Machine probleem: spikes SFSM: Synchronous Finite State Machine overgang slechts mogelijk op welbepaalde ogenblikken, bepaald door klok invoer synchroon met klok flankgestuurde D flip-flops in terugkoppellussen macro-instructies, micro-instructies ook software FSM: uitvoeringssnelheid !!!

Arithmetische logische schakelingen optelling, aftrekking, vermenigvuldiging, … ALU: Arithmetisch-Logische Units RC-ketens C opladen eist tijd (0.5 … 1 ns/logische operatie) 32 bit optelling (32 … 64 ns) streven naar kleinere C, dus kleinere afmetingen R energieverbruik (op chip 0.5 pJ/logische operatie, met externe draad 250 pJ/logische operatie) realisatie: op IC’s integreren = kosten, plaats, vermogen besparen = betrouwbaarder ASIC’s