Informatica 2. Sistemi digitali

Questo breve testo si propone di integrare i libri consigliati per il corso di Informatica II introducendo le nozioni base di progettazione logica partendo dalla specifica della struttura logica di un'architettura digitale fino ad ottenere una rappresentazione del circuito che la realizza mediante porte logiche elementari. I contenuti di questo testo possono essere suddivisi in tre sezioni principali: il progetto di circuiti combinatori, la presentazione dei componenti necessari per la realizzazione dei circuiti sequenziali e il progetto di semplici unità di elaborazione ottenute componendo gli elementi presentati nelle due sezioni precedenti. Dopo un primo capitolo introduttivo che propone i concetti dell'algebra di commutazione, necessaria poi per la semplificazione delle reti logiche, il capitolo successivo affronta il tema della sintesi dei circuiti combinatori. Viene introdotta la rappresentazione delle funzioni logiche, vengono definite le porte logiche elementari e la loro composizione in reti logiche. In seguito si presenta un metodo per ricavare la rete logica combinatoria minima partendo dalla funzione logica che ne descrive il comportamento (sintesi). Il capitolo si conclude con una rassegna delle principali classi di circuiti combinatori elementari, quali multiplexer, demultiplexer, decodificatori, addizionatori e ALU. Il capitolo seguente introduce il concetto di circuito sequenziale, presentando un insieme ristretto dei possibili elementi di memoria, distinguendo tra bistabili asincroni e sincroni e poi tra latch e flip-flop. Tali elementi di memoria vengono utilizzati per realizzare semplici componenti sequenziali quali registri, contatori e memorie. In questo ambito non vengono trattate le metodologie generali di progetto dei circuiti sequenziali. L'ultimo capitolo è dedicato alla progettazione di sottosistemi funzionali che realizzano l'unità di elaborazione dati di un circuito ottenuta componendo opportunamente i diversi componenti combinatori e sequenziali.