Hardware Design - Keller, Jörg; Paul, Wolfgang J.
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Dieses Lehrbuch beschäftigt sich in mathematisch präziser Weise mit einem ganz und gar praktischen Thema, nämlich dem Entwurf digitaler Hardware. Neben einer Diskussion der mathematischen Grundbegriffe werden die notwendigen theoretischen Grundlagen behandelt. Schließlich wird dann das vollständige Design eines einfachen Rechners entwickelt.
Dieses Hochschullehrbuch behandelt in mathematisch präziser Weise den Entwurf digitaler Hardware. Kapitel eins enthält eine Diskussion mathematischer Grundbegriffe. In den Kapiteln zwei bis vier werden die notwendigen theoretischen Grundlagen über
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Produktbeschreibung
Dieses Lehrbuch beschäftigt sich in mathematisch präziser Weise mit einem ganz und gar praktischen Thema, nämlich dem Entwurf digitaler Hardware. Neben einer Diskussion der mathematischen Grundbegriffe werden die notwendigen theoretischen Grundlagen behandelt. Schließlich wird dann das vollständige Design eines einfachen Rechners entwickelt.
Dieses Hochschullehrbuch behandelt in mathematisch präziser Weise den Entwurf digitaler Hardware. Kapitel eins enthält eine Diskussion mathematischer Grundbegriffe. In den Kapiteln zwei bis vier werden die notwendigen theoretischen Grundlagen über Boolesche Ausdrücke, Schaltkreiskomplexität und Rechnerarithmetik behandelt. Der Übergang von der abstrakten Schaltkreistheorie zum Entwurf konkreter Schaltungen findetnahtlos in Kapitel fünf statt, wo aus den Verzögerungszeiten von Gattern das zeitliche Verhalten von Flipflops und anderen Speicherbausteinen abgeleitet wird. Kapitel sechs enthält dann das vollständige Design eines einfachen Rechners. Zahlreiche Wissenschaftler, die heute in der Industrie Prozessoren designen, wurden nach diesem bewährten Buch ausgebildet.
  • Produktdetails
  • Teubner-Texte zur Informatik
  • Verlag: Vieweg+Teubner
  • 3., durchges. Aufl.
  • Seitenzahl: 404
  • Erscheinungstermin: 15. März 2005
  • Deutsch
  • Abmessung: 240mm x 170mm x 21mm
  • Gewicht: 642g
  • ISBN-13: 9783519230472
  • ISBN-10: 351923047X
  • Artikelnr.: 06184752
Autorenporträt
Prof. Dr. Jörg Keller, FernUniversität-GH Hagen
Prof. Dr. Wolfgang J. Paul, Universität des Saarlandes
Inhaltsangabe
1 Mathematische Grundlagen.- 1.1 Über Gott und die Welt.- 1.2 Elementare Konzepte.- 1.2.1 Natürliche Zahlen.- 1.2.2 Induktion.- 1.2.3 Variablen und der naive Mengenbegriff.- 1.2.4 Funktionen und Relationen.- 1.2.5 Zeichenreihen.- 1.2.6 Zeichensätze.- 1.3 Rechnen.- 1.3.1 Vollständig geklammerte Ausdrücke.- 1.3.2 Auswertung von Ausdrücken.- 1.3.3 Identitäten.- 1.3.4 Unvollständig geklammerte Ausdrücke.- 1.4 Zahlen.- 1.4.1 Ganze Zahlen, rationale Zahlen, reelle Zahlen.- 1.4.2 Zahlendarstellungen.- 1.4.3 Abzählbarkeit.- 1.5 Formale Logik.- 1.5.1 Prädikate.- 1.5.2 Formale Fassung des Mengenkonzepts.- 1.5.3 Beweissysteme.- 1.6 Übungen.- 2 Boole'sche Ausdrücke.- 2.1 Mächtigkeit endlicher Mengen.- 2.2 Rechnen mit Boole'schen Ausdrücken.- 2.2.1 Vollständig geklammerte Ausdrücke.- 2.2.2 Einsetzungen.- 2.2.3 Identitäten und Ungleichungen.- 2.2.4 Lösen von Gleichungen.- 2.2.5 Der Darstellungssatz.- 2.3 Kosten von Ausdrücken.- 2.3.1 Definitionen.- 2.3.2 Allgemeine Schranken.- 2.4 Polynome und Resolution.- 2.4.1 Polynome und Primimplikanten.- 2.4.2 Das Verfahren von Quine-McCluskey.- 2.4.3 Monome und n-Würfel.- 2.4.4 Bestimmung von Minimalpolynomen.- 2.4.5 Nullstellen und Erfüllbarkeit.- 2.4.6 Erfüllbarkeit von konjunktiven Normalformen.- 2.4.7 Resolutionsbeweise.- 2.5 Übungen.- 3 Schaltkreise.- 3.1 Gerichtete Graphen und Schaltkreise.- 3.1.1 Gerichtete Graphen.- 3.1.2 Gatter.- 3.1.3 Schaltkreise.- 3.2 Rechnen mit Schaltkreisen.- 3.2.1 Einsetzungen.- 3.2.2 Identitäten und berechnete Funktionen.- 3.2.3 Anfangsschaltkreise.- 3.3 Darstellungssatz.- 3.4 Schaltkreiskomplexität.- 3.4.1 Komplexitätsmaße.- 3.4.2 Assoziativität und balancierte Bäume.- 3.5 Schaltkreise und Boole'sche Ausdrücke.- 3.5.1 Subfunktionen.- 3.5.2 Das Kriterium von Neciporuk.- 3.5.3 Selektoren.- 3.5.4 Funktionen mit vielen Subfunktionen.- 3.6 Übungen.- 4 Arithmetik.- 4.1 Zahlendarstellungen.- 4.1.1 Stellenwertsysteme.- 4.1.2 Binärzahlen.- 4.1.3 2's-Complement-Darstellung.- 4.2 Addierer.- 4.2.1 Halb- und Volladdierer.- 4.2.2 Carry-Chain Addierer.- 4.2.3 Incrementer.- 4.2.4 Conditional-Sum Addierer.- 4.2.5 Carry-Lookahead Addierer.- 4.3 Subtraktion.- 4.3.1 Addition von 2's-Complement-Zahlen.- 4.3.2 Addierer und Subtrahierer.- 4.4 Multiplizierer.- 4.4.1 Multiplikation nach der Schulmethode.- 4.4.2 Wallace-Tree Multiplizierer.- 4.4.3 Multiplikation nach Karatsuba und Ofman.- 4.5 Aufbau von Arithmetikeinheiten.- 4.5.1 Bit Slice Designs.- 4.6 Übungen.- 5 Speicher und Tristate-Bausteine.- 5.1 Physikalische Eigenschaften von Gattern.- 5.1.1 Logische und physikalische Signale.- 5.1.2 Fanout.- 5.1.3 Verzögerungszeiten.- 5.1.4 Transferfunktionen.- 5.1.5 Kapazitive Last.- 5.1.6 Worst Case Timing-Analyse.- 5.1.7 Spikefreies Umschalten von Gattern.- 5.2 Flipflops.- 5.2.1 R/S-Flipflop.- 5.2.2 D-Lateh.- 5.2.3 D-Flipflop.- 5.3 Bausteine mit Flipflops.- 5.3.1 Register.- 5.3.2 Zähler.- 5.4 Statischer Speicher.- 5.4.1 Mehrfaches OR.- 5.4.2 Treiberbäume.- 5.4.3 Dekodierer.- 5.4.4 Aufbau eines statischen Speichers.- 5.5 Tristate-Treiber, Busse und Pipelines.- 5.5.1 Speicher und Bus Contention.- 5.5.2 Wired OR.- 5.6 Übungen.- 6 Ein einfacher Rechner.- 6.1 Die abstrakte RESA-Maschine.- 6.1.1 Load und Store.- 6.1.2 Compute Befehle.- 6.1.3 Immediate Befehle.- 6.1.4 Indexregister.- 6.1.5 Sprungbefehle.- 6.2 Instruktionssatz.- 6.2.1 Instruktionsformate.- 6.2.2 Load Befehle.- 6.2.3 Store Befehle.- 6.2.4 Compute Befehle.- 6.2.5 Sprungbefehle.- 6.2.6 Erzeugung großer Konstanten und Shifts.- 6.2.7 Selbstmodifikation und von Neumann-Architektur.- 6.2.8 Sign Extension.- 6.3 Datenpfade.- 6.4 Idealisierte Timing-Diagramme.- 6.5 PLAs, PROMs und PALs.- 6.5.1 PLAs.- 6.5.2 PROMs und EPROMs.- 6.5.3 PALs.- 6.5.4 PALASM.- 6.6 Kontrollogik.- 6.6.1 Clock- und Phasensignale.- 6.6.2 Clocksignale.- 6.6.3 Output enable Signale.- 6.6.4 Kontrolle der ALU und Sign-Extension.- 6.6.5 Laden des Befehlszählers.- 6.6.6 Asynchrone Signale und Reset.- 6.6.7 Ansteuerung des Speichers.- 6.7 Exak