Technische Grundlagen der Informatik 1

Präsentation zum Thema: "Technische Grundlagen der Informatik 1"—  Präsentation transkript:

1 Technische Grundlagen der Informatik 1
Klausurvorbereitung Thorsten Wink

2 Aufgabe 1: Realisierungsvarianten
C F 1 1 1 1 1 A‘B + A‘C‘ + BC‘

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‘ A B C F 1 1 C‘ B F B A C B
1 1 C‘ B F B A C B Neue Wahl: A und C als Steuereingänge Wahl: A und B als Steuereingänge, C als Variable 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 1 1 1 1 1 1 1 1 1 F = A‘D + B‘C‘ + ABD ABCD  A‘BCD

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

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
I A B A+ B+ 1 X 00 01 11 I = 1  rückwärts

14 Ansteuerungstabelle I A B A+ B+ JA KA JB KB 1 X Q Q+ J K X 1
1 X Q Q+ J K X 1 Ansteuerungstabelle des JK-FFs

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

16 Selbststartend? I A B A+ B+ JA KA JB KB 1 X 1 1 1 1 JA = BI‘ + B‘I
1 X 1 1 1 1 JA = BI‘ + B‘I KA = 1 JB = 1 1 1 1 1 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] !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)
C E1 E2 A+ B+ C+ 1 X 000 [0] !E2 E1 001 [0] !E1 E2 010 [1] 011 [0] E2 !E1 100 [0]

21 Zustandsübergangstabelle (2)
C E1 E2 A+ B+ C+ 1 X 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 (RT1/INF B)