Sklopi vprašanj za ustni izpit pri predmetu RDS

KOMBINACIJSKA VEZJA (1. vprašanje)	SEKVENČNA VEZJA (2. vprašanje)
Boole-ova algebra Naštejte aksiome Boole-ove algebre Naštejte teoreme Boole-ove algebre z eno spremenljivko. Kdaj sta dve logični funkciji dualni? (primer) Naštejte teoreme Boole-ove algebre dveh in več spremenljivk Kakšna je prioriteta logičnih operatorjev konjunkcije, disjunkcije, negacije? DeMorgan-ov teorem v vezjih (pushing the bubble): Primer. Osnovne oblike logičnih funkcij Zapišite elementarne logične funkcije dveh spremenljivk v tabeli (vseh 16 funkcij). Kaj je minterm? (primer zapisa za 3 spremenljivke) Kaj je maksterm? (primer zapisa za 3 spremenljivke) Primer pretvorbe PDNO ↔ PKNO Primer pretvorbe PKNO ↔ PDNO Kdaj je funkcija v minimalnem zapisu? Postopki načrtovanja logičnih funkcij Primerjava med klasično analizo preklopnih vezij in analizo z modernimi CAD orodji. (opis korakov analize vezij) Minimizacija logičnih funkcij (MDNO) Na osnovi katere lastnosti Boole-ove algebre združujemo v Veitch-evem diagramu? (primer) Narišite primera Veitch-evega diagrama 3 in 4 spremenljivk in prikažite vsa možna združevanja. Preostale minimalne oblike logičnih funkcij (MKNO in MNO) Kaj je glavni vsebovalnik (prime implicant) Kakšna je razlika med pomembnimi in nepomembni glavni vsebovalniki? Kaj je MKNO? (primer minimizacije funkcije 3 spremenljivk) Kako minimiziramo nepopolno določeno funkcijo, podano v PKNO? (primer) Kaj je COST funkcija in kako se računa? (primer računanja na MDNO, MKNO izražavi funkcije 3 spremenljivk) Kaj je MNO (Minimalna normalna oblika)? Pretvorbe logičnih funkcij Naštejte tri primere funkcijsko polnih sistemov. Za en primer dokažite, da tvori funkcijsko poln sistem. Kaj je Pierce-v operator? (primer zapisa funkcije) Kaj je Sheffer-jev operator? (primer zapisa funkcije) Kaj je PSNO oblika funkcije? Kako jo dobimo iz PDNO funkcije? (primer) Kaj je PPNO oblika funkcije? Kako jo dobimo iz PKNO funkcije? (primer) Kaj je SNO oblika funkcije? (primer) Kaj je PNO oblika funkcije? (primer) Katere dvonivojske oblike funkcije sledijo DNO in KNO? (primer) Linearnost funkcije: (definicija) Kako grafično in analitično ugotavljamo linearnost funkcije? (primer za 3 spremenljivke) Programirljiva logična vezja Read Only Memory (ROM): Vezje (8 vhodov, 8 izhodov, 16 spominskih lokacij) in primer programirane funkcije po vaši izbiri? Programmable Logic Array (PLA): Vezje (3 vhodi, 3 izhodi, 4 AND na OR) in primer programirane funkcije po vaši izbiri? Programmable Array Logic (PAL): Vezje matrike PAL3L3 (3 vhodi, 3 izhodi, 4 AND na OR) in primer programirane funkcije po vaši izbiri? V čem je razlika med GAL in PAL vezji? Kaj moramo dodati PAL vezju, da dobimo GAL? CPLD (Complex PLD) vezja FPGA vezja (osnovnga sestava, prednosti) Kaj je CLB v FPGA vezju? Kakšne funkcije realiziramo s PAL, PLA, ROM? (narišite primer realizacije za vsako) Analiza logičnih funkcij Kaj je faktorizacija funkcije? (primer) Narišite dvovhodno strukturo vpogledne tabele LUT (look up table) v FPGA Faktorski zapis funkcije v FPGA z LUT2 (primer) Zakaj nastopijo problemi s fan-in? Kaj je dekompozicija funkcije? (primer) Kaj je ekstrakcija funkcije? (primer) Kaj sta substitucija in razpad funkcije? (primer) Predstavitve števil in operacije v dvojiškem zapisu Pretvorba DEC → BIN: (primer) Zapis števila v osmiškem (OCT) zapisu: (primer) Pretvorba BIN → HEX oz. BIN → OCT (primer) Seštevanje in odštevanje dvojiških števil (primer) Narišite vezje polnega seštevalnika (FA) Kaj predstavlja funkcija večine (majority circuit) pri FA? Narišite vezje FA sestavljen iz HA Narišite vezje 4 bitnega ripple-carry (RC) seštevalnika Polovični odštevalnik (HS): (vezje, analiza) Narišite vezje polnega odštevalnika (FS) Narišite vezje FS sestavljen iz HS Narišite vezje 4 bitnega ripple-carry (RC) odštevalnika Predznačena števila Eniški komplement (1'K): (obseg števil zapisa za 4 bite, računanje, problemi 1'K) Dvojiški komplement (2'K): (obseg števil zapisa za 4 bite, hitro računanje, prednost pred 1'K) Odštevanje in seštevanje z dvojiškim komplementom? (primer) Narišite vezje 4 bitnega seštevalnika/odštevalnika v 2'K z ADD/SUB' kontrolnim signalom z uporabo FA in log. vrat. Kaj je preliv? (definicija, obseg števil v 2'K) Izboljšane izvedbe seštevalnikov Zakasnitev RC seštevalnika za n-bitov? (vezje s FA) Carry Look Ahead (CLA) seštevalnik (delovanje, prednost) Zakaj je izračun prenosa naslednje stopnje pri CLA seštevalniku hitrejši kot pri RC? Kaj je funkcija tvorbe (generate) in širjenja (propagate) pri CLA seštevalniku. Narišite vezje za tvorjenje prenosa pri CLA seštevalniku za 2 bita. Kritična pot RC seštevalnika (zakasnitve vrat) Narišite vezje RC seštevalnika za 2 bita in označite kritično pot. Kritična pot CLA seštevalnika (zakasnitve vrat): Narišite vezje CLA seštevalnika za 2 bita in označite kritično pot. Problemi pri realizaciji večbitnih (npr. 32 bitnih) CLA seštevalnikov Druge predstavitve števil Gray-eva koda: Tvorba 4-bitne tabele kode s pomočjo prepogibanja manjbitnih tabel, V čem je prednost Gray-eve kode pred navadnim dvojiškim kodiranjem? Kje se uporablja Gray-eva koda. Pretvorba: n₂ → Gray-eva koda (vezje, primer) Pretvorba: Gray-eva koda → n₂ (vezje, primer) Binarno zapisana decimalna (BCD) števila: (primer zapisa števila) Kako pretvorimo ASCII zapis števk (0-9) v dvojiško vrednost? Izvedbe logičnih funkcij z multiplekserji MUX 4/1: Narišite vezje Uporaba MUX v programabilnih vezjih? Kaj je križno stikalo? Narišite vezje izvedbe z MUX. Izvedba logičnih funkcij z MUX. Kaj so funkcijski ostanki? Postopek trivialne realizacije z MUX - primer Postopek kaskadne realizacija z MUX - primer Shannon-ov razvoj funkcije. (definicija, primer) Preostali elementi odločitvenih vezij Dekoderji: Uporaba, vezje dekoderja 2/4 Demultiplekser - dekoder: Razlika Kodirniki (Encoder): Delovanje, slabosti oz. zakaj uvedemo prioriteto Kodirnik prioritete (Priority encoder): Kaj je prioriteta, pravilnostna tabela, vezje Vzporedni pomikalnik podatkov (barrel shifter): Uporaba, vezje 4-bitnega pomikalnika s 4/1 MUX Aritmetično logična enota (ALU): Opis, uporaba, vrste funkcij, primer uporabe 74181 iz podanega podatkovnega lista BIN → BCD pretvornik kode: Primer pretvorbe, vezje pretvorbe za 4 bitni vhod BCD→BIN pretvornik kode: Primer pretvorbe, vezje pretvorbe za dvomestnega BCD števila BCD → 7-segmentni dekodirnik: Zapišite tabelo pretvornika kode na prikazovalniku za razpored segmentov po vaši izbiri. Urejanje števil po velikosti Primerjalnik enakosti: Narišite vezje Primerjalnik velikosti: Narišite vezje Vzporedno urejanje števil - Algoritem sodo-lihih zamenjav (odd-even transposition): Primer urejanja petih števil	Spominski elementi Časovni diagram sinhronega RS zapaha (gated RS latch) Sinhroni RS zapah z NAND/NOR vrati: Narišite vezje Analiza Sinhronega D zapaha Zapišite vzbujevalno tabelo D-FF Kaj je čas vzpostavitve in zadrževanja v integriranih vezjih? Flip-flopi (FF) Master slave D-FF: Vezje FF, opis delovanja, časovni diagram. Razlika med pozitivno in negativno robno proženim D-FF. Narišite časovni potek signalov! Primerjava D spominskih elementov: (zapah, poz. rob FF, neg. rob FF, master-slave FF) Narišite vezje izvedbe T-FF z uporabo JK-FF Narišite vezje izvedbe JK-FF z uporabo D-FF Narišite vezje izvedbe T-FF z uporabo RS-FF Narišite časovni diagram JK-FF in označite funkcije FF Kaj je ULM? (zgradba, uporaba) Registri Shranjevalni register Narišite vezje 4 bitnega registra z D-FF PISO (parallel in - serial out pomikalni register) Narišite vezje 4 bitnega registra z D-FF. Za kaj se uporablja? SIPO (serial in - parallel out pomikalni register) Narišite vezje 4 bitnega registra z D-FF. Za kaj se uporablja? Univerzalni register (funkcije, razlaga delovanja 74194 iz podanega podatkovnega lista) Števci Sinhroni in asinhroni števci: (prednosti, slabosti) Analiza 3-bitnega asinhronega števca navzgor s T-FF Analiza 3-bitnega asinhronega števca navzdol s T-FF Analiza 3-bitnega sinhronega števca navzgor s T-FF Analiza 3-bitnega sinhronega števca navzdol s T-FF Omogočanje štetja in brisanje števca (enable, clear) Analiza 3-bitnega sinhronega števca navzgor z D-FF Analiza 3-bitnega sinhronega števca navzdol z D-FF Opis delovanja TTL števca (74163) iz podanega podatkovnega lista Izvedba štetja navzgor s števcem tipa 74163 (narišite vezje v Logisim) Števec z vzporednim nalaganjem (LOAD) z D-FF - Kako je realizirana funkcija nalaganja? Primer uporabe prenosa na višje stopnje štetja (RCO) pri sinhronih števcih Avtomati končnih stanj (finite state machine) - FSM Avtomata Moore in Mealy - razložite razliko v načinu delovanja Avtomata Moore in Mealy - časovni diagram (primer) Osnovni koraki načrtovanja FSM? (naštej) Kaj je diagram prehajanja stanj? Kaj je tabela prehajanja stanj? Kako izberemo kodiranje stanj FSM? Problem kodiranja stanj: Moore-ov, Mealy-ev diagram Kodiranje stanj "ena naenkrat" (primer, uporaba) Pretvorbe avtomatov: Moore→Mealy (postopek, primer) Pretvorbe avtomatov: Mealy→Moore (postopek, primer) Kdaj sta dve stanji v FSM ekvivalentni? Minimizacija avtomatov (primer)

KOMBINACIJSKA VEZJA
(1. vprašanje)

SEKVENČNA VEZJA
(2. vprašanje)

Boole-ova algebra
1. Naštejte aksiome Boole-ove algebre
2. Naštejte teoreme Boole-ove algebre z eno spremenljivko.
3. Kdaj sta dve logični funkciji dualni? (primer)
4. Naštejte teoreme Boole-ove algebre dveh in več spremenljivk
5. Kakšna je prioriteta logičnih operatorjev konjunkcije, disjunkcije, negacije?
6. DeMorgan-ov teorem v vezjih (pushing the bubble): Primer.
Osnovne oblike logičnih funkcij
1. Zapišite elementarne logične funkcije dveh spremenljivk v tabeli (vseh 16 funkcij).
2. Kaj je minterm? (primer zapisa za 3 spremenljivke)
3. Kaj je maksterm? (primer zapisa za 3 spremenljivke)
4. Primer pretvorbe PDNO ↔ PKNO
5. Primer pretvorbe PKNO ↔ PDNO
6. Kdaj je funkcija v minimalnem zapisu?
Postopki načrtovanja logičnih funkcij
1. Primerjava med klasično analizo preklopnih vezij in analizo z modernimi CAD orodji. (opis korakov analize vezij)
Minimizacija logičnih funkcij (MDNO)
1. Na osnovi katere lastnosti Boole-ove algebre združujemo v Veitch-evem diagramu? (primer)
2. Narišite primera Veitch-evega diagrama 3 in 4 spremenljivk in prikažite vsa možna združevanja.
Preostale minimalne oblike logičnih funkcij (MKNO in MNO)
1. Kaj je glavni vsebovalnik (prime implicant)
2. Kakšna je razlika med pomembnimi in nepomembni glavni vsebovalniki?
3. Kaj je MKNO? (primer minimizacije funkcije 3 spremenljivk)
4. Kako minimiziramo nepopolno določeno funkcijo, podano v PKNO? (primer)
5. Kaj je COST funkcija in kako se računa?
  (primer računanja na MDNO, MKNO izražavi funkcije 3 spremenljivk)
6. Kaj je MNO (Minimalna normalna oblika)?
Pretvorbe logičnih funkcij
1. Naštejte tri primere funkcijsko polnih sistemov.
  Za en primer dokažite, da tvori funkcijsko poln sistem.
2. Kaj je Pierce-v operator? (primer zapisa funkcije)
3. Kaj je Sheffer-jev operator? (primer zapisa funkcije)
4. Kaj je PSNO oblika funkcije? Kako jo dobimo iz PDNO funkcije? (primer)
5. Kaj je PPNO oblika funkcije? Kako jo dobimo iz PKNO funkcije? (primer)
6. Kaj je SNO oblika funkcije? (primer)
7. Kaj je PNO oblika funkcije? (primer)
8. Katere dvonivojske oblike funkcije sledijo DNO in KNO? (primer)
9. Linearnost funkcije: (definicija)
10. Kako grafično in analitično ugotavljamo linearnost funkcije? (primer za 3 spremenljivke)
Programirljiva logična vezja
1. Read Only Memory (ROM):
  Vezje (8 vhodov, 8 izhodov, 16 spominskih lokacij) in primer programirane funkcije po vaši izbiri?
2. Programmable Logic Array (PLA):
  Vezje (3 vhodi, 3 izhodi, 4 AND na OR) in primer programirane funkcije po vaši izbiri?
3. Programmable Array Logic (PAL):
  Vezje matrike PAL3L3 (3 vhodi, 3 izhodi, 4 AND na OR) in primer programirane funkcije po vaši izbiri?
4. V čem je razlika med GAL in PAL vezji?
  Kaj moramo dodati PAL vezju, da dobimo GAL?
5. CPLD (Complex PLD) vezja
6. FPGA vezja (osnovnga sestava, prednosti)
7. Kaj je CLB v FPGA vezju?
8. Kakšne funkcije realiziramo s PAL, PLA, ROM? (narišite primer realizacije za vsako)
Analiza logičnih funkcij
1. Kaj je faktorizacija funkcije? (primer)
2. Narišite dvovhodno strukturo vpogledne tabele LUT (look up table) v FPGA
3. Faktorski zapis funkcije v FPGA z LUT2 (primer)
4. Zakaj nastopijo problemi s fan-in?
5. Kaj je dekompozicija funkcije? (primer)
6. Kaj je ekstrakcija funkcije? (primer)
7. Kaj sta substitucija in razpad funkcije? (primer)
Predstavitve števil in operacije v dvojiškem zapisu
1. Pretvorba DEC → BIN: (primer)
2. Zapis števila v osmiškem (OCT) zapisu: (primer)
3. Pretvorba BIN → HEX oz. BIN → OCT (primer)
4. Seštevanje in odštevanje dvojiških števil (primer)
5. Narišite vezje polnega seštevalnika (FA)
6. Kaj predstavlja funkcija večine (majority circuit) pri FA?
7. Narišite vezje FA sestavljen iz HA
8. Narišite vezje 4 bitnega ripple-carry (RC) seštevalnika
9. Polovični odštevalnik (HS): (vezje, analiza)
10. Narišite vezje polnega odštevalnika (FS)
11. Narišite vezje FS sestavljen iz HS
12. Narišite vezje 4 bitnega ripple-carry (RC) odštevalnika
Predznačena števila
1. Eniški komplement (1'K):
  (obseg števil zapisa za 4 bite, računanje, problemi 1'K)
2. Dvojiški komplement (2'K):
  (obseg števil zapisa za 4 bite, hitro računanje, prednost pred 1'K)
3. Odštevanje in seštevanje z dvojiškim komplementom? (primer)
4. Narišite vezje 4 bitnega seštevalnika/odštevalnika v 2'K z ADD/SUB' kontrolnim signalom z uporabo FA in log. vrat.
5. Kaj je preliv? (definicija, obseg števil v 2'K)
Izboljšane izvedbe seštevalnikov
1. Zakasnitev RC seštevalnika za n-bitov? (vezje s FA)
2. Carry Look Ahead (CLA) seštevalnik (delovanje, prednost)
3. Zakaj je izračun prenosa naslednje stopnje pri CLA seštevalniku hitrejši kot pri RC?
4. Kaj je funkcija tvorbe (generate) in širjenja (propagate) pri CLA seštevalniku.
  Narišite vezje za tvorjenje prenosa pri CLA seštevalniku za 2 bita.
5. Kritična pot RC seštevalnika (zakasnitve vrat)
  Narišite vezje RC seštevalnika za 2 bita in označite kritično pot.
6. Kritična pot CLA seštevalnika (zakasnitve vrat):
  Narišite vezje CLA seštevalnika za 2 bita in označite kritično pot.
7. Problemi pri realizaciji večbitnih (npr. 32 bitnih) CLA seštevalnikov
Druge predstavitve števil
1. Gray-eva koda: Tvorba 4-bitne tabele kode s pomočjo prepogibanja manjbitnih tabel,
  V čem je prednost Gray-eve kode pred navadnim dvojiškim kodiranjem? Kje se uporablja Gray-eva koda.
2. Pretvorba: n₂ → Gray-eva koda (vezje, primer)
3. Pretvorba: Gray-eva koda → n₂ (vezje, primer)
4. Binarno zapisana decimalna (BCD) števila: (primer zapisa števila)
5. Kako pretvorimo ASCII zapis števk (0-9) v dvojiško vrednost?
Izvedbe logičnih funkcij z multiplekserji
1. MUX 4/1: Narišite vezje
2. Uporaba MUX v programabilnih vezjih?
3. Kaj je križno stikalo? Narišite vezje izvedbe z MUX.
4. Izvedba logičnih funkcij z MUX. Kaj so funkcijski ostanki?
5. Postopek trivialne realizacije z MUX - primer
6. Postopek kaskadne realizacija z MUX - primer
7. Shannon-ov razvoj funkcije. (definicija, primer)
Preostali elementi odločitvenih vezij
1. Dekoderji: Uporaba, vezje dekoderja 2/4
2. Demultiplekser - dekoder: Razlika
3. Kodirniki (Encoder): Delovanje, slabosti oz. zakaj uvedemo prioriteto
4. Kodirnik prioritete (Priority encoder): Kaj je prioriteta, pravilnostna tabela, vezje
5. Vzporedni pomikalnik podatkov (barrel shifter): Uporaba, vezje 4-bitnega pomikalnika s 4/1 MUX
6. Aritmetično logična enota (ALU): Opis, uporaba, vrste funkcij, primer uporabe 74181 iz podanega podatkovnega lista
7. BIN → BCD pretvornik kode: Primer pretvorbe, vezje pretvorbe za 4 bitni vhod
8. BCD→BIN pretvornik kode: Primer pretvorbe, vezje pretvorbe za dvomestnega BCD števila
9. BCD → 7-segmentni dekodirnik:
  Zapišite tabelo pretvornika kode na prikazovalniku za razpored segmentov po vaši izbiri.
Urejanje števil po velikosti
1. Primerjalnik enakosti: Narišite vezje
2. Primerjalnik velikosti: Narišite vezje
3. Vzporedno urejanje števil - Algoritem sodo-lihih zamenjav (odd-even transposition):
  Primer urejanja petih števil

Spominski elementi
1. Časovni diagram sinhronega RS zapaha (gated RS latch)
2. Sinhroni RS zapah z NAND/NOR vrati: Narišite vezje
3. Analiza Sinhronega D zapaha
4. Zapišite vzbujevalno tabelo D-FF
5. Kaj je čas vzpostavitve in zadrževanja v integriranih vezjih?
Flip-flopi (FF)
1. Master slave D-FF: Vezje FF, opis delovanja, časovni diagram.
2. Razlika med pozitivno in negativno robno proženim D-FF. Narišite časovni potek signalov!
3. Primerjava D spominskih elementov:
  (zapah, poz. rob FF, neg. rob FF, master-slave FF)
4. Narišite vezje izvedbe T-FF z uporabo JK-FF
5. Narišite vezje izvedbe JK-FF z uporabo D-FF
6. Narišite vezje izvedbe T-FF z uporabo RS-FF
7. Narišite časovni diagram JK-FF in označite funkcije FF
8. Kaj je ULM? (zgradba, uporaba)
Registri
1. Shranjevalni register
  Narišite vezje 4 bitnega registra z D-FF
2. PISO (parallel in - serial out pomikalni register)
  Narišite vezje 4 bitnega registra z D-FF. Za kaj se uporablja?
3. SIPO (serial in - parallel out pomikalni register)
  Narišite vezje 4 bitnega registra z D-FF. Za kaj se uporablja?
4. Univerzalni register
  (funkcije, razlaga delovanja 74194 iz podanega podatkovnega lista)
Števci
1. Sinhroni in asinhroni števci: (prednosti, slabosti)
2. Analiza 3-bitnega asinhronega števca navzgor s T-FF
3. Analiza 3-bitnega asinhronega števca navzdol s T-FF
4. Analiza 3-bitnega sinhronega števca navzgor s T-FF
5. Analiza 3-bitnega sinhronega števca navzdol s T-FF
6. Omogočanje štetja in brisanje števca (enable, clear)
7. Analiza 3-bitnega sinhronega števca navzgor z D-FF
8. Analiza 3-bitnega sinhronega števca navzdol z D-FF
9. Opis delovanja TTL števca (74163) iz podanega podatkovnega lista
10. Izvedba štetja navzgor s števcem tipa 74163 (narišite vezje v Logisim)
11. Števec z vzporednim nalaganjem (LOAD) z D-FF - Kako je realizirana funkcija nalaganja?
12. Primer uporabe prenosa na višje stopnje štetja (RCO) pri sinhronih števcih
Avtomati končnih stanj (finite state machine) - FSM
1. Avtomata Moore in Mealy - razložite razliko v načinu delovanja
2. Avtomata Moore in Mealy - časovni diagram (primer)
3. Osnovni koraki načrtovanja FSM? (naštej)
4. Kaj je diagram prehajanja stanj?
5. Kaj je tabela prehajanja stanj?
6. Kako izberemo kodiranje stanj FSM?
7. Problem kodiranja stanj: Moore-ov, Mealy-ev diagram
8. Kodiranje stanj "ena naenkrat" (primer, uporaba)
9. Pretvorbe avtomatov: Moore→Mealy (postopek, primer)
10. Pretvorbe avtomatov: Mealy→Moore (postopek, primer)
11. Kdaj sta dve stanji v FSM ekvivalentni?
12. Minimizacija avtomatov (primer)

Sklopi vprašanj za ustni izpit pri predmetu Razvoj digitalnih sistemov