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1. PLD
1.1. Typen
- PLD = Programmable Logic Device
- PLA = Programmable Logic Array
- PAL = Programmable Array Logic
- FPGA = Field Programming Gate Array
- LCA = Logic Cell Array
- CPLD = Complex Programmable Logic Device
PLA: Programmierbare UND-Matrix, gefolgt von programmierbarer ODER-Matrx
PROM: Fest verdrahtete UND gefolgt von programmierbarer ODER
PAL: Programmierbare UND
1.2. Hersteller
- Xilinx
- Altera
- Lattice
- Actel
- Cypress
- QuickLogic
- Atmel
1.3. Kirchhoffsche Regeln
a) Jeder Knoten in dem mehr als zwei Zweige zusammen laufen nennt man einen Knotenpunkt
b) Knotenregel: In jedem Punkt ist die Summe der zufließenden Ströme, gleich die Summe der abfließenden
c) Maschensatz: In jeder Masche ist beim gleichseitigen Umlaufen, die Summe aller Spannungen einer Masche gleich 0
1.4. Halbleiter
1.4.1. Thrystor
- Triode
- Thrystor
- Triac
- Vierschichtdiode
- Symmetrische Vierschichtdiode
LASER = Light Amplification of Stimulated Emission of Radiation
1.4.2.
- FET: Field Effect Transistor
- Source, Drain, Gate, Bulk
- Quelle, Senke, Tor
- MOSFET: Metal Oxid Semiconductor FET
- MISFET: Metal Insulated Gate FET
- MESFET: Schottky Übergang
- IGFET: Insulated Gate FET
- SFET: Sperrschicht FET
- JFET: Junction FET
1.4.3. Bipolare Transistoren
- Baumformen: Exitaxie-Planar-Transistor, Mesa-Transistor, HF-Hochleistungstransistor, Hochspannungstransistor
- Kennlinien
a) Arbeitspunkteinstellung
b) Übersteuerungsgrenze
c) Sättigungsspannung
d) Kleinsignalverhalten
e) Stromverstärkungsgrupen
f) Restströme
- Gehäuse-Bauformen:
a) TO-39
b) TO-92
c) TO-
d) SOT-32
e) SOT-9...
f) ...
1.4.4. Dioden
a) Gleichrichterdioden
b) PIN- und PSN-Dioden
c) Schottky-Dioden
d) Hetero-Dioden
e) Tunnel-Dioden
f) Backward-Dioden
g) Z-Dioden
2. VHDL
a) Blöcke = Zähler, Multiplexer, Dekoder, ... (1.) Blöcke, (2.) Signale - Blöcke sind über Signale miteinander verbunden
b) Zuweisung:
c <= a or b;
c <= a;
Kommentare: Doppelter Bindestrich
Es wird nicht zwischen Groß und Kleinschreibung unterschieden.
Streng typisierte Sprache
boolen: true, false
bit: 0, 1
std_logic: 0, 1, z, -, u, l, h, x, w
0: starke 0
1: strake 1
z: hochohming
-: fehler
x: don't care
u: unbekannt
l: schwache 0
h: schwache 1
w: schwaches x
<signalname>: <richtung> <typ>;
<signalname>: <richtung> <typ>
<signalname>: <richtung> <typ>_vector (<lower> to <upper>);
<signalname>: <richtung> <typ>_vector (<upper> downto <lower>);
richtung: in, out, inout
a: in bit;
b: in boolean;
a: in bit_vector (0 to 3);
b: out bit_vector (7 downto 0);
1. Bibliotheks- und Packagebeschreibung
2. Entity
3. Architecture
entity <blockname> is
port
(
);
end;
entity multiplexer is
port
(
b3, b2, b1, b0: in bit;
a3, a2, a1, a0: in bit;
s: in bit;
y3, y2, y1, y0: out bit
);
end;
entity counter is
port
(
clk: in bit;
rst: in bit;
y3, y2, y1, y0: out bit;
);
end;
architecture <verhalten> of <blockname> is
begin
end <verhalten>;
architecture VERHALTEN of Multiplexer is
signal a, b, c: bit_vector (3 downto 0);
begin
a <= (a3, a2, a1, a0);
b <= (b3, b2, b1, b0);
c <= a when (s = '0') else b;
y3 <= c(3);
y2 <= c(2);
y1 <= c(1);
y0 <= c(0);
end VERHALTEN;
3. Speicher
a) Register
b) Level-1-Cache
c) Level-2-Cache
d) RAM
e) Festplatte
f) CDROM
SRAM: Flip Flop
DRAM: Kondensator
Flash: Floating Gate MOS FET
Six-Device-Zelle
SSD: Solid State Disk, auf Basis, Flash
Cache:
1. Inhaltsaddressiert: Cache
2. Ortsaddressiert: RAM
Zeitliche Lokalität: Temporale Lokalität: Auf gleichen Code bzw. Daten wird immer wieder zugegriffen
Örtlich: Elemente einer Matrix
1. Vollassoziativ
2. n-Wege-Satzassoziativ
3. Direkt abgebildet
Cache-Zeile = Cache-Line
Cache-Block
Satz
1. Anzahl der Sätze pro Block: n
2. Anzahl der Sätze insgesamt: m
3. Anzahl der Blöcke: m/n
Dirty-Bit: d-bit
Valid-Bit: v-Bit
Daten, Tag, Zugriffsverwaltungsinformation
Hit-Rate: T
Miss-Rate: M = 1-T
Cache-Treffer = Cache-Hit
Cache-Fehlzugriff = Cache-Miss
Vollassoziativ: Tag, Byte-Auswahl
4. Technische Informatik
1. Technische Information
2. Schaltnetze
3. Schaltwerke
4. Komplexe Schaltwerke
5. Aufbau und Funktionsweise eines Computers
Schaltnetze:
1. Boolesche Algebra, Schaltalgebra
2. Analyse von Schaltnetzen
3. Synthese von Schaltnetzen
4. Kodierer
- 8247-BCD- zu Siebensegment-Umsetzung
- Addresskodierer
5. Multiplexer
6. Addierer
7. ALU
8. Komeratoren
1. Distributivgesetz
2. Kommutitativgesetz
3. Assoziativgesetz
4. Absorbtionsgesetz
5. De Morgen
1. Konjunktion
2. Disjunktion
3. Inhibition
4. Transfer
5. Antivalenz
6. Null
7. NOR-Verknüpfung
...
Halbaddierer
C = A and B
S = (A AND NOT B) OR (NOT A AND B) = A XOR B
Volladdierer
COUT = (A AND B) OR (A AND CIN) OR (B AND CIN)
S = A XOR B XOR CIN
Schaltwerke
Latch: Flip Flop: RS-Latch: Reset R - Set S
Wirkintervall, Kippintervall
Wirkzeit = Setup Time, Haltezeit = Hold Time
Automat: FSM - Finite State Machine
Mealy
Moore
<I, S, O, s0, f, g>
I: Eingabezeichen
S: Zustände
O: Ausgabezeichen
s0: Starzugang
f: Ausgangsfunktion
g: Übergangsfunktion
f: SxI->O (Mealy)
f: I->O (Moore)
g: SxI->S
5. Prozessorarchitektur
5.1. Befehle
lb, lbu: Laden, Byte
lh, lhu, Halbwort
lw, Wort
ld*, Doppelwort
la*, Addresse
li*, Immidiate
sb, Byte
sh, Halbwort
sw: Wort
sd*: Doppel
add
addi
addiu
sub
mult
multu
div
divu
rem*
abs*
not*
and
andi
or
ori
xor
xori
not*
Load-and Store Architecture
Register-Speicher
Speicher-Speicher
Stack
Akkumulator
1. Datenbewegungsbefehle
2. Arithmetische Logische Befehle
3. Schiebe und Rotationsbefehle
4. Gleitkommabefehle
5. Multimediabefehle
6. Programmsteuerbefehle
7. Systemsteuerbefehle
byte
halbwort
wort
doppelwort
bit
ganzzahl
gleitkomma
multimedia
signed
unsigend
packed
unpacked
ieee-754-Std: f = (-1)^s*1.m*2^(e-b)
Direktwertaddressierung
Registeraddressierung
Unmittelbare Addressierung
Registerindirekte Addressierung
Registerindirekte Addressierung mit Verschiebung
Registerindirekte Addressierung mit Autoinkrement
Indizierte Addressierung
Indizierte Addressierung mit Verschiebung
$a
$t
$v
$s
$k
$0
$at
$fp
$sp
$gp
6. MIPS-Struktur
1. Befehlsdekodierer
2. Funktionsdekodiere
Befehlsdekodierer:
- RegDst
- RegWrite
- ALUSrc
- Branch
- MemToReg
- MemWrite
- ALUOp
Funktionsdekodierer:
- ALUSrc
- Func
- ALUOp
1. Befehlsdekodierer
2. Funktionsdekodierer
3. ALU
4. Registerblock
5. Datenspeicher
6. Befehlsspeicher
7. Befehlszähler
8. Vorzeichenerweiterungseinheit
9. AND
7. 2 x Addierer
8. 4 x MUX
9. 1 x 2 Bit Shifter
Registerblock:
- Leseregister-1
- Leseregister-2
- Schreiberegister
- Lese-Daten-1
- Lese-Daten-2
- Schreibedaten
- WE
- CLK
Datenspeicher:
- Schreibedaten
- Lesedaten
- Addresse
- WE
ALU:
- Null
- Ergebnis
Befehlsspeicher:
- Lesedaten
- Schreibedatein
Befehlszähler:
- PC (t)
- PC (t+1)
ALUOp Func ALUSrc
00 000000 - add 010 - add
1X 110 - sub
X1
Operation RegDst RegWrite ALUSrc Branch MemToReg MemToWrite ALUOp
r-Typ 000000 1 1 0 0 0 0 10