Course: IAS0150 Digitaalsüsteemid (2025)

Topic outline

General

Collapse all Expand all
Ülevaade saamine digitaalsüsteemidest ja disaini põhietappidest. Loogikafunktsioonide süsteemide teisendamine, optimeerimine ja realiseerimine ette antud tehnoloogiat kasutades. Mäluga süsteemid ning juht- ja operatsioonautomaadid, nende teisendamine, optimeerimine ja realiseerimine. Digitaalsüsteemide arhitektuuride projekteerimine ja optimeerimine. Arvusüsteemid, esitamine digitaalsüsteemides. Peamiste aritmeetikaoperatsioonide ja -algoritmide realiseerimine digitaalsüsteemina. Ülevaade digitaalsüsteemide modelleerimise alustest. Tutvumine riistvara kirjelduskeelega VHDL, selle kasutamine digitaalsüsteemide modelleerimisel.

Ainekaart ÕIS-s - http://ois.ttu.ee/aine/IAS0150

NB! Osad loengute ja praktikumide materjalid on eelmisest aastast ja vastava jaotusega.
Kodutööd
- KODUTÖÖ #1 -- tähtaeg 13. aprill.
- Kodutöö #1 ülesanne — [Loogikafunktsioonide süsteem] URL
- Kodutöö #1 — näidislahendus URL
- Kodutöö #1 esitamine — aruande edastamine hindamiseks [upload] Assignment
- KODUTÖÖ #2 -- tähtaeg 25. mai.
- Kodutöö #2 ülesanne — [Arvutusalgoritm ja selle VHDL kirjeldus] URL
- Kodutöö #2 esitamine — aruande (ja lisade) edastamine hindamiseks [upload] Assignment
Testid
- TEST #1 -- toimub 28. märtsi praktikumis (vt nädalat 14-28. märts).
- Testide INFO : Testid #2 — KAHENDARITMEETIKA; Testid #3 — UJUPUNKTARVUD URL
- TEST #2 -- testid avanevad 17. märtsil ja suguvad 13. aprillil.
- Ülesanne — Arvude teisendamine kahendsüsteemi [Testid #2] Quiz
- Ülesanne — Lahutamine kahendsüsteemis [Testid #2] Quiz
- Ülesanne — Korrutamine kahendsüsteemis [Testid #2] Quiz
- Ülesanne — Negatiivsed arvud täiendkoodis [Testid #2] Quiz
- Ülesanne — Täiendkoodis esitatud arvu väärtus [Testid #2] Quiz
- Ülesanne — Täiendkoodide liitmine [Testid #2] Quiz
- TEST #3 -- testid avanevad 14. aprillil ja suguvad 25. mail.
- Ülesanne — Positiivse ujupunktarvu leidmine [Testid #3] Quiz
- Ülesanne — Negatiivse ujupunktarvu leidmine [Testid #3] Quiz
- Ülesanne — Ujupunktarvude liitmine [Testid #3] Quiz
- Ülesanne — Ujupunktarvude lahutamine [Testid #3] Quiz
- Ülesanne — Ujupunktarvude korrutamine [Testid #3] Quiz
- TEST #4 -- toimub 23. mai praktikumis (vt nädalat 18-23. mai).
1. nädal -- 3-7. veebruar
Sissejuhatus. Diskreetne matemaatika (kordamine). Graafiteooria alused.
- Eelteadmiste kontroll Feedback
- Loeng
- Sissejuhatus. Digitaalsüsteemid. File
- Praktikum
- Diskreetne matemaatika ja graafid - kordamine. File
- Diskreetne matemaatika ja graafid - ülesanded ja näidislahendused. File
- Nädala ülesanne
  Vaata üle loengu materjal
  Vaata läbi:
2. nädal -- 10-14. veebruar
Loogikafunktsioonide süsteem, selle minimeerimine.
Kodutöö #1 - ülesanne & minimeerimine (espresso).
- Loeng
- Loogikafunktsioonide süsteem, selle minimeerimine. File
- Praktikum
  Arvuta välja oma Kodutöö #1 funktsioonide väärtused!
- Loogikafunktsioonide süsteemi täpne ja heuristiline minimeerimine. File
- Loogikafunktsioonide süsteemi täpne ja heuristiline minimeerimine - ülesanded ja näidislahendused. File
- Kodutöö #1 ülesanne — [Loogikafunktsioonide süsteem] — tähtaeg 13. aprill! URL
- Kodutöö #1 - näidislahendus URL
- Minimeerimisprogramm - espresso Page
- Nädala ülesanne
  Vaata üle loengu materjal
  Tutvu iseseisva töö materjalidega ja katseta
  Vaata läbi:
- Iseseisvaks tutvumiseks.
- Digitaalsed teisendused - iseseisvaks harjutamiseks. Page
3. nädal -- 17-21. veebruar
Modelleerimine - sissejuhatus VHDLi. Kodutöö #1 - simuleerimine.
- Loeng
- Sissejuhatus VHDL-i. File
- Praktikum
  Vt. ka eelmise nädala materjale.
- Sissejuhatus VHDLi Page
- Nädala ülesanne
  Vaata üle loengu materjal
  Praktikumi jaoks leia 1. kodutöö funktsioonide süsteemi tõeväärtustabel ja espresso poolt minimeeritud funktsioonid (ei pea olema veel parimad).
- Iseseisvaks tutvumiseks - varasemate aastate materjalid.
- VHDLi tutvustus 1 File
- VHDLi tutvustus 2 File
4. nädal -- 24-28. veebruar
Mitmetasemelised skeemid. Viite mudel. Optimeerimine.
- Loeng
- Mitmetasemeline skeemid. Viite mudel. Optimeerimine. File
- Praktikum
- Mitmetasemeline loogikafunktsioonide minimeerimine File
- Mitmetasemeline loogikafunktsioonide minimeerimine - ülesanded ja näidislahendused File
- Viite mudel ja optimeerimine File
- Viite mudel ja optimeerimine - ülesanded ja näidislahendused File
- Viite mudel ja simulatsioon File
- Nädala ülesanne
  Vaata üle loengu materjal
5. nädal -- 3-7. märts
Positsioonilised arvusüsteemid ja teisendused.
Kodutöö #1 - konsultatsioon ja silumine.
- Loeng
- Positsioonilised arvusüsteemid ja teisendused. File
- Tahvlile kirjutatu/joonistatu... File
- Praktikum
  Kodutöö #1 - konsultatsioon ja silumine.
- Nädala ülesanne
  Vaata üle loengu materjal
  Vajalik on 1. kodutöö tõeväärtustabel ja espresso'ga saadud funktsioonid, ka esialgne skeem võiks juba olemas olla
- Iseseisvaks tutvumiseks - varasemate aastate materjalid.
- Loengumaterjalid - slaidid : õppenädalate 2 3 4 5 6 7 loengutes [.pdf] (Harri Lensen) URL
- Arvusüsteemid ja teisendused — [lisamaterjal] (Margus Kruus) File
- Arvusüsteemid ja teisendused — [lisaslaidid] (Margus Kruus) File
6. nädal -- 10-14. märts
Arvusüsteemid ja teisendused. Negatiivsed arvud.
- Loeng
- Negatiivsed arvud. File
- Praktikum
  Töövahendid
  bc - an arbitrary precision calculator
  Aritmeetikaoperatsioonide simulaator
  Arvutiaritmeetika simulaator
  Aritmeetika-algoritmide simulaator [aegajalt ei tööta?]
- Nädala ülesanne
  Vaata üle loengu materjal
- Iseseisvaks tutvumiseks - varasemate aastate materjalid.
- Negatiivsed arvud ja BCD-koodid — [teema lisaslaidid] (Margus Kruus) File
7. nädal -- 17-21. märts
Püsikoma- ja ujukoma-arvud.
- Loeng
- Püsi- ja ujukoma-arvud. File
- Ujukoma-arvud ja -tehted. URL
- Praktikum
  Töövahendid
  bc - an arbitrary precision calculator
  Aritmeetikaoperatsioonide simulaator
  Arvutiaritmeetika simulaator
  Aritmeetika-algoritmide simulaator [aegajalt ei tööta?]
- Püsi- ja ujukoma-arvud - olulisemad praktikumis tehtud näited. File
- Nädala ülesanne
  Vaata üle loengu materjal
- Iseseisvaks tutvumiseks - varasemate aastate materjalid.
- Ujupunktarvud / Ujukomaarvud (UPA / UKA) — [lisaslaidid] (Margus Kruus) File
8. nädal -- 24-28. märts
Digitaalsüsteemide struktuur, juhtautomaat.
Test #1. Kodutöö #1 - simuleerimine ja silumine. Konsultatsioon.
- Loeng
- Digitaalsüsteemide struktuur, juhtautomaat. File
- Praktikum
  Test #1. Kodutöö #1 - simuleerimine ja silumine. Konsultatsioon.
- Test 1 Quiz
  Testi tohib ainult klassis sooritada!
  Testis on kasutatud Peeter Ellervee praktikumide materjale:
  Sissejuhatus. Digitaalsüsteemid.
  Loogikafunktsioonide süsteemi täpne ja heuristiline minimeerimine.
  Mitmetasemeline loogikafunktsioonide minimeerimine.
  Riistvara kirjelduskeel VHDL.
  Viite mudel ja optimeerimine.
  Lisaks küsimused praktikumides käsitletud VHDL keele süntaksi kohta.
- Nädala ülesanne
  Vaata üle loengute ja praktikumide materjalid
9. nädal -- 31. märts - 4. aprill
Aritmeetikatehete realiseerimine.
Kodutöö #1 - konsultatsioon ja silumine, süntees (FPGA).
Test #2 konsultatsioon.
- Loeng
- Aritmeetikatehete realiseerimine. File
- Praktikum
  Kodutöö #1 - konsultatsioon ja silumine, süntees (ASIC & FPGA). Test #2 konsultatsioon.
- Modelleerimine (II) - Kodutöö #1 simuleerimine Xilinx Vivado abil Page
- Kodutöö #1 süntees - FPGA (ja ASIC). Page
- Nädala ülesanne
  Vaata üle loengute ja praktikumide materjalid
  Vaata videot FPGAde ülesehituse põhimõttest:
  
  Vaata läbi loogika sünteesi video:
- Video FPGA kasutamisest URL
  
  Privaatne video, vaatamiseks nõuab sisse logimist.
10. nädal -- 7-11. aprill
Korrutusalgoritmid. Test #2 konsultatsioon.
Kodutöö #1 - konsultatsioon ja silumine, süntees (ASIC).
Kodutöö #2 - ülesanne.
1. kodutöö esitamise tähtaeg, test 2 sulgub - 13. aprill.
- Loeng
- Korrutamisalgoritmid File
- Korrutusalgoritmid (Margus Kruus) File
- Tehete realiseerimine (Margus Kruus) File
- Praktikum
- Kodutöö #1 süntees - ASIC (ja FPGA). Page
- Kodutöö #2 - ülesanne [Algoritmi realiseerimine] - tähtaeg 25. mai URL
- Nädala ülesanne
  Vaata üle loengu materjal
11. nädal -- 14-18. aprill
Jagamisalgoritmid. Ujukomatehete realiseerimine.
- Loeng
- Jagamisalgoritmid File
- Jagamisalgoritmid (Margus Kruus) File
- Ujukomatehete realiseerimine. URL
- Praktikum
  Ei toimu - riigipüha.
12. nädal -- 21-25. aprill
Digitaalsüsteemide struktuuri loomine ja optimeerimine.
Algoritmid, struktuuri loomine. Juhtautomaadi realiseerimine.
Kodutöö #2 - modelleerimine.
- Loeng
- Digitaalsüsteemide struktuuri optimeerimine. File
- Digitaalsüsteemide struktuuri loomine (suurima ühisteguri leidja näitel, GCD) URL
- Praktikum
- Juhtautomaatide süntees - ülesanded ja näidislahendused File
- Kodutöö #2 - modelleerimine (GCD näitel) URL
- Iseseisvaks tutvumiseks - varasemate aastate materjalid.
- Juhtautomaatide süntees - näidisülesanded iseseisvaks lahendamiseks. URL
- Juhtautomaatide süntees - näidislahendus #1. URL
- Juhtautomaatide süntees - näidislahendus #2. URL
13. nädal -- 28. aprill - 2. mai
Kodutöö #2 - konsultatsioon. Test 3 - konsultatsioon.
- Loeng
  Ei toimu - riigipüha.
- Praktikum
  Kodutöö #2 - konsultatsioon. Test 3 - konsultatsioon.
  
  NB! Registreerumine e-posti teel!
14. nädal -- 5-9. mai
Füüsikalise taseme projekteerimine. Trükkplaatide projekteerimine.
- Loeng
- Digitaalsüsteemide füüsikalise taseme projekteerimine File
- Praktikum
  Aruanne - loogikaskeemid ja trükkplaatide vaated saata e-postiga <peeter.ellervee@taltech.ee>
- Trükkplaadi projekteerimine Page
- Alternatiivne labor: Kodutöö 2 realiseerimine FPGAl
- Algoritmi näidis ja laadimine Basys 3 plaadile File
- Kodutöö #2 süntees Page
- Basys 3 näidisprojekt File
- -- KASUTAGE SEDA!! --
- Digilent kasutajapiirangute fail Basys 3'ele URL
- Lisamaterjal
  Vaata läbi kiipide valmistamise video (Test #4)
- Nädala ülesanne
  Vaata üle loengu materjal
15. nädal -- 12-16. mai
Automaatide optimeerimine. Testitavuse alused.
Trükkplaatide projekteerimine (järg).
- Loeng
- Automaatide optimeerimine. Digitaalsüsteemide testitavuse alused. File
- Praktikum
  Trükkplaatide projekteerimine (järg).
16. nädal -- 19-23. mai
Test #4. Automaatide optimeerimine, testitavus.
Kodutöö #2 esitamise tähtaeg, test 3 sulgub - 25. mai.
- Loeng
  Ei toimu - varuaeg.
- 2022.a. külalisloeng - Dangers to technology in Low Earth Orbit [Rauno Gordon] File
  
  Salvestus kahjuks katkes poole loengu pealt.
- Praktikum
- Automaatide optimeerimine, testitavuse alused - ülesanded ja näidislahendused. File
- Test #4 Quiz
- Testi teemad
  Juht-automaadid
  Lisamaterjalid nädalatest 9 (31.3-4.4 ) ja 14 (5-9.5).
- Nädala ülesanne
  Vaata üle eelmise nädala loengu materjal

Topic outline

General

Kodutööd

Testid

1. nädal -- 3-7. veebruar

Sissejuhatus. Diskreetne matemaatika (kordamine). Graafiteooria alused.

Loeng

Praktikum

Nädala ülesanne

2. nädal -- 10-14. veebruar

Loogikafunktsioonide süsteem, selle minimeerimine. Kodutöö #1 - ülesanne & minimeerimine (espresso).

Loeng

Praktikum

Nädala ülesanne

3. nädal -- 17-21. veebruar

Modelleerimine - sissejuhatus VHDLi. Kodutöö #1 - simuleerimine.

Loeng

Praktikum

Nädala ülesanne

4. nädal -- 24-28. veebruar

Loeng

Praktikum

Nädala ülesanne

5. nädal -- 3-7. märts

Loeng

Praktikum

Nädala ülesanne

6. nädal -- 10-14. märts

Arvusüsteemid ja teisendused. Negatiivsed arvud.

Loeng

Praktikum

Nädala ülesanne

7. nädal -- 17-21. märts

Püsikoma- ja ujukoma-arvud.

Loeng

Praktikum

Nädala ülesanne

8. nädal -- 24-28. märts

Digitaalsüsteemide struktuur, juhtautomaat. Test #1. Kodutöö #1 - simuleerimine ja silumine. Konsultatsioon.

Loeng

Praktikum

Nädala ülesanne

9. nädal -- 31. märts - 4. aprill

Aritmeetikatehete realiseerimine. Kodutöö #1 - konsultatsioon ja silumine, süntees (FPGA). Test #2 konsultatsioon.

Loeng

Praktikum

Nädala ülesanne

10. nädal -- 7-11. aprill

Korrutusalgoritmid. Test #2 konsultatsioon. Kodutöö #1 - konsultatsioon ja silumine, süntees (ASIC). Kodutöö #2 - ülesanne.

Loeng

Praktikum

Nädala ülesanne

11. nädal -- 14-18. aprill

Jagamisalgoritmid. Ujukomatehete realiseerimine.

Loeng

Praktikum

12. nädal -- 21-25. aprill

Digitaalsüsteemide struktuuri loomine ja optimeerimine. Algoritmid, struktuuri loomine. Juhtautomaadi realiseerimine.Kodutöö #2 - modelleerimine.

Loeng

Praktikum

13. nädal -- 28. aprill - 2. mai

Kodutöö #2 - konsultatsioon. Test 3 - konsultatsioon.

Loeng

Praktikum

NB! Registreerumine e-posti teel!

14. nädal -- 5-9. mai

Füüsikalise taseme projekteerimine. Trükkplaatide projekteerimine.

Loeng

Praktikum

Alternatiivne labor: Kodutöö 2 realiseerimine FPGAl

Lisamaterjal

Nädala ülesanne

15. nädal -- 12-16. mai

Automaatide optimeerimine. Testitavuse alused. Trükkplaatide projekteerimine (järg).

Loeng

Praktikum

16. nädal -- 19-23. mai

Test #4. Automaatide optimeerimine, testitavus.

Loeng

Praktikum

Loogikafunktsioonide süsteem, selle minimeerimine.
Kodutöö #1 - ülesanne & minimeerimine (espresso).

Digitaalsüsteemide struktuur, juhtautomaat.
Test #1. Kodutöö #1 - simuleerimine ja silumine. Konsultatsioon.

Aritmeetikatehete realiseerimine.
Kodutöö #1 - konsultatsioon ja silumine, süntees (FPGA).
Test #2 konsultatsioon.

Korrutusalgoritmid. Test #2 konsultatsioon.
Kodutöö #1 - konsultatsioon ja silumine, süntees (ASIC).
Kodutöö #2 - ülesanne.

Digitaalsüsteemide struktuuri loomine ja optimeerimine.
Algoritmid, struktuuri loomine. Juhtautomaadi realiseerimine.
Kodutöö #2 - modelleerimine.

Automaatide optimeerimine. Testitavuse alused.
Trükkplaatide projekteerimine (järg).