A.S.E.A.S.E. 1.1.11

Architettura Dei Sistemi Architettura Dei Sistemi ElettroniciElettronici

Lezione n° 1Lezione n° 1• DocenteDocente• Scopo del corsoScopo del corso• PrerequisitiPrerequisiti• Programma primo moduloProgramma primo modulo• Programma secondo moduloProgramma secondo modulo• Modalità d’esameModalità d’esame• Introduzione al corsoIntroduzione al corso

A.S.E.A.S.E. 1.1.22

DocenteDocente

Pierangelo TerreniPierangelo Terreni

• Dipartimento di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria dell’Informazionedell’Informazione

• Telefono:Telefono: 050-2217632050-2217632

• E-mail: E-mail: p.terreni@iet.unipi.itp.terreni@iet.unipi.it

• Orario di ricevimentoOrario di ricevimento– MercoledìMercoledì 10,30 – 13,3010,30 – 13,30

Massimo RoviniMassimo Rovini

Fernando De BernardinisFernando De Bernardinis

A.S.E.A.S.E. 1.1.33

Scopo Del CorsoScopo Del Corso

• Fornire allo studente conoscenze suFornire allo studente conoscenze su– Organizzazione di un sistema elettronicoOrganizzazione di un sistema elettronico

• Blocchi baseBlocchi base• Elaborazione analogica, elaborazione digitaleElaborazione analogica, elaborazione digitale

– Architettura di un calcolatoreArchitettura di un calcolatore– Aritmetica del calcolatoreAritmetica del calcolatore

• Sistemi numericiSistemi numerici• Aritmetica binarieAritmetica binarie

– Analisi e sintesi di sistemi digitaliAnalisi e sintesi di sistemi digitali• Reti logiche combinatorieReti logiche combinatorie• Reti logiche sequenzialiReti logiche sequenziali

– Sistemi a controllo di programmaSistemi a controllo di programma

A.S.E.A.S.E. 1.1.44

PrerequisitiPrerequisiti

• Conoscenze di base di aritmeticaConoscenze di base di aritmetica– Operazioni fondamentaliOperazioni fondamentali– Espressioni letteraliEspressioni letterali

• Conoscenze di base di elettrologiaConoscenze di base di elettrologia– Differenza di potenzialeDifferenza di potenziale– Carica elettricaCarica elettrica– Legge di OhmLegge di Ohm– Leggi di KirchhoffLeggi di Kirchhoff– (Elettromagnete)(Elettromagnete)

A.S.E.A.S.E. 1.1.55

Programma Primo Modulo (1)Programma Primo Modulo (1)

• SISTEMI ELETTRONICISISTEMI ELETTRONICI– Blocchi base costituenti un sistema Blocchi base costituenti un sistema

elettronicoelettronico– Segnali analogici e segnali digitali Segnali analogici e segnali digitali – Architettura di un calcolatoreArchitettura di un calcolatore

• Sistemi numericiSistemi numerici– Sistema numerico posizionale Sistema numerico posizionale – Aritmetica binariaAritmetica binaria– Conversione di baseConversione di base– Numeri relativiNumeri relativi– Codici e conversioni di codiciCodici e conversioni di codici– (Rappresentazione in virgola mobile(Rappresentazione in virgola mobile )  ) 

A.S.E.A.S.E. 1.1.66

Programma Primo Modulo (2)Programma Primo Modulo (2)

• ALGEBRA BOOLEANA: ALGEBRA BOOLEANA: – L’algebra booleana quale sistema matematicoL’algebra booleana quale sistema matematico– Funzioni logiche elementariFunzioni logiche elementari– Tabella di verità ed espressioni boleaneTabella di verità ed espressioni boleane– Teoremi fondamentaliTeoremi fondamentali– Forme canonicheForme canoniche– Tecniche di minimizzazione logica Tecniche di minimizzazione logica 

• RETI LOGICHE COMBINATORIERETI LOGICHE COMBINATORIE– La rete logica come blocco funzionaleLa rete logica come blocco funzionale– Modelli di descrizioneModelli di descrizione– Porte Porte logichelogiche– Cenni alle tecniche di realizzazione Cenni alle tecniche di realizzazione   

A.S.E.A.S.E. 1.1.77

Programma Primo Modulo (3)Programma Primo Modulo (3)

• RETI COMBINATORIE PER L’ESECUZIONE RETI COMBINATORIE PER L’ESECUZIONE DI OPERAZIONI ARITMETICHE: DI OPERAZIONI ARITMETICHE: – Sommatore serale e paralleloSommatore serale e parallelo– SottrattoreSottrattore– Moltiplicatore seriale e paralleloMoltiplicatore seriale e parallelo– Decoder/demultiplexer, multiplexerDecoder/demultiplexer, multiplexer– Unità logica e aritmetica (ALU)Unità logica e aritmetica (ALU)– Concetto di microprogrammazioneConcetto di microprogrammazione   

A.S.E.A.S.E. 1.1.88

Programma Secondo Modulo (1)Programma Secondo Modulo (1)

• RETI LOGICHE SEQUENZIALI : RETI LOGICHE SEQUENZIALI : – Modello funzionaleModello funzionale– Descrizione mediante tabelle, grafi e diagrammi di Descrizione mediante tabelle, grafi e diagrammi di

flussoflusso– Il flip-flop SR, il flip-flop D latch e il flip-flop D edge-Il flip-flop SR, il flip-flop D latch e il flip-flop D edge-

triggered.triggered.   

• RETI LOGICHE SEQUENZIALI SINCRONERETI LOGICHE SEQUENZIALI SINCRONE– Il concetto di clockIl concetto di clock– Reti sequenziali sincronizzate di Moore, di Mealy e di Reti sequenziali sincronizzate di Moore, di Mealy e di

Mealy ritardataMealy ritardata– Modello funzionale, descrizione mediante tabelle, grafi Modello funzionale, descrizione mediante tabelle, grafi

e diagrammi di flusso (ASM)e diagrammi di flusso (ASM)– Tecniche di sintesiTecniche di sintesi– Flip-flop SR cloccato, flip-flop J-K,flip-flop TFlip-flop SR cloccato, flip-flop J-K,flip-flop T

A.S.E.A.S.E. 1.1.99

Programma Secondo Modulo (2)Programma Secondo Modulo (2)

• RETI LOGICHE SEQUENZIALI ASINCRONE:RETI LOGICHE SEQUENZIALI ASINCRONE: – Vantaggi delle reti asincroneVantaggi delle reti asincrone– Inconvenienti delle reti asincrone (alee Inconvenienti delle reti asincrone (alee

corse etc.)corse etc.)– Descrizione mediante tabelle, grafi e Descrizione mediante tabelle, grafi e

diagrammi di flussodiagrammi di flusso– Tecniche di progettoTecniche di progetto   

• REGISTRI E CONTATORTIREGISTRI E CONTATORTI– Registri a caricamento paralleloRegistri a caricamento parallelo– Registri a scorrimentoRegistri a scorrimento– Contatori asincroni modulo 2Contatori asincroni modulo 2nn

– Contatori sincroni  modulo 2Contatori sincroni  modulo 2nn

– Contatori sincroni  modulo nContatori sincroni  modulo n

A.S.E.A.S.E. 1.1.1010

Programma Secondo Modulo (3)Programma Secondo Modulo (3)

• CIRCUITI DI MEMORIACIRCUITI DI MEMORIA– Definizione di memoria ROM e RAMDefinizione di memoria ROM e RAM– Organizzazione di una RAMOrganizzazione di una RAM– Realizzazione del meccanismo di Realizzazione del meccanismo di

lettura/scritturalettura/scrittura– Memorie a due porte, ad accesso Memorie a due porte, ad accesso

sequenzialisequenziali– Realizzazione di uno stack.Realizzazione di uno stack.

A.S.E.A.S.E. 1.1.1111

Programma Secondo Modulo (4)Programma Secondo Modulo (4)

• ARCHITETTURA DI UN MICROCONTROLLOREARCHITETTURA DI UN MICROCONTROLLORE– Moduli di base e loro collegamentoModuli di base e loro collegamento– Blocco esecutore e blocco sequenzializzatoreBlocco esecutore e blocco sequenzializzatore– Registri, interfacce parallelo e sereialiRegistri, interfacce parallelo e sereiali– Unità d’ingresso e d’uscita Unità d’ingresso e d’uscita 

• LINGUAGGIO MACCHINA E ASSEMBLERLINGUAGGIO MACCHINA E ASSEMBLER– Struttura di baseStruttura di base– Costrutti di scelta condizionale, costrutti Costrutti di scelta condizionale, costrutti

ripetitivi, uso di sottoprogrammiripetitivi, uso di sottoprogrammi– Gestione dell’interfaccia con l’esterno, Gestione dell’interfaccia con l’esterno,

interruzioniinterruzioni– Sviluppo di un programma assemblerSviluppo di un programma assembler

A.S.E.A.S.E. 1.1.1212

Modalità D’esameModalità D’esame

• Prova scrittaProva scritta• Prova oraleProva orale• Una prove in itinere alla fine della prima Una prove in itinere alla fine della prima

parteparte• Una prove in itinere alla fine della Una prove in itinere alla fine della

seconda parteseconda parte• LE DUE PROVE IN ITINERE (se sufficienti) LE DUE PROVE IN ITINERE (se sufficienti)

sostituiscono la prova scritta finalesostituiscono la prova scritta finale

[Iscrizione all’esame mediante INTERNET][Iscrizione all’esame mediante INTERNET]

A.S.E.A.S.E. 1.1.1313

Testi ConsigliatiTesti Consigliati

1.1. Donald D. Givone “Donald D. Givone “Digital Principles Digital Principles and Designand Design” McGraw-Hill” McGraw-Hill

2.2. N. Balabanian, B. Carlson “N. Balabanian, B. Carlson “Digital Logic Digital Logic Design PrinciplesDesign Principles” John Wiley & Sons” John Wiley & Sons

3.3. M.H. Rashid “M.H. Rashid “Fondamenti di Fondamenti di ElettronicaElettronica” ” APOGEOAPOGEO

4.4. M.Morris Mano, Charles R.Kime “M.Morris Mano, Charles R.Kime “Reti Reti LogicheLogiche” Addison Wesley” Addison Wesley

5.5. SlidesSlides http://vlsi.iet.unipi.ithttp://vlsi.iet.unipi.it Classes Classes ASEASE

A.S.E.A.S.E. 1.1.1414

Testi di ConsultazioneTesti di Consultazione

1.1. P. Corsini “P. Corsini “Dalle porte AND OR NOT al Dalle porte AND OR NOT al sistema Calcolatoresistema Calcolatore” Edizioni ETS” Edizioni ETS

2.2. F. Luccio, L. Pagli “F. Luccio, L. Pagli “Reti Logiche e Reti Logiche e CalcolatoreCalcolatore” ” BoringhieriBoringhieri

3.3. D. Givone, P. Roesser “D. Givone, P. Roesser “Microprocessors Microprocessors / Microcomputers An Introduction/ Microcomputers An Introduction” ”

McGraw-HillMcGraw-Hill

A.S.E.A.S.E. 1.1.1515

Introduzione Al CorsoIntroduzione Al Corso

• Sistemi elettronici nella vita quotidiana.Sistemi elettronici nella vita quotidiana.– Apparecchi telefonici.Apparecchi telefonici.– Apparecchi radio.Apparecchi radio.– Televisione.Televisione.– Sistemi audio.Sistemi audio.– Personal computer.Personal computer.– Sistemi di controllo industriale.Sistemi di controllo industriale.– Sistemi di sicurezza su autovetture (ABS, Sistemi di sicurezza su autovetture (ABS,

ADS, ESP).ADS, ESP).– Sistemi di iniezione e di accensione.Sistemi di iniezione e di accensione.– DomoticaDomotica– ……………………………………………………………………..

A.S.E.A.S.E. 1.1.1616

Grandezze Elettriche 1Grandezze Elettriche 1

• Differenza di potenzialeDifferenza di potenziale– Generatore di tensione continuaGeneratore di tensione continua

VV

--

++VV

tt

A.S.E.A.S.E. 1.1.1717

Grandezze Elettriche 2Grandezze Elettriche 2

• Differenza di potenzialeDifferenza di potenziale– Generatore di tensione alternataGeneratore di tensione alternata

VV--

++

-1,0

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37

TT

F = 1 / TF = 1 / T

A.S.E.A.S.E. 1.1.1818

Grandezze Elettriche 3Grandezze Elettriche 3

• Segnale qualunqueSegnale qualunque

VV--

++

A.S.E.A.S.E. 1.1.1919

Legge Di OHMLegge Di OHM

RI

V

I

V

I

V

3

3

2

2

1

1

VV

--

++

II RR

A.S.E.A.S.E. 1.1.2020

Prima Legge Di KirchhoffPrima Legge Di Kirchhoff

• Legge di Kirchhoff ai nodiLegge di Kirchhoff ai nodi [KIL][KIL]

I1 I2

I3

I4

I5

054321 IIIII

A.S.E.A.S.E. 1.1.2121

Seconda Legge Di KirchhoffSeconda Legge Di Kirchhoff

• Legge di Kirchhoff alle maglieLegge di Kirchhoff alle maglie[KVL][KVL]

V1

V2V3

V4

V5

054321 VVVVV

+

-

+ +

+ +

--

-

-

A.S.E.A.S.E. 1.1.2222

Potenza in Un Circuito ElettricoPotenza in Un Circuito Elettrico

• Legge di jouleLegge di joule

VV

--

++

II RR IVP

R

VIRP

22

A.S.E.A.S.E. 1.1.2323

ConlusioniConlusioni

• Scopo del corsoScopo del corso• Richiami di elettrologiaRichiami di elettrologia• Legge di ohmLegge di ohm• Prima legge di KirchhoffPrima legge di Kirchhoff• Seconda legge di KirchhoffSeconda legge di Kirchhoff• Potenza in un circuito elettricoPotenza in un circuito elettrico• Legge di jouleLegge di joule