Università degli Studi Guglielmo Marconi

Insegnamento
Elettronica digitale
Docente
Prof. Di Nunzio Luca
Settore Scientifico Disciplinare
ING-INF/01
CFU
6
Descrizione dell'insegnamento
Il corso è focalizzato sull’analisi e la sintesi di circuiti digitali combinatori e sequenziali. Sono illustrate allo studente le tecniche e le modalità di progettazione di circuiti digitali comprese quelle per mezzo di linguaggi HDL. Particolare attenzione è posta sulle tecniche di static timing analysis.

È articolato in 3 moduli. Il primo dei quali introduce i sistemi combinatori, il secondo quelli sequenziali e il terzo le tecniche di progettazione mediante linguaggi HDL e in particolare il VHDL. Oltre a concetti generici di base, vengono illustrati allo studente i moduli combinatori e sequenziali maggiormente impiegati nella progettazione di sistemi digitali nonché il funzionamento di memorie e circuiti aritmetici.
Obiettivi formativi (espressi come risultati di apprendimento attesi)
Al termine di questo corso, lo studente sarà in grado di:
  • comprendere i concetti dell’elettronica digitale; 
  • conoscere i principi di funzionamento di circuiti digitali e le loro principali funzionalità e caratteristiche;
  • conoscere i principali moduli standard combinatori e sequenziali; 
  • conoscere le basi di progettazione mediante linguaggi HDL; 
  • eseguire progetti basilari di sistemi  digitali;
  • progettare a livello basilare sistemi RTL in VHDL; 
  • valutare in autonomia i vantaggi e gli svantaggi di scelte progettuali in termini di area e timing;
  • apprendere e integrare le conoscenze da varie fonti sulle architetture di circuiti digitali al fine di valutare attraverso una visione più ampia le potenzialità di sistemi digitali trattati in studi successivi;
  • esprimere con opportuno linguaggio gli argomenti del corso.
Prerequisiti

Non si richiedono conoscenze particolari per sostenere questo esame. Si rimanda tuttavia alle indicazioni contenute nella guida dello studente.

Contenuti dell'insegnamento
Modulo 1: Sistemi combinatori  [9 LEZ.]
  • Conversione Analogico Digitale (1 lezione)
  • Sistemi di rappresentazione numerica (1 lezione)
  • Introduzione ai sistemi combinatori (1 lezione)
  • Transistor MOSFET e logica CMOS (1 lezione)
  • Caratteristiche della famiglia CMOS  e set universali (1 lezione)
  • Progettazione di reti combinatorie (1 lezione)
  • Analisi e sintesi di sistemi combinatori Esempi (1 lezione)
  • Moduli combinatori standard (1 lezione)
  • Circuiti aritmetici (1 lezione)
Modulo 2: Sistemi sequenziali  [8 LEZ.]
  • Introduzione ai sistemi sequenziali  (1 lezione)
  • Reti sequenziali (1 lezione)
  • Timing nei sistemi sequenziali (1 lezione)
  • Reti sequenziali: Esempi (1 lezione)
  • Moduli sequenziali standard (1 lezione)
  • Memorie a semiconduttore (1 lezione)
  • Moduli Programmabili (1 lezione)
  • FPGA (1 lezione)
Modulo 3: Progettazione mediante linguaggi HDL  [3 LEZ.]
  • Introduzione al VHDL (1 lezione)
  • Descrizione di circuiti in VHDL (1 lezione)
  • Progettazione di Sistemi complessi (1 lezione)
Attività didattiche
Didattica erogativa
L'insegnamento prevede, per ciascun CFU, 5 ore di Didattica Erogativa, costituite da 2,5 videolezioni (tenendo conto delle necessità di riascolto da parte dello studente). Ciascuna videolezione esplicita i propri obiettivi e argomenti, ed è corredata da materiale testuale in pdf.
L’insegnamento prevede videolezioni (in ognuna sono specificati gli argomenti e gli obiettivi) organizzate in moduli. Alcune videolezioni sono più tecniche con lo scopo di far conoscere le potenzialità dell’impiego di linguaggi HDL nella progettazione di sistemi digitali. Altre videolezioni hanno un carattere più pratico al fine di favorire la capacità di applicare le conoscenze teoriche da parte dello studente, presentando anche esempi di scelte effettuate per la realizzazione di circuiti digitali . A tal riguardo, si presenteranno confronti di tecnologie e architetture al fine favorire l’apprendimento  e di rendere in parte autonomo lo studente nella selezione della tecnologia più adatta . In entrambi i casi si farà uso di una terminologia adeguata agli argomenti trattati. 

Didattica interattiva
L'insegnamento segue quanto previsto dalle Linee Guida di Ateneo sulla Didattica Interattiva e l’interazione didattica, e propone, per ciascun CFU, 1 ora di Didattica interattiva dedicata alle seguenti attività: lettura area FAQ, partecipazione ad e-tivity strutturata costituita da attività finalizzate alla restituzione di un feedback formativo e interazioni sincrone dedicate a tale restituzione.

Tra le interazioni sincrone, sono utilizzate le aule virtuali in genere così strutturate:
  • il docente rende disponibile un testo di esercitazione agli studenti di solito basato su domande aperte;
  • lo studente svolge in autonomia gli esercizi;
  • durante l’aula virtuale, il docente dà un “feedback formativo” ovvero valuta il livello di apprendimento degli argomenti del corso, raccoglie i dubbi e fornisce chiarimenti ed eventuali approfondimenti in base alle scelte effettuate sulle strategie di dispiegamento delle reti e alle difficoltà riscontrate. Il docente favorirà la discussione e il confronto al fine di sviluppare competenze critiche.
Modalità di verifica dell'apprendimento
Per superare l’esame, lo studente deve dimostrare di aver acquisito conoscenze sufficiente sui concetti di base dell’ elettronica digitale. Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve invece dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso.
L’esame si svolge in forma scritta e/o orale. Il punteggio della prova è espresso in trentesimi.
La prova scritta ha una durata massima di 120 minuti e consiste nel sottoporre allo studente una serie di esercizi (in genere 2 o 3). Gli esercizi richiedono l’analisi e la sintesi di circuiti digitali combinatori e sequenziali.
Di solito le difficoltà presenti (e di conseguenza il punteggio massimo conseguibile, se non diversamente esplicitato) sono equidistribuite tra le varie domande.
Al fine di valutare il conseguimento degli obiettivi formativi del corso, il docente terrà conto nella valutazione finale dell’esame:
  • della capacità di applicare le regole di analisi e sintesi di circuiti digitali e quindi di esporre l’argomento richiesto;  
  • della padronanza di linguaggio dello studente;  
  • della capacità di applicare le nozioni apprese nella progettazione di sistemi di base. [DUBLINO 2] e di valutare in modo appropriato le scelte tecnologiche in base a situazioni reali .
Libri di testo

Oltre alle lezioni realizzate dal Docente ed ai materiali didattici pubblicati in piattaforma, è obbligatorio lo studio del seguente testo:

  • Introduction to Digital Systems, Milos D. Ercegovac , Tomas Lang, Jaime H. Moreno
Ricevimento studenti

Previo appuntamento (l.dinunzio@unimarconi.it).