Architectuur & Computerorganisatie

Presentatie over: "Architectuur & Computerorganisatie"— Transcript van de presentatie:

1 Architectuur & Computerorganisatie
Ben Bruidegom Architectuur & Computerorganisatie Docenten: Ben Bruidegom Andy Pimentel Studentassistent: Jeroen Bulters Werkvorm: Studio Classroom Rooster voor vandaag: Aanvang colleges college Boole algebra college Boole algebra + Demo SIM-PL college PLA’s

2 Architectuur & Computerorganisatie
Ben Bruidegom Architectuur & Computerorganisatie Tijdsbesteding: 8 a 10 uur per week Literatuur Boek Syllabus Beoordeling: Deeltentamen Architectuur/ Digitale techniek 50% Practicum Architectuur/Digitale techniek Deeltentamen Computerorganisatie 50% Beide onderdelen  5,5

3 Beoordeling Architectuur
Ben Bruidegom Beoordeling Architectuur Ieder afgerond practicum levert 3 punten op Maximum aantal punten 6 * 3 = 18 punten Tentamen punten Totaal punten Bonuspracticum week punten

4 Logica en Schakelalgebra
Ben Bruidegom Logica en Schakelalgebra Ben Bruidegom AMSTEL Instituut FNWI UvA

5 Propositiecalculus proposities 2 + 3 = 5 7 < 8 het regent ik kom
Ben Bruidegom Propositiecalculus proposities 2 + 3 = 5 7 < 8 het regent ik kom

6 Propositiecalculus proposities samengestelde proposities 2 + 3 = 5
Ben Bruidegom Propositiecalculus proposities 2 + 3 = 5 7 < 8 het regent ik kom samengestelde proposities 2 + 3 = 5 en 7 < 8 het regent niet het regent of het regent niet het regent en het regent niet

7 De verzameling B B = { true, false } p,q = Boolse variabelen
Ben Bruidegom De verzameling B B = { true, false } p,q = Boolse variabelen Operatoren op B de conjunctie p  q (“ p en q “) de disjunctie p  g (“ p of q “) de negatie p (“ niet p “)

8 Waarheidstabel conjunctie
Ben Bruidegom Waarheidstabel conjunctie

9 Waarheidstabel disjunctie
Ben Bruidegom Waarheidstabel disjunctie

10 Waarheidstabel negatie
Ben Bruidegom Waarheidstabel negatie

11 Schakel algebra B = { 0, 1 } p = Boolse variabele Operatoren op B
Ben Bruidegom Schakel algebra B = { 0, 1 } p = Boolse variabele Operatoren op B de conjunctie p . q (“ p en q “) de disjunctie p + q (“ p of q “) de negatie (“ niet y “)

12 Ben Bruidegom Waarheidstabel van de conjunctie (and) en disjunctie (or) en negatie (not)

13 Priority of operators 1e) not 2e) and 3e) or p + y.z = p + (y.z)
Ben Bruidegom Priority of operators 1e) not 2e) and 3e) or p + y.z = p + (y.z) (p + y).z

14 Rekenregels: y . 0 = ? y + 0 = y . 1 = y + 1 = y . y = y + y = y . =
Ben Bruidegom Rekenregels: y . 0 = ? y . 1 = y . y = y = y + 0 = y + 1 = y + y = y =

15 Rekenregels: y . 0 = 0 y + 0 = y . 1 = ? y + 1 = y . y = y + y = y . =
Ben Bruidegom Rekenregels: y . 0 = 0 y . 1 = ? y . y = y = y + 0 = y + 1 = y + y = y =

16 Rekenregels: y . 0 = 0 y + 0 = ? y . 1 = y y + 1 = ? y . y = ?
Ben Bruidegom Rekenregels: y . 0 = 0 y . 1 = y y . y = ? y = ? y + 0 = ? y + 1 = ? y + y = ? y =

17 Rekenregels: y . 0 = 0 y . 1 = y y . y = y y . = 0 y + 0 = y y + 1 = 1
Ben Bruidegom Rekenregels: y . 0 = 0 y . 1 = y y . y = y y = 0 y + 0 = y y + 1 = 1 y + y = y y = ? y y . 1

18 Rekenregels: y . 0 = 0 y . 1 = y y . y = y y . = 0 y + 0 = y y + 1 = 1
Ben Bruidegom Rekenregels: y . 0 = 0 y . 1 = y y . y = y y = 0 y + 0 = y y + 1 = 1 y + y = y y = 1 y y + 1

19 Overige wetten Associatieve wet: Commutatieve wet:
Ben Bruidegom Overige wetten Associatieve wet: (p + y) + z = p + (y + z) (p . y) . z = p . (y . z) Commutatieve wet: y + z = z + y y . z = z . y Distributieve wetten p .(y + z) = p.y + p.z p +(y.z) = (p + y).(p + z)

20 Absorptie wetten: z + y.z = z z.(y + z) = z y + .z = y + z
Ben Bruidegom Absorptie wetten: z + y.z = z z.(y + z) = z y + .z = y + z y . ( +z) = y . z

21 Bewijs: Bewijs: m.b.v. waarheidstabel (zelf doen)
Ben Bruidegom Bewijs: Bewijs: m.b.v. waarheidstabel (zelf doen) m.b.v. schakelalgebra m.b.v. 2e distributieve wet (zie syllabus 1-2) m.b.v. De Morgan (zie syllabus 1-3)

22 Ben Bruidegom Wetten van de Morgan:

23 Ben Bruidegom Wetten van de Morgan:

24 Ben Bruidegom Wetten van de Morgan:

25 Ben Bruidegom Wetten van de Morgan: Wetten gelden ook voor ‘n’ termen:

26 Bewijs m.b.v. truth table:
Ben Bruidegom Bewijs m.b.v. truth table:

27 Bewijs m.b.v. truth table:
Ben Bruidegom Bewijs m.b.v. truth table:

28 Bewijs m.b.v. truth table:
Ben Bruidegom Bewijs m.b.v. truth table:

29 Bewijs m.b.v. truth table:
Ben Bruidegom Bewijs m.b.v. truth table:

30 Zeilen  Wind en Vrij Waneer ga ik niet zeilen?
Ben Bruidegom Analogon Zeilen  Wind en Vrij Waneer ga ik niet zeilen?

31 Waneer ga ik niet zeilen? Niet zeilen  Geen Wind of niet Vrij
Ben Bruidegom Waneer ga ik niet zeilen? Niet zeilen  Geen Wind of niet Vrij

32 Poorten Spanningsniveaus Transistor transistor logica (TTL) ‘0’ ‘1’
Ben Bruidegom Poorten Spanningsniveaus Transistor transistor logica (TTL) ‘0’ ‘1’ Ingang 0 – 0,8 V 2,0 – 5 V Uitgang 0 – 0,5 V 3,3 – 5 V

33 Poorten inverter AND-poort Z = v .w NAND-poort v z 1 v w Z 1 v w Z 1
Ben Bruidegom Poorten v z 1 inverter v w Z 1 AND-poort Z = v .w v w Z 1 NAND-poort

34 Ben Bruidegom Poorten vervolg OR-poort v w x Z 1 Z = v +w + x

35 Ben Bruidegom Poorten vervolg NOR-poort v w x y Z 1

36 Ben Bruidegom Poorten vervolg EXOR-poort v w Z 1

37 Ben Bruidegom Hotelschakeling

38 Ben Bruidegom Implementation: PIDAC-systeem heeft alleen NAND-poorten en EXOR-poorten & NAND-gate y z

39 Hoe gebruik ik een NAND-poort als inverter?
Ben Bruidegom Hoe gebruik ik een NAND-poort als inverter?

40 Hoe gebruik ik een NAND-poort als inverter? Twee oplossingen:
Ben Bruidegom Hoe gebruik ik een NAND-poort als inverter? Twee oplossingen: v ingang en w = 1 ( niet aansluiten ) v = w (v en w doorverbinden)

41 Ben Bruidegom Pauze Daarna: opgaven 1.5.1 & 1.5.2 bladzijde 1-8

42 Ben Bruidegom problem solution

43 Ben Bruidegom problem Truth table solution

44 Ben Bruidegom problem Truth table Boole expression solution

45 problem Truth table Boole expression Reduced Boole expression solution
Ben Bruidegom problem Truth table Boole expression Reduced Boole expression solution

46 problem Truth table Boole expression Reduced Boole expression solution
Ben Bruidegom problem Truth table Boole expression Reduced Boole expression solution Boole algebra

47 Implementation problem Truth table Boole expression Reduced Boole
Ben Bruidegom Implementation problem Truth table Boole expression Reduced Boole expression solution Boole algebra

48 Ben Bruidegom SIM-PL Demo SIM-PL PLA’s

49 Majority voting system
Ben Bruidegom Majority voting system Set value a c b a Signal cond. sensor a Majority Voter Valve control b v Signal cond. sensor b c Vat Signal cond. sensor c valve redundant system

50 Ben Bruidegom Truth table

51 Ben Bruidegom Truth table

52 Ben Bruidegom Truth table  Boole exp.

53 Ben Bruidegom Truth table  Boole exp.

54 Max term representatie
Ben Bruidegom Boolean expression Max term representatie

55 Boole expr.  simplified Boole expr.
4/5/2017 Ben Bruidegom Boole expr.  simplified Boole expr.

56 Boole expr.  simplified Boole expr.
4/5/2017 Ben Bruidegom Boole expr.  simplified Boole expr.

57 Boole expr.  simplified Boole expr.
Ben Bruidegom Boole expr.  simplified Boole expr.

58 Simplified Boole expression
Ben Bruidegom Simplified Boole expression

59 Ben Bruidegom Implementation y y & 1 z z NAND-gate NOR-gate

60 Implementation with NAND-gates
Ben Bruidegom Implementation with NAND-gates

61 Implementation with NAND-gates
Ben Bruidegom Implementation with NAND-gates

62 Implementation with NAND-gates
Ben Bruidegom Implementation with NAND-gates & & & &

63 Implementation with NAND-gates
Ben Bruidegom Implementation with NAND-gates a b c & & & v &

64 Bewijs: z.(y + z) = z z.(y + z) = z.y + z.z =
Ben Bruidegom Bewijs: z.(y + z) = z z.(y + z) = z.y + z.z = toepassen eerste distributieve wet

65 Ben Bruidegom Bewijs: z.(y + z) = z z.(y + z) = z.y + z.z = z.y + z = z.(y + 1) = z.1 = z

66 Bewijs: p + (y.z) = (p+y).(p+z)
Ben Bruidegom Bewijs: p + (y.z) = (p+y).(p+z) (p+y).(p+z) = p.p + p.z + y.p + y.z =

67 Bewijs: p + (y.z) = (p+y).(p+z)
Ben Bruidegom Bewijs: p + (y.z) = (p+y).(p+z) (p+y).(p+z) = p.p + p.z + y.p + y.z = = p + p.z + y.p + y.z =

68 Bewijs: p + (y.z) = (p+y).(p+z)
Ben Bruidegom Bewijs: p + (y.z) = (p+y).(p+z) (p+y).(p+z) = p.p + p.z + y.p + y.z = = p + p.z + y.p + y.z = = p.(1 + z+ y) + y.z = p + y.z

69 Programmerbare logica
Ben Bruidegom Programmerbare logica Read-only memory (ROM) Voorbeeld: ASCII karakters (blz. 7 – 3)

70 Programmeerbare logica
Ben Bruidegom Programmeerbare logica Read-only memory (ROM) Programmable ROM (PROM)

71 Programmeerbare logica
Ben Bruidegom Programmeerbare logica Read-only memory (ROM) Programmable ROM (PROM) Erasable programmable ROM (EPROM) Hele geheugen wissen met UV-licht

72 Programmeerbare logica
Ben Bruidegom Programmeerbare logica Read-only memory (ROM) Programmable ROM (PROM) Erasable programmable ROM (EPROM) Electrically erasable programmable read-only memory. (EEPROM) EEPROM is similar to flash memory (sometimes called flash EEPROM). The principal difference is that EEPROM requires data to be written or erased one byte at a time whereas flash memory allows data to be written or erased in blocks. This makes flash memory faster.

73 Programmeerbare logica
Ben Bruidegom Programmeerbare logica Read-only memory (ROM) Programmable ROM (PROM) Erasable programmable ROM (EPROM) Electrically erasable programmable read-only memory. (EEPROM) Programmable logic array (PLA) Bovenstaande “geheugens” zijn geen geheugens maar combinatorische schakelingen. Een uitgang is alleen afhankelijk van de waarden van één of meer ingangen.

74 Programmable logic arrays (PLA’s)
Ben Bruidegom Programmable logic arrays (PLA’s) Figuur B.5 bladzijde B-12

75 Ben Bruidegom AND – OR logic Figuur B.6 bladzijde B-14

76 Ben Bruidegom PLA Figuur B.7 bladzijde B-14

77 Field Programmable Logic Array (FPGA)
Ben Bruidegom Field Programmable Logic Array (FPGA)

78 Huiswerkopgave Probleem:
Ben Bruidegom Huiswerkopgave Probleem: Een boer wil een rivier oversteken met een geit, een kool en een wolf in een boot waar slechts plaats is voor de boer en één van de drie. Ook mag de geit niet met de wolf of met de kool alleen achterblijven. Ken aan {boer, geit, kool, wolf } de waarde ‘0’ toe als die zich op de linker oever van de rivier bevinden en ‘1’ op de rechter oever. Ontwerp m.b.v. SIM-PL een schakeling met zo weinig mogelijk NAND-poorten. Organiseer de overtocht, schrijf hiervoor een “programma” binnen de SIM-PL omgeving. Lever volgende week een afdruk van het schema in ( 1 practicum punt).