Digitaltechnische Grundlagen und Mikrocomputer
Digital System Design

Der Entwurf digitaler Systeme gehört zum Kernwissen der technischen Informatik und Informationstechnik. Es werden einige wichtige Prinzipien und Komponenten behandelt, die dabei eine entscheidende Rolle spielen.
Inhalte im Einzelnen:
- Zahlensysteme und Rechnen mit Zahlensystemen
- Allgemeine Aspekte von Digitalen Systemen; Logische Entwicklung; Komponenten
- Boolsche Algebra; Logische Schaltungen Vereinfachung von Funktionen; Addierer
- Minimierung und Vereinfachung von Funktionen; KV Diagramme, Quine-McCluskey
- Zeitverhalten von Schaltungen; Hasards; Hasardfehler
- Sequentielle Logik; Flip-Flop; Schieberegister

Die Studierenden sollen die Grundbegriffe der Digitaltechnischen Grundlagen erklären können. Sie sollen die Prinzipien von Elementen in digitalen Systemen, logischen Funktionen und ihre Komplexität sowie die Anwendung der Bausteine in Schaltungen und Rechnersystemen verstehen.

- J. Wakerly: Digital Design: Principles & Practices; 3rd ed., Prentice-Hall, 2000
- N. Wirth: Digital Circuit Design. An introductory textbook; Springer
- U. Tietze, Ch. Schen: Halbleiter-Schaltungstechnik; 11. Auflage, Springer-Verlag

Digital system design is part of the fundamental knowledge in computer science and information technology. We consider important principles and components.
Content:
- Number systems and arithmetic: number representation, 2-complement, binary number calculations
- General aspects of digital systems: system design; logical design; hierarchy in design; components
- Switching: MOS transistor switch; logical gates; minimal set; AND-OR-INVERT; delay
- Boolean algebra and switching: definitions and axioms; DeMorgan’s law; simplifying expressions; combinatorial functions; simplifying Boolean expressions; conversion AND-OR to NAND
- Circuit analysis: truth table; KV maps; Quine-McCluskey
- Temporal aspects; delay models; Hasards
- Sequential logic design: finite state machines; latches; flip-flop; shift register

Lecture:

We introduce and explain the basic background and principles of combinational and sequential elements for digital systems. Understanding of logical functions and their complexity. Understanding of building blocks in computing systems and modern communication equipment.

Exercise:

Exercises and examples related to the lectures. Examples of practical systems are realized in the laboratory.

- J. Wakerly: Digital Design: Principles & Practices; 3rd ed., Prentice-Hall, 2000
- N. Wirth: Digital Circuit Design. An introductory textbook; Springer
- U. Tietze, Ch. Schen: Halbleiter-Schaltungstechnik; 11. Auflage, Springer-Verlag