Università degli Studi di Perugia

- Prova scritta, costituita da:

* n. 10 domande a risposta multipla sulle Unità Didattiche n. 2 e n. 3, tempo a disposizione: 40 minuti. (punteggio: +1 = risposta corretta, 0 = nessuna risposta, -0.5 = risposta errata). Il punteggio parziale risulta quindi compreso fra -5/10 e 10/10. La correzione delle domande avviene immediatamente dopo la prova. Soglia minima per proseguire l'esame: 5/10.

* n. 3 esercizi sul programma dell'Unità Didattica n.1, punteggio massimo 31/30, tempo a disposizione 90 minuti.

* Prova orale, che inizia da una discussione dei risultati dei 3 esercizi di Reti Logiche e delle 10 domande a risposta multipla. Il punteggio complessivo della prova d'esame viene stabilito in base ai risultati delle prove scritte e della prova orale. Di norma la prova orale si svolge il giorno successivo alla data della prova scritta e comunque entro una settimana, con un certo grado di elasticità per tenere conto di eventuali altri appelli in cui sarà impegnato lo studente.

la votazione d'esame media per l'insegnamento di ESD da 9 CFU sia aggira sul 24.8/30

mer 04/09/2013, mer 18/09/2013

Unità didattica n.1: Reti Logiche (45 ore)
Introduzione ai sistemi elettronici digitali: principi di funzionamento e campi di applicazione. Modelli per lo studio dei sistemi digitali: le reti logiche. Richiami su rappresentazione posizionale dei numeri (sistema numerico decimale e binario). Sistemi numerici ottale ed esadecimale. Conversione tra sistemi numerici. Operazioni aritmetiche. Codici binari e alfanumerici. Esercizi di verifica del profitto sui sistemi numerici.
Postulati e teoremi dell'algebra di commutazione. Classificazione delle reti logiche. Insiemi funzionalmente completi di reti logiche elementari. Criteri di costo. Semplificazioni a due livelli con l'uso di mappe di Karnaugh, minimizzazione del costo tramite manipolazione algebrica di espressioni (circuiti multi-livello). OR esclusivo e parità. Metodologia classica di progetto di reti logiche combinatori. Progettazione gerarchica. Convertitori di codice. Decoder, encoder, multiplexer. Limiti della metodologia classica di progetto di reti combinatorie: metodologia di progetto con componenti standard MSI e LSI: sintesi con decoder e OR e tramite multiplexer. Funzioni Aritmetiche. Richiami su rappresentazioni in complemento a 1 e in complemento a 2. Sommatori e sottrattori binari. Overflow. Cenni sui un linguaggio di descrizione hardware (VHDL). Esercizi di verifica del profitto su reti logiche combinatorie.
Circuiti Sequenziali. Latch SR e D, flip-flop master-slave SR e JK, flip flop edge triggered D JK e T. Classificazione secondo Mealy e Moore. Cenni sulle reti sequenziali asincrone e problema delle delle alee statiche. Metodologia di progetto di reti sequenziali sincrone. Diagramma degli stati e tabella di flusso, codifica degli stati e tabella delle transizioni, mappa delle variabili di stato e di uscita, espressioni di stato futuro e uscita, schema logico. Reti sincrone con ingressi sincroni e asincroni. Moduli elementari di elaborazione sequenziale: registri e contatori. L'interfaccia seriale SPI. Esercizi di verifica del profitto sulle reti sequenziali sincrone.
Unità didattica n.2: Elettronica digitale (26 ore)
Circuiti per l'elaborazione di segnali digitali: principi operativi e cifre di merito. Caratterizzazione statica: livelli logici e livelli elettrici, transcaratteristica, margini di rumore, caratteristiche statiche di ingresso (e diodi di protezione) e di uscita. Caratterizzazione dinamica: ritardo di propagazione e tempo di transizione. Consumo di potenza statico e dinamico Prodotto ritardo-consumo. Il transistore MOS: richiami, principi di funzionamento in regime stazionario. Equazioni approssimate della corrente. Analisi delle principali non-idealità: modulazione della lunghezza di canale, effetto body. Comportamento in regime dinamico: capacità associate al transistore MOS. L'invertitore nMOS e CMOS. Logiche CMOS statiche, logiche a porte di trasmissione (pass-transistor, transmission gate). Famiglie logiche CMOS. Cenni sulle famiglie logiche bipolari, sugli stadi di ingresso e di uscita TTL e sul BiCMOS. Interfacciamento fra diverse famiglie. Esempi di memorie a semiconduttore volatili e non volatili: ROM, RAM, FLASH. Esempi di circuiti a logica programmabile: PAL, CPLD. Sintesi di circuiti combinatori tramite ROM, PAL. (Programma non svolto nel 2012-13: Protocolli seriali, interfacce RS232, RS485, I2C)
Unità didattica n.3: Introduzione all'uso del microcontrollore e alle interfacce seriali di comunicazione (10 ore).
Introduzione all'architettura e alle funzionalità di un microcontrollore dotato di core ARM7: I/O, interrupt, bus. Esercitazioni guidate di laboratorio basate sul linguaggio C. Verranno utilizzati software gratuiti e schede di sviluppo basate su ARM7.

Reti Logiche: sistemi numerici, codici, algebra di Boole, analisi e sintesi di reti combinatorie, funzioni aritmetiche, analisi e sintesi di reti sequenziali. Elettronica digitale con approfondimento sui CMOS. Introduzione all'uso del microcontrollore e alle interfacce seriali.

lezioni frontali, esercizi in aula, esercitazioni di laboratorio.

TESTI CONSIGLIATI:
- M.Morris Mano, C.R. Kime, Reti Logiche (4a ed.), Pearson-Prentice Hall.
- Dispense a cura del docente (con password). 
- slides: http://www.writphotec.com/mano4/ (N.B. non includono revisioni del docente) 

TESTI INTEGRATIVI:
- M.Morris Mano, C.R. Kime, Reti Logiche (2a ed.), Pearson-Prentice Hall.
- R. Laschi, Reti Logiche, Progetto Leonardo (Bologna).
- J.F. Wakerly, Digital design: principles and practices, Prentice-Hall International Editions.
- M. Olivieri, Elementi di progettazione dei sistemi VLSI, Vol.1, EdiSES Napoli.
- P. Spirito, Elettronica Digitale 3/ed, Mc Graw-Hill Italia.
- F. Fummi, M.G.Sami, C. Silvano, Progettazione digitale 2° ed., Mc Graw Hill Italia.
- R. C. Jaeger, Elettronica Digitale (ex Microelettronica), Mc Graw-Hill.
- B.W. Kernighan, D.M. Ritchie, Il linguaggio C (2a ed.), Pearson-Prentice Hall.
- D.A. Hodges, H.G. Jackson, Analysis and design of digital integrated circuits, McGraw-Hill International Editions.
APPROFONDIMENTI:
- J. Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nicolic, Circuiti integrati digitali - L'ottica del progettista, 2a ed., Pearson-Prentice Hall.
- B Riccò, F. Fantini, P. Brambilla, Introduzione ai circuiti integrati digitali, Zanichelli-Telettra.
- E. Taub, D. Schilling, Elettronica integrata digitale, Gruppo Editoriale Jackson.
- P. Cappelletti, C. Golla, P. Olivo, E. Zanoni, Flash Memories, Kluver Academic Publishers.

Conoscenze: conoscenza di base di semplici circuiti elettronici digitali, del microcontrollore e di alcuni circuiti logici programmabili; comprensione dei principali dati presenti nei cataloghi di dispositivi elettronici digitali integrati; conoscenza di elementi del linguaggio C applicato ai microcontrollori.

Capacità: capacità di progettazione di semplici circuiti e sistemi digitali sia a livello logico che a livello elettrico; capacità di utilizzo di strumenti di progettazione di sistemi digitali; capacità di orientarsi nella scelta dei circuiti logici da impiegare in un sistema digitale; abilità nella risoluzione di problemi di interfacciamento fra circuiti logici; uso degli strumenti cognitivi di base acquisiti in questo insegnamento per l'aggiornamento continuo delle proprie conoscenze nel campo dei circuiti digitali.

settembre-dicembre 2013

settembre-dicembre 2012

Si veda il sito ing-inf.unipg.it per dettagli sull'orario delle lezioni.

facoltativa ma consigliata

Facoltà di Ingegneria - Università di Perugia