21: Digitaltechnik und Entwurfsverfahren, Übung, SS 2016, am 12.07.2016

Digitaltechnik und Entwurfsverfahren, SS16, Vorlesung

#Hochschulbildung #Bildung #Vorlesung #Informatik #Digitaltechnik #Entwurfsverfahren #Schaltung #Zahlensysteme #Rechenwerke #Code #Karlsruher Instituts Für Technologie KIT #Video #KIT #Transistor

31:01

National Geographic photographer and conservationist Jaime Rojo has spent decades capturing the beauty and fragility of the monarch butterfly. Their epic migration is one of nature’s most breathtaking spectacles, but their survival is under threat. In this episode, Jaime shares how his passion for photography and conservation led him to document the monarchs’ journey. He and host Brian Lowery discuss the deeper story behind his award-winning images, one about resilience, connection, and the urgent need to protect our natural world. See Jaime's story on the monarch butterflies at his website: rojovisuals.com , and follow Brian Lowery at knowwhatyousee.com .…

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21 | 0:00:00 Starten 0:00:04 6. Übung: Schaltwerke 0:01:22 Entwurf von Schaltwerken 0:02:59 Beispiel: Datenpfad für die MIPS-Architektur 0:04:29 Zustandsautomat (DLX Pipeline) 0:04:59 Entwurf von Schaltwerken 0:07:00 Kodierte Ablauftabelle 0:11:34 Flipflop-Ansteuertabellen 0:14:51 Herleitung der Ansteuertabellen 0:16:18 Aufgabe 1 0:19:32 Automatengraph 0:23:47 Zustandskodierung 0:25:23 Kodierte Ablauftabelle 0:30:56 Ansteuerfunktionen der FFs 0:32:06 Ausgabefunktion 0:33:04 Aufgabe 1.4 0:38:07 Methode des Koeffizientenvergleichs 0:43:36 Aufgabe 1.5 0:44:51 Verläufe der Signale 0:47:04 Aufgabe 1.6 0:48:42 Schaltwerkanalyse 0:50:14 Aufgabe 2 0:56:42 Aufgabe 3 0:57:27 Automatengraph 0:58:36 Zustandskodierung 0:59:10 Kodierte Ablauftabelle 1:02:17 Aufgabe 3.3 1:02:20 Aufgabe 3.4 1:03:17 Schaltung 1:05:37 Zähler mit RS-Flipflops 1:06:28 Zähler mit JK-Flipflops 1:07:19 Aufgabe 4 1:07:59 Geldwechselautomat 1:08:22 Zustände und Automatengraph 1:10:14 Ablauftabelle 1:10:32 Kodierungen

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Digitaltechnik und Entwurfsverfahren, SS16, Vorlesung

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23: Digitaltechnik und Entwurfsverfahren, Vorlesung, SS 2016, am 19.07.2016 1:07:23

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23 | 0:00:00 Starten 0:00:04 BCD-Addierer 0:11:40 Subtraktion 0:18:13 Multiplikation und Division 0:41:55 Division 0:46:39 Register-Transfer-Ebene 0:55:38 Logische Bausteine der RT-Ebene 0:57:30 Arithmetisch-logische Einheit (ALU) 1:06:09 Zusammenfassung von TI

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22: Digitaltechnik und Entwurfsverfahren, Vorlesung, SS 2016, am 14.07.2016 1:13:40

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22 | 0:00:00 Starten 0:00:45 Verbale Aufgabenstellung 0:01:36 Technische Randbedingungen 0:02:23 Formalisierung der Aufgabe 0:05:35 Automatengraph 0:06:42 Automatentabelle 0:07:27 Zustandskodierung 0:08:16 Kodierte Ablauftabelle 0:11:55 Ansteuerfunktionen der Flipflops 0:14:03 Ausgabefunktion 0:15:41 Kapitel 4.5 Spezielle Schaltwerkbausteine 0:17:14 4-Bit-Register aus D-Flipflops mit Freigabesignal 0:19:35 Kapitel 4.5.2 Schieberegister 0:24:02 Kapitel 4.5.3 Zähler 0:27:03 Synchroner 3-stelliger Dualzähler 0:30:32 Herleitung 0:36:26 Asynchrone Zähler (Ripple Counter) 0:39:45 Nachteile asynchrone Zähler 0:41:03 Kapitel 4.5.4 Programmierbare Bausteine 0:41:48 NAND-Gatter im Gate-Array-Entwurfsstil 0:44:02 Aufbau eines MPGA (ASIC) 0:46:35 FPGAs 0:50:08 Kapitel 5 Rechnerarithmetik 0:51:27 Addition 0:53:21 Kapitel 5.1.1 Voll- und Halbaddierer 1:00:34 Schaltnetz und Schaltsymbol 1:02:35 Serielle Addition (Papier- und Bleistift-Methode) 1:05:01 Addieren zweier Dualzahlen mit mehreren Stellen 1:06:20 Kapitel 5.1.3 Carry-Lookahead-Addierer 1:07:08 Berechnung der Überträge aus den Eingangsvariablen 1:09:46 Carry-lookahead-Addierer 1:11:43 Anmerkungen…

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21: Digitaltechnik und Entwurfsverfahren, Übung, SS 2016, am 12.07.2016 1:15:49

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19: Digitaltechnik und Entwurfsverfahren, Vorlesung, SS 2016, am 30.06.2016 1:14:19

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19 | 0:00:00 Starten 0:00:04 Kapitel 4.1.3 Darstellungsmöglichkeiten 0:00:55 Formalisierte Beschreibung 0:01:45 Zeitdiagramm 0:03:37 Ablauftabelle 0:05:05 Automatentabelle 0:07:31 Automatengraph 0:09:41 Kapitel 4.1.4 Realisierung von Automaten 0:09:50 Zustandsspeicher 0:11:04 Beispiel: Rückgekoppeltes NOR-Gatter 0:18:15 Defenitionen 0:18:56 Pegelsteuerung 0:19:39 Flankensteuerung 0:20:01 Synchrone Schaltwerke vs. Asynchrone Schaltwerke 0:22:08 Kapitel 4.2 Entwurf asynchroner Schaltwerke 0:22:28 Beispiel: Einfacher Speicher 0:23:55 Vorgehensweise 0:25:32 Funktionsweise 0:25:56 Übertragen des Automatengraphen in die Automatentafel 0:26:55 Stabilitätskriterium 0:28:13 Beispiel: Flussmatrix des einfachen Speichers 0:30:37 Mögliche Formen eines Zustandsübergangs 0:35:26 Kapitel 4.2.3 Wahl der Zustandskodierung 0:35:47 Binäre Zustandskodierung 0:36:31 Anzahl der Zustandsvariablen 0:37:38 Willkürlich gewählte Zustandskodierung 0:40:55 Wechsel von Zustand 0 zu Zustand 3 0:41:41 Mögliche Fälle eines Wettlaufs 0:44:33 Kritischer Wettlauf 0:46:47 Wettlauffreie Zustandskodierung 0:49:56 Anmerkungen 0:51:18 Kapitel 4.2.4 Erzeugen der Ausgabe- und Übergangsschaltnetze 0:51:24 Erregungsmatrix 0:52:55 Ausgabe- und Übergangsschaltnetze 0:55:53 Schaltbild des Speichers 0:56:40 Das asynchrone RS-Flipflop 0:58:21 Probleme asynchroner Schaltwerke 1:00:23 Kapitel 4.2.5 Analyse asynchroner Schaltwerke 1:00:45 Analyse asynchroner Schaltwerke 1:08:07 Genauere Analyse eines Übergangs 1:11:54 Verhalten des Flipflops bei Auftreten des Hasardfehlers…

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20: Digitaltechnik und Entwurfsverfahren, Vorlesung, SS 2016, am 05.07.2016 1:15:21

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20 | 0:00:00 Starten 0:00:04 Kapitel 4.3 Flipflops als Zustandsspeicher 0:00:22 Einleitung 0:01:18 Asynchrones RS-Flipflop 0:02:34 Verhalten des RS-Flipflops 0:03:19 Pegelgesteuerter RS-Latch 0:05:00 Anmerkung zur Notation 0:05:37 Ansteuertabelle (RS-Flipflop) 0:11:29 D-Latch 0:14:38 Pegelgesteurtes synchrones D-Flipflop 0:16:27 Taktflankengesteurtes D-Flipflop 0:20:26 Einflankgesteuertes D-Flipflop 0:25:03 Schaltwerke mit D-Flipflops 0:28:35 Zusatzbetrachtung für flankengesteuerte Flipflops 0:29:12 Setzzeit (Setup-) und Haltezeit (Hold-Time) 0:30:15 Zweiflankengesteuerte Flipflops 0:34:24 JK-Flipflop 0:35:47 Beispiel 0:38:48 JK-Flipflops aus einem D-Flipflop 0:39:31 Schaltbild des synchrones JK-Flipflops 0:40:32 Ansteuertabelle 0:43:17 Beispiel: Asynchron rücksetzbares JK-Flipflop 0:46:50 T-Flipflop 0:47:39 T-Flipflop aus JK-Flipflop 0:48:37 T-Flipflop: Verkürzte Funktionstabelle 0:49:20 T-Flipflop: Ansteuertabelle 0:49:45 Zusammenfassung Flipflops 0:50:57 Wichtigste Hilfsmittel: Ansteuertabelle 0:52:31 Kapitel 4.4 Entwurf synchroner Schaltwerke 0:52:55 Einleitung 0:53:04 Serienaddierer 0:56:30 Automatengraph 0:59:39 Aufstellen der Automatentafel 1:02:57 Wahl der Zustandskodierung 1:04:03 Zustandskodierung beim Serienaddierer 1:05:30 Ausgabe- und Übergangsschaltnetze 1:05:50 Kodierte Ablauftabelle 1:09:04 Ansteuerung des Flipflops 1:11:19 Minimierte Ausgangs- und Ansteuerungsnetze 1:13:09 Realisierung des Serienaddierers…

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18: Digitaltechnik und Entwurfsverfahren, Übung 5, SS 2016, am 28.06.2016 1:07:32

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18 | 0:00:00 Starten 0:00:04 Hasardbehaftete Übergänge 0:00:32 Klassifizierung von Übergängen 0:00:54 Klassifizierung von Hasards 0:01:16 Zusammenfassung 0:02:58 Aufgabe 1 0:41:54 Aufgabe 2 1:00:07 Aufgabe 3

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17: Digitaltechnik und Entwurfsverfahren, Vorlesung, SS 2016, am 23.06.2016 1:16:00

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17 | 0:00:00 Starten 0:00:06 Klassifizierung von Hasards 0:00:41 Funktions- und Strukturhasard 0:01:34 Funktionshasard 0:02:26 Strukturhasard 0:03:28 Klassifizierung von Laufzeiteffekten 0:04:13 Analyse von Hasards 0:05:19 Erkennen eines Funktionshasard 0:08:53 Beispiel 0:14:27 Erkennen eines Sturkturhasard 0:17:23 Beispiel 0:19:27 Das strukturspezifische KV-Diagramm 0:23:49 Anderer Übergang im gleichen Schaltnetz 0:29:05 Zeitbedingungen für Hasardfehler 0:31:23 Zeitbedingungen 0:32:32 Beheben von Hasards 0:32:42 Beheben von Funktionshasards 0:33:19 Beheben von Stukturhasards 0:34:16 Behebung statuischer 1-Strukturhasards 0:41:38 Behebung statischer 0-Strukturhasards 0:42:37 Satz von Eichelberger 0:43:35 Beispiel 0:45:25 Behebung dynamischer Stukturhasards 0:45:49 Vorgehensweise 0:46:43 Beispiel 0:55:38 Wieso funktioniert dieses Verfahren? 0:56:16 Regel für zweistufige Schaltnetze in konjunktiver Form 0:56:36 Weitere Modelle und Methoden 0:57:18 Schaltwerke 0:59:01 Einleitung 1:01:32 Formale Grundlagen 1:03:58 Arbeitsweise 1:04:59 Mealy- und Moore-Automat 1:05:03 Moore-Automat 1:05:52 Mealy-Automat 1:06:46 Moore-Automat vs. Mealy-Automat 1:07:44 Unterschiede im Verhalten der beiden Automaten 1:09:30 Darstellungsmöglichkeiten 1:09:35 Formalisierte Beschreibung 1:11:16 Zeitdiagramm 1:13:18 Ablauftabelle 1:14:09 Automatentabelle…

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16: Digitaltechnik und Entwurfsverfahren, Vorlesung, SS 2016, am 16.06.2016 1:02:52

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16 | 0:00:00 Starten 0:00:04 SRAM und DRAM 0:02:41 Programmable Logic Array (PLA) 0:03:38 Schematische Darstellung eines PLA 0:05:28 Beispiel 0:06:54 FPLA und PAL 0:08:05 Schematische Darstellung eines PAL 0:09:52 Kapitel 3.4 Laufzeiteffekte 0:11:45 Realer und idealer Signalverlauf (Inverter) 0:12:55 Modellierung und Laufzeiteffekten 0:13:24 Das Totzeitmodell 0:15:58 Beispiel: Inverteranwendung 0:16:41 Zeit-Diagramm 0:18:50 Verhalten eines Schaltnetzes bei Änderung der Eingabebelegung 0:21:34 Beispiel 0:22:28 Eingabewechsel 0:25:05 Das Verhalten anhand des Totzeitmodells 0:30:30 Trennung von Verzögerungs- und Verknüpfungsteil 0:32:28 Eigenschaften von Totzeiten 0:37:36 Beispiel 1 0:44:06 Pfadvektor und Strukturausdruck 0:47:36 Alternative Methode 0:49:06 Kapitel 3.4.2 Hasardfehler 0:49:42 Eingabewechsel und Übergang 0:51:40 Einschränkungen 0:52:18 Hasardfehler und Hasard 0:53:42 Hasardbehaftete Übergänge 0:54:28 Zu Beispiel 1 0:55:26 Statischer Übergang 0:56:12 Dynamischer Übergang 0:57:02 Statischer 0-Hasard 0:57:46 Dynamischer-Hasard 0:58:14 Klassifizierung von Hasards 1:00:53 Klassifizierung von Laufzeiteffekten…

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15: Digitaltechnik und Entwurfsverfahren, Übung 4, SS 2016, am 14.06.2016 1:04:07

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15 | 0:00:00 Starten 0:00:39 Minimierungsverfahren 0:00:54 Vorgehensweise beim Minimieren 0:02:20 Quine-McCluskey-Verfahren 0:03:33 Aufgabe 3 0:04:10 Bestimmung der Primimplikanten 0:12:37 Bestimmung der DMF 0:13:41 Bearbeitung der Überdeckungstabelle 0:24:08 Disjunktive Minimalformen 0:25:59 Konjunktive Minimalformen 0:30:17 Aufgabe 4 0:36:47 Das Überdeckungsproblem 0:45:13 Consensus-Verfahren 0:54:32 DMF 0:55:14 Überdeckungstabelle 0:57:27 Nelson-Verfahren 0:58:27 Aufgabe 6 0:59:42 Bündelminimierung 1:00:29 Funktion einzeln minimieren 1:01:58 FUnktion gemeinsam minimieren…

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14: Digitaltechnik und Entwurfsverfahren, Vorlesung, SS 2016, am 09.06.2016 1:08:40

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14 | 0:00:00 Starten 0:00:06 Nelson- Verfahren (1) 0:01:20 Nelson Verfahren (2) 0:01:26 Beweis Absorptionsgesetz 0:02:05 Beispiel 0:07:43 Nelson Verfahren (3) 0:08:16 Beispiel 0:09:10 Nelson-Verfahren (4) 0:09:37 Vorgehensweise beim Minimieren 0:10:17 Vergleich der Verfahren 0:11:29 Erweiterter Minimierungsansatz 0:11:53 Beispiel Bündelminimierung 0:12:39 Primkoppelterm 0:13:32 Allgemeine Problematik 0:14:03 Heuristische Minimierung 0:17:09 Kapitel 3.3.3 Spezielle Strukturen 0:17:23 Kontemplation und Motivation 0:17:33 Komplexere Bausteine 0:17:51 Multiplexer 0:32:36 Realisierung von logischen Funktionen mittels Multiplexer 0:33:05 Implementierungstabelle 0:33:19 Beispiel: Realisierung der Funktion 0:42:48 Demultiplexer / Dekoder 0:50:25 Realisierung logischer Funktionen durch Dekoder 0:51:16 Realisierung 0:52:05 Realisierung mittels Speicherbausteinen 0:52:35 Schemantischer Aufbau eines Speicherbausteins 0:53:16 Organisation von Speicherbausteinen 0:53:35 Speicherwerk 0:54:50 Beispiel 0:55:24 Lösung 0:56:03 Speichertypen 0:57:01 Festwertspeicher: ROM (Read Only Memory) 0:57:53 RAM ( Random Access Memory ) 0:58:04 Statische RAM-Speicherzellen (SRAM) 1:04:39 Dynamische RAM-Speicherzellen 1:06:16 Dynamische MOS-Speicherzellen: Lesen 1:07:33 Dynamische MOS-Speicherzellen: Schreiben 1:07:56 Dynamische RAM-Bausteine (DRAM)…

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13: Digitaltechnik und Entwurfsverfahren, Übung 3, SS 2016, am 07.06.2016 1:30:10

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13 | 0:00:00 Starten 0:00:26 1. CMOS 0:00:46 CMOS-Technologie 0:01:40 Inverter in CMOS-Tchnologie 0:03:31 NAND-Funktion in CMOS 0:05:11 NOR-Funktion in CMOS 0:06:07 Schaltsymbole für MOSFETs 0:06:56 Aufgabe 1 0:13:14 Aufgabe 2 0:14:55 Schaltfähigkeit von nMOS und pMOS 0:17:32 Transmission-Gate 0:18:55 Aufgabe 3 0:28:28 Prinzipieller Aufbau einer CMOS Schaltung für n-stellige Boolesche Funktion 0:29:29 Aufgabe 4 0:34:26 AND-OR-Inverter 0:37:58 Aufgabe 5 0:44:00 Aufgabe 6 0:45:05 2. Minimierungsverfahren 0:45:40 Vorgehensweise beim Minimieren 0:47:15 KV-Diagramm 0:51:05 KV-Diagramm mit 6 Variablen 0:52:36 Aufgabe 1 1:10:13 Aufgabe 2 1:11:43 DMF mit KV-Diagramm 1:17:06 KMF mit KV-Diagramm 1:20:29 Quine-McCluskey-Verfahren 1:23:55 Aufgabe 3 1:24:23 Bestimmung der Primimplikanten…

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12: Digitaltechnik und Entwurfsverfahren, Vorlesung, SS 2016, am 02.06.2016 1:23:23

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12 | 0:00:00 Starten 0:00:06 Das Quine-McCluskey-Verfahren 0:01:11 Beispiel mit fünf Variablen 0:02:22 Verfahren Bestimmung der Primimplikanten 0:05:55 Auswahl einer minmalen Anzahl von Primimplikanten 0:08:52 Überdeckungsfunktion 0:24:02 Bearbeitung der Überdeckungstabelle 0:26:13 Überdeckungsfunktion des Beispiels 0:27:28 Wdh.: Funktionsdarstellung im Würfelkalkül 0:30:57 Wdh.: Weitere Definitionen 0:33:02 Wdh.: Beispiele als Aufgabe: A n B = ?? 0:33:58 Consensus-Verfahren: Motivation 0:35:52 Consensus-Regel 0:41:54 Consensus-Würfel 0:45:08 Beispiel 0:46:59 Sonderfälle bei der Consensus-Bildung 0:49:05 Anwendung der Consensusbildung als Schaltnetzentwurf 0:50:12 Consensus-Verfahren zur Bestimmung aller Primimplikanten 0:52:56 Consensus-Verfahren 1:00:33 Weitere Anwendung der Consensus-Bildung 1:04:24 Nelson-Verfahren 1:05:56 Beweis Absorptionsgesetz 1:09:31 Beispiel…

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11: Digitaltechnik und Entwurfsverfahren, Vorlesung, SS 2016, am 31.05.2016 1:21:41

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11 | 0:00:00 Starten 0:00:06 Kapitel 3.3.2: Minimierungsverfahren 0:00:48 Zweistufiges Schaltnetz (Beispiel) 0:01:24 Arten von Minimierungsverfahren 0:02:14 Das KV-Diagramm (nach Karnaugh und Veitch) 0:09:50 Einfache Eintragung der Feldindizes 0:17:13 Alternative Spiegelung 0:20:40 Visualisierung KV-Diagramm für 4 Variablen 0:22:21 KV-Diagramme (Erstellung) (mit Beispiel) 0:23:38 Eigenschaften der KV-Diagramme 0:31:24 Implikanten im KV-Diagramm 0:36:45 Definition: Primimplikant 0:38:17 Herauslesen der Primimplikanten aus dem KV-Diagramm (mit Beispiel) 0:42:54 Minimierung einer zweistufigen Schaltfunktion 0:43:32 Minimale Überdeckung 0:44:24 Disjunktive Minimalform 0:45:57 Beispiel 1: Disjunktive Minimalform 0:57:36 Beispiel 2: Disjunktive Minimalform 1:00:04 Bestimmung einer konjunktiven Minimalform aus dem KV-Diagramm 1:00:20 Konjunktive Minimalform 1:01:59 Unvollständig definierte Funktionen 1:02:49 Beispiel: Airbag-Steuerung 1:09:00 Unvollständig definierte Funktionen (Fortsetzung) 1:12:12 Zusammenfassung: Graphische Minimierung 1:13:26 Übersicht Minimierungsverfahren 1:14:09 Das Quine-McCluskey-Verfahren 1:14:37 Beispiel mit fünf Variablen 1:15:47 Verfahren Bestimmung der Primimplikanten 1:20:44 Auswahl einer minimalen Anzahl von Primimplikanten…

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10: Digitaltechnik und Entwurfsverfahren, Vorlesung, SS 2016, am 24.05.2016 1:02:29

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10 | 0:00:00 Starten 0:00:06 Kapitel 3.2.2 Schalterebene 0:00:29 Schalterebene 0:01:00 Transistor als Schalter 0:01:29 Schaltfähigkeit 0:03:01 Transmission-Gate 0:12:50 Schalter und logische Verknüpfungen 0:19:33 CMOS-Technologie 0:20:11 Zusammenschaltung von p- und n-Kanal-MOSFETs 0:21:38 Inverter in CMOS-Technologie 0:23:06 NAND-Funktion in CMOS 0:24:35 NOR-Funktion in CMOS 0:24:57 Prinzipieller Aufbau einer CMOS-Schaltung 0:33:39 Vorteil dieser Konstruktion 0:34:22 Ideales Modell 0:34:56 Realeres Modell 0:51:36 Spannungsverlauf des Modells 0:52:45 Schlussfolgerungen 0:56:33 Kapitel 3.3 Entwurf von Schaltnetzen 0:57:56 Kapitel 3.3.2 Minimierungsverfahren…

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09: Digitaltechnik und Entwurfsverfahren, Vorlesung, SS 2016, am 19.05.2016 1:24:56

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