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Technische Grundlagen der Informatik 1

Technische Grundlagen der Informatik 1. Klausurvorbereitung Thorsten Wink. Aufgabe 1: Realisierungsvarianten. 1. 0. 1. 1. 0. 0. 1. A‘B. + A‘C‘. + BC‘. 0. Standardgatter. A‘B + A‘C‘ + BC‘. NAND. Doppelte Negation der DNF:. Die Inverter werden als NAND mit

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Technische Grundlagen der Informatik 1

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Presentation Transcript

  1. Technische Grundlagen der Informatik 1 Klausurvorbereitung Thorsten Wink

  2. Aufgabe 1: Realisierungsvarianten 1 0 1 1 0 0 1 A‘B + A‘C‘ + BC‘ 0

  3. Standardgatter A‘B + A‘C‘ + BC‘

  4. NAND Doppelte Negation der DNF: Die Inverter werden als NAND mit zusammengeschalteten Eingängen realisiert.

  5. 4:1-Multiplexer A‘B + A‘C‘ + BC‘ C‘ 1 B F B 0 A B C Wahl: A und B als Steuereingänge, C als Variable Neue Wahl: A und C als Steuereingänge Komplemente nicht erlaubt  C ungeeignet!

  6. Aufgabe 2: Hazards F = A‘D + B‘C‘ + ABD

  7. Hazards • Ungewollte Änderung des Ausgangssignals einer Schaltung • Ursachen: Verzögerungszeiten der Gatter • statischer 0-Hazard • statischer 1-Hazard • Behebung im K-Diagramm möglich

  8. Hazards finden A‘D + B‘C‘ + ABD F = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ABCD  A‘BCD ABC‘D  A‘BC‘D ABC‘D  AB‘C‘D

  9. Timing-Simulation ABCD  A‘BDC A B C D A‘ B‘ C‘ A‘D B‘C‘ ABD Statischer 1-Hazard F

  10. Beseitigung der Hazards Einfügen zusätzlicher Implikanten, so dass die kritischen Stellen gemeinsam überdeckt werden. 1 1 1 1 1 1 C‘D BD 1 1 1 Somit ergibt sich als hazardfreie Funktion F = A‘D + B‘C‘ + BD + C‘D

  11. Hazardfreie Schaltung F = A‘D + B‘C‘ + BD + C‘D

  12. Aufgabe 3: Zähler • Zählfolge 00  01  11  00 • Umschaltbare Zählrichtung • 2 Bit breit

  13. Übergangsgraph / -tabelle 00 01 11 I = 1  rückwärts

  14. Ansteuerungstabelle Ansteuerungstabelle des JK-FFs

  15. Ansteuerungsgleichungen JA = BI‘ + B‘I KA = 1 JB = 1 KB = AI‘ + A‘I

  16. Selbststartend? 0 1 0 1 1 1 JA = BI‘ + B‘I KA = 1 JB = 1 0 1 1 1 1 0 10 hat als Folgezustand 01  selbststartend KB = AI‘ + A‘I

  17. Aufgabe 4: Automat • Es soll ein Paketsortierer entworfen werden • 2 Lichtschranken (E1 und E2) im Abstand von 20cm • Kleine Pakete (< 20cm)  A = 1 • Große Pakete ( >20cm)  A = 0

  18. Zustandsgraph 0 [0] !E2 E1 1 [0] !E1 E2 E1 E2 2 [1] 3 [0] E2 !E1 4 [0]

  19. Implementierung • 5 Zustände  3 FlipFlops benötigt • D-FF sollen verwendet werden • Automat arbeitet immer korrekt  Ungültige Eingaben (z.B. 2 Pakete im Abstand von weniger als 20cm) können zur Vereinfachung ausgeschlossen werden  Don‘t Care • 3 FF und 2 Eingänge  32 Möglichkeiten  6 K-Diagramme wären nötig  • „einfache“ Implementierung mit ROM

  20. Zustandsübergangstabelle (1) 000 [0] !E2 E1 001 [0] !E1 E2 010 [1] 011 [0] E2 !E1 100 [0]

  21. Zustandsübergangstabelle (2) 000 [0] !E2 E1 001 [0] !E1 E2 010 [1] 011 [0] E2 !E1 100 [0]

  22. Implementierung mit ROM

  23. Weitere Hinweise/Tipps • Erlaubte Hilfsmittel: 1 handschriftliches, nicht kopiertes DIN A4-Blatt • Aufgaben genau lesen, bei Unklarheiten fragen • Gatter & Verbindungen deutlich malen (Lineal) • Zwischenschritte, so dass man Teilpunkte geben kann • Weitere Klausuren zum Üben auf der TGDI-Seite , im eLZI und unter www.TUD-Helpzone.de (RT1/INF B)

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