اصول طراحی دیجیتال برای طراحی تراشه VLSI

توضیحات دوره

این ماژول آموزشی جامع به بررسی جبر بولی و کاربردهای آن در طراحی مدار دیجیتال می‌پردازد. در این دوره، مفاهیم اساسی مانند متغیرهای بولی، گیت‌های منطقی و ارتباط آن‌ها با مدارهای منطقی دیجیتال پوشش داده می‌شود. شرکت‌کنندگان با عبارات بولی، تکنیک‌های ساده‌سازی و قضایای اجماع، از جمله متد پیشرفته Quine McCluskey آشنا می‌شوند.

این ماژول همچنین به مدارهای ترکیبی می‌پردازد و طراحی و عملکرد جمع‌کننده‌ها، تفریق‌کننده‌ها، مدارهای توازن و ضرب‌کننده‌ها را به تفصیل شرح می‌دهد. پیچیدگی‌های کدگذاری با بررسی انکودرها، دیکودرها، مالتی‌پلکسرها و دی‌مالتی‌پلکسرها ساده‌سازی می‌شوند. عملیات شیفت باینری، با تاکید بر شیفت منطقی و حسابی با استفاده از مالتی‌پلکسرها برای طراحی بهینه، نیز پوشش داده خواهد شد.

در ادامه، این دوره بررسی عمیقی از مدارهای ترتیبی ارائه می‌دهد که شامل مدارهای لچ و فلیپ‌فلاپ مانند لچ SR، فلیپ‌فلاپ JK و موارد دیگر است. خطرات در مدارهای دیجیتال، به همراه رجیسترها، شیفت رجیسترهای دوطرفه و شمارنده‌های مختلف به طور کامل توضیح داده می‌شوند. این بخش با مدارهای ترتیبی حالت Mealy و Moore به پایان می‌رسد.

علاوه بر این، شرکت‌کنندگان درک جامعی از سیستم‌های حافظه، دستگاه‌های منطقی برنامه‌پذیر و ملاحظات طراحی فیزیکی VLSI به دست خواهند آورد. این ماژول مباحثی مانند SRAM و DRAM، بافرهای دیجیتال سه حالته، حافظه فقط خواندنی (ROM) و دستگاه‌های منطقی برنامه‌پذیر (PLD) مانند PROM ،PLA و PAL را پوشش می‌دهد. معماری و پیاده‌سازی دستگاه‌های منطقی برنامه‌پذیر پیچیده (CPLD) و آرایه‌های گیت برنامه‌پذیر میدانی (FPGA) به همراه چرخه طراحی VLSI و سبک‌های طراحی برای CPLD ،SPLD و FPGA نیز مورد بحث قرار می‌گیرند.

در پایان این دوره، شما قادر خواهید بود:

• تفاوت‌های بین سیگنال‌های آنالوگ و دیجیتال و مزایای تحول‌آفرین دیجیتالی شدن را درک کنید.
• سیستم‌های اعداد مختلف، جبر بولی و کاربرد آن در گیت‌های منطقی را بشناسید.
• به دستکاری عبارات بولی، فرم‌های استاندارد و تکنیک‌های ساده‌سازی مسلط شوید.
• با مهارت عبارات SOP و POS را مدیریت کرده و روابط بین مین‌ترم‌ها و ماکس‌ترم‌ها را تشخیص دهید.
• جامعیت گیت‌های NAND و NOR را درک کرده و توابع را با استفاده از قانون دمورگان پیاده‌سازی کنید.
• به تکنیک‌های جدول کارنو، از جمله روش‌های پیشرفته و مدیریت شرایط بی‌اهمیت مسلط شوید.
• درک جامعی از مدارهای ترکیبی، شامل اصول و کاربردهای آن‌ها به دست آورید.
• اصول جمع باینری را درک کرده و مدارهای جمع‌کننده مختلف، از جمله جمع‌کننده‌های 4 بیتی ripple carry را طراحی کنید.
• طراحی‌های پیشرفته جمع‌کننده برای عملیات حسابی را بررسی کنید.
• با مهارت تفریق‌کننده‌های باینری را طراحی کنید، سناریوهای سرریز/پادریز را تحلیل کرده و نمایش اعداد علامت‌دار را درک کنید.
• تولید و تشخیص توازن و روش‌های مختلف ضرب باینری را بشناسید.
• به طراحی و کاربرد ضرب‌کننده‌های مختلف با استفاده از الگوریتم Booth مسلط شوید.
• کاربردهای مقایسه‌کننده‌ها، انکودرها و دیکودرها در سیستم‌های دیجیتال را درک کنید.
• به‌طور حرفه‌ای از مالتی‌پلکسرها و دی‌مالتی‌پلکسرها در طراحی مدار دیجیتال استفاده کرده و نقش آن‌ها را به عنوان تولیدکننده تابع بشناسید.
• عملیات شیفت باینری را درک کرده، شیفترهای منطقی طراحی کنید و با اصول شیفت حسابی و barrel shift آشنا شوید.
• اصول پایه‌ای مدارهای ترتیبی را با تمرکز بر عناصر ذخیره‌سازی و طراحی لچ SR فرا بگیرید.
• عملکرد فلیپ‌فلاپ‌های JK را درک کرده، مشکل race around را برطرف کنید و فلیپ‌فلاپ‌های JK نوع master-slave و لچ‌های Gated SR را طراحی کنید.
• در طراحی و تحلیل انواع شمارنده‌ها در مدارهای ترتیبی مهارت کسب کنید.
• اصول و تکنیک‌های طراحی برای مدارهای ترتیبی حالت Mealy و Moore را درک کنید.
• اصول اولیه حافظه را یاد بگیرید، ساختارهای داخلی SRAM و DRAM را متمایز کنید و مهارت‌های عملی در آدرس‌دهی حافظه، کنترل بافرهای دیجیتال سه حالته و درک ROM ،PLD و انواع PLDها به دست آورید.