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Reti logiche

• Reti logiche: reti di circuiti logici che eseguono operazioni logiche su segnali binari.
• I componenti di base sono le porte logiche.
• Le porte logiche sono circuiti che eseguono operazioni logiche elementari su uno o più ingressi.
• Ogni porta logica ha una tabella di verità che definisce il suo comportamento.
• Le porte logiche possono essere composte in diverse configurazioni per realizzare funzioni più complesse.

Algebra di commutazione

• Algebra di commutazione: sistema matematico che consente di descrivere e manipolare le reti logiche.
• Operazioni logiche elementari: AND, OR, NOT.
• Proprietà dell'algebra di commutazione: commutatività, associatività, distributività, assorbimento, De Morgan.
• Funzioni booleane complete: funzioni che possono rappresentare qualsiasi combinazione di valori di ingresso.

Porte Logiche

• Porte logiche: i componenti di base di qualsiasi rete logica.

• Le porte logiche effettuano operazioni logiche su segnali binari.

• Le principali porte logiche sono:AND, OR, NOT, NAND, NOR.

• La verità delle operazioni è definita da una tabella di verità.

• Vari tipi di porte logiche utilizzano ingressi complementari.

Sintesi delle reti combinatorie

• Diagrammi di Karnaugh, un'utile strumento in sintesi logica, per disegnare in modo intuitivo le tabelle di verità e le funzioni di queste reti logiche composte da diversi porte.
• Il metodo delle mappe di Karnaugh: un metodo grafico per semplificare le espressioni booleane e progettare reti logiche ottimizzate.

Reti programmabili

• Un PLA (Programmable Logic Array) e PAL (Programmable Array Logic) sono matrici di porte logiche programmabili.
• Consentono di creare funzioni logiche più complesse rispetto alle porte logiche individuali discrete.
• Le PLA hanno la matrice sia di AND che di OR programmabili dall'utente, mentre le PAL hanno solo la matrice di AND programmabile dall'utente.

Registri e contatori

• I registri sono dispositivi che memorizzano dati binari.
• I contatori sono registri progettati per contare.
• I flip-flop sono blocchi fondamentali per la realizzazione di registri e contatori.
• Diversi tipi di flip-flop (D, JK, T) hanno differenti funzioni di eccitazione.
• La sintesi di registri utilizza porte logiche e flip-flop.

Reti sincrone

• Le reti sincrone impiegano un orologio (clock) per sincronizzare le operazioni.
• La temporizzazione è fondamentale nel loro corretto funzionamento.
• Il diagramma temporale illustra graficamente l'andamento dei segnali nel tempo.
• I flip-flop sono usati per memorizzare lo stato interno della rete.
• Le reti sincrone hanno una struttura più complessa rispetto alle corrispondenti reti asincrone.

Analisi e Sintesi

• L'analisi di una rete combinatoria è il processo per determinare il comportamento di una rete logica data la sua struttura logica.
• La sintesi di una rete combinatoria è il metodo per determinare la rete logica che implementa una data funzione.
• L'utilizzo di mappe di Karnaugh, tabelle di verità e/o metodi algebrici rende possibile ricavare la rete più semplice (che corrisponde alla sintesi minima).

Elaborazione asincrona

• Le reti asincrone non impiegano l'orologio.
• Il loro funzionamento dipende direttamente dai tempi di propagazione dei segnali all'interno della rete combinatoria.
• Hanno un'eventuale alea statica.
• I latch SR, CD, e i flip-flop sono componenti chiave nelle reti asincrone, ma possono generare malfunzionamenti se non presi in considerazione in fase di progettazione.

Reti programmabili (PLD, CPLD, FPGA)

• PLD (Programmable Logic Device), CPLD (Complex Programmable Logic Device), FPGA (Field-Programmable Gate Array): dispositivi in grado di realizzare varie funzioni logiche.

• Questi dispositivi possono essere programmati tramite un programma dedicato appositamente.

• Presentano un'organizzazione a matrice in cui i collegamenti tra le porte logiche possono essere programmati all'interno del dispositivo.

• Si sono dimostrati uno strumento importante per il progettista logico, perché è possibile sperimentare rapidamente e con relativamente poco sforzo diverse configurazioni logiche.

• Altri, possibili argomenti a completamento delle reti logiche:

• Memoria ROM & RAM: uso e classificazione delle memorie programmabili, con particolare riferimento all'uso dei MUX e contatori per l'indirizzo della memoria.

• Uso dei circuiti MSI: circuiti integrati più complessi, esempio: i decoder.

• Linguaggi di descrizione hardware (HDL), per esempio: VHDL e Verilog. Questi linguaggi sono usati per descrivere il comportamento hardware in un modo compatto e formale.