*DIGITALNA LOGIKAProf. dr. sc. Viktor Sui

**DIGITALNE OSNOVE

**Sadraj predavanjaDigitalne i analogne veliineBinarne znamenke, logike razine, digitalni signaliOsnovne logike operacijeOsnovne logike funkcijeIntegrirani sklopoviDigitalni sustav

**Digitalne i analogne veliine

**Digital, digit = znamenka.Analogna elektronika: bavi se veliinama s kontinuiranim vrijednostima.Digitalna elektronika (DE): bavi se veliinama koje imaju diskretnu vrijednost.Primjene DE: TV,elektronski kuanski aparati,komunikacijski sustavi,radar, navigacijski sustavi, vojni sustavi, medicinska instrumentacija, kontrola industrijskih procesa,

** U prirodi, mjerljive veliine su analogne. Primjeri su temperatura, vrijeme, tlak, udaljenost,

** Oitavamo li temperaturu svaki sat diskretizacija (otipkavanje). Potrebna je jo i kvantizacija (predstavljanje amplitude digitalnim kodom) digitalna veliina koju moemo obraditi/pohraniti u raunalo. Prednosti digitalnog prikaza: efikasnija obrada, toniji prijenos, manji utjecaj uma, manji za pohranjivanje, ...

**Primjer: Analogni sustav (audio razglas) pojaani originalni signal na izlazu.Primjer: Analogni i digitalni sustav (reprodukcija glazbe)CD player: digitalni podatak zvuk

**Binarne znamenke, logike razine, digitalni signali

** Mogua su samo 2 stanja (dvije naponske razine): visoki (HIGH) i niski (LOW). Njihovim kombiniranjem predstavljamo brojeve, slova, ... Brojevni sustav sa 2 stanja BINARNI:high = 1 low = 0high = 0 low = 1

**H L HL H L Digitalni signal: naponska razina koja se mijenja od jednog do drugog stanja (niz impulsa).Idealni impuls - trenutna promjena stanja

** Zbog nelinearnosti: 0 10% i 90 100% amplitude se ne uzimaju u obzir.Neidealni impuls - u praksi(vrijeme porasta)(vrijeme pada)(vrijeme trajanja)

**Periodian signal: impulsi se ponavljaju u fiksnom intervalu T je period, f =1/T je frekvencija signala. Radni ciklus: RC = tW / T * 100 % - vana karakteristika periodinog signala. Primjer: Nai T, f i RC signala na slici. [T =10ms, f =100Hz, RC =10%]

**Sat: period definira trajanje jednog bita.Informacijski signal Sat ne nosi informaciju; sinkronizira ostale signale. Vremenski odnos dva ili vie signala grafiki predstavljamo vremenskim dijagramom.

** Binarne informacije prosljeujemo od jednog digitalnog sustava do drugoga serijski ili paralelno.Bit po bit po jednom vodiu; sporiji prijenosIstovremeno svi bitovi, svaki na posebnom vodiu; bri prijenos

**Primjer: Koliko je vremena potrebno da se: a) serijski b) paralelno prenese 8 bitova signala A ako je frekvencija sata100kHz ?[ a) b) ]

**Osnovne logike operacije

** 1850. G. Boole: logiki problemi kao algebarski. Tri osnovne logike operacije:NE, I i ILI

** Mijenja logiku razinu u njoj suprotnu.NEIILI

**Osnovne logike funkcije

**Tri osnovna logika elementa kombiniramo u sloenije logike sklopove kojima gradimo digitalne sustave.Svaka od navedenih funkcija bit e detaljno obraena u sljedeim predavanjima.

** Za usporedbu (komparaciju) dvije veliine.Komparator

** Osnovna aritmetika logika funkcija. Aritmetike funkcije: zbrajanje, oduzimanje, mnoenje i dijeljenje.Zbrajalo

**Kodiranje: Informacija se transformira u kodirani oblik (npr. 9 binarni ekvivalent).Koder

**DekoderDekodiranje: kodirani nekodirani oblik.

**Kod = bitovi kombinirani na poseban nain kojima predstavljamo odreenu informaciju.Pretvara kodiranu informaciju iz jednog oblika u drugi (npr. dekadskog binarni).Pretvara koda

**Funkcije za odabir podataka. Koriste se za prijenos podataka iz vie izvora preko jednog vodia do neke udaljene toke gdje se redistribuiraju na vie destinacija.Multipleksor: vie ulaza jedan izlaz po specifinoj vremenskoj sekvenci.Demultipleksor: jedan ulaz vie izlaza.

Multipleksor / Demultipleksor

**Broji dogaaje (promjena naponske razine).Pamti trenutno stanje i poveava ga s novim dogaajem.Ima bistabile za uvanje podataka o trenutnom stanju.Brojilo

**Binarne podatke uvamo na krae ili dulje vrijeme.Bistabil (Flip-flop (FF)): pohranjuje jedan bit (1 ili 0); izlaz kazuje koji je pohranjen.Registar: kombinacije vie FF vie pohranjenih bitova. - za serijski ili paralelni prijenos podataka. Pohranjivanje podataka

**Poluvodike memorije: za pohranjivanje veeg broja bitova:Read Only Memory (ROM): trajnoRandom Access Memory (RAM): privremenoMagnetske memorije: za masovno pohranjivanje podataka:floppy disk, hard disk,magnetne trake,CD, DVD...

**Integrirani sklopovi

**Logiki elementi i funkcije su dostupni u obliku integriranih sklopova (integrated circuits (IC)).Mali, pouzdani, jeftini, s malom potronjom.IC: - fiksna logika- programirljiva logikaPIN 1: tokica ili zarezPIN 1

**IC s programirljivom logikom (Programmable Logic Devices (PLD)): korisnik programira logiku funkciju, reprogramiranje ne zahtijeva zamjenu komponenti, bri dizajn (uz jezike VHDL, ABEL...).PLD se dijele na: jednostavne, kompleksne, polja. IC prema kompleksnosti dijelimo na:nisko integrirane (small-scale (SSI)) do 12 FFsrednje integrirane (MSI) 12 99 FFvisoko integrirane (LSI) 100 9 999 FFvrlo visoko integrirane (VLSI) 10 000 99 999 FFultra visoko integrirane (ULSI) preko 100 000 FF (mikroprocesori)

**

**Digitalni sustav

**Primjer: Sustav za automatsko pakiranje tableta

Osnovne razlikeKoritenje naponskih razina za prikaz digitalnih veliina, parametri impulsnog signalaNE, I, ILIKomparator, zbrajalo, brojilo, registri, koder/dekoder, pretvara kodaKlasifikacija prema kompleksnostiIndustrijski kontrolni sustav za brojanje i kontrolu pakiranja na pokretnoj traci (ukljuuje sve gore navedene logike funkcije)1850 George Boole: postaviti i rijeiti problem (logiki) kako se ini u klasinoj algebri Booleova algebraPrimjene u dizajnu i analizi logikih sustava