Entwurf Und Diagnose Komplexer Digitaler Systeme

ISBN-13: 9783709194980 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 270 str.

R. Reinert

Opis

Durch die Fortschritte der elektronischen Technologie (VergroBerung des Integrationsgra des, Verkiirzung der Schaltzeit, Entwicklung neuer Elemente, Reduzierung der Kosten) erobert sich die Digitaltechnik standig neue' Bereiche in Technik und Wirtschaft. Dabei besitzen selbst iiuBerlich kleine Geriite eine logische Kompliziertheit, die urspriinglich nur in wenfgen speziellen Fiillen erreicht wurde. lmmer mehr Fachleute, die zudem sehr oft von teilweise recht unterschiedlichen Fachgebieten zur Digitaltechnik iibergehen, sehen sich folglich einem schwieriger gewordenen Entwurfsproblem gegeniiber. Das erfordert ein entsprechend gefiichertes Literaturangebot, welches alle technologlschen, logisch strukturellen und anwendungstechnischen Probleme (mikroelektronischer) digitaler Systeme iiberdeckt und es allen gestattet, die sich von Berufs wegen oder aus Interesse mit dies em Fachgebiet beschiiftigen, entsprechende Kenntnisse zu erwerben. Demgegeniiber steht - nach meinen Erfahrungen - die Tatsache, daB zwar der technolo gische und anwendungstechnische Bereich in der Literatur im wesentlichen gut widerge spiegel wird, daB aber spezieU die logisch-strukturelle Betrachtung mit den Clamit veroun denen Entwurfsproblemen in der Literatur nicht im erforderlichen MaB repriisentiert wird. Dies gilt insbesondere fUr die hoheren Systemebenen, fiir die die elementaren klassischen Grundlagen wie Schaltalgebra und Automatentheorie allein nicht mehr ausreichen. Dies wurde unter anderem deutlich, als ich den Stoff einer Vorlesung "Rechnerentwurf' an der Sektion Informationstechnik der Technischen Universitiit Dresden mit entsprechenden Lite raturangaben untermauern und ergiinzen wollte."

Spis treści

1. Einleitung.- 2. Einige Grundlagen digitaler Systeme.- 2.1. Symboldarstellung in Systemen.- 2.2. Symbolverarbeitung in digitalen Systemen.- 2.3. Symbolspeicherung in digitalen Systemen.- 2.4. Zeitverhalten digitaler Schaltungen.- 3. Besonderheiten komplexer digitaler Systeme und ihres Entwurfs.- 3.1. Charakteristik komplexer digitaler Systeme.- 3.2. Probleme des Entwurfs komplexer Systeme.- 4. Hierarchische Betrachtung komplexer Systeme.- 4.1. Blockkonzept.- 4.2. Systemdarstellungen.- 4.2.1. Grundlagen.- 4.2.2. Strukturelle Beschreibung.- 4.2.2.1. Matrixdarstellung.- 4.2.2.2. Listendarstellung.- 4.2.2.3. Formalisierte Sprachen.- 4.2.3. Funktionelle Beschreibung.- 4.2.3.1. Allgemeines.- 4.2.3.2. Wertetabelle.- 4.2.3.3, Analytische Beschreibung.- 4.2.3.4. Verwendung von formalisierten Sprachen.- 4.2.3.5. Zustandsgraph (Automatengraph).- 4.2.3.6. Ablaufgraphen.- 4.2.3.7. Ablaufgraphen-Sprache.- 4.2.3.8. Petri-Netze.- 4.3. Hierarchisch angewandte Sprachbeschreibung.- 4.3.1. Blockschachtelung.- 4.3.2. Schachtelung von Graphen.- 5. Entwurfsprozeß.- 5.1. Allgemeines zum Entwicklungsablauf.- 5.2. Überblick über den Entwurfsprozeß.- 5.2.1. Aufgabe.- 5.2.2. Nebenbedingungen.- 5.2.3. Hauptschritte des Entwurfsprozesses.- 5.2.4. Hierarchischer Entwurfsprozeß.- 5.3. Dekomposition und Strukturierung.- 5.3.1. Grundlagen der Dekomposition.- 5.3.2. Praktische Dekomposition.- 5.3.3. Strukturierung.- 5.3.4. Wichtige Strukturierungslösungen.- 5.3.4.1. Register.- 5.3.4.2. Schieberegister.- 5.3.4.3. Kombinatorische Elemente.- 5.3.4.4. Speicher.- 5.3.4.4.1. Allgemeines.- 5.3.4.4.2. Wahlfrei adressierbare Speicher.- 5.3.4.4.3. Seriell adressierbare Speicher.- 5.3.4.4.4. Assoziativspeicher.- 5.3.4.4.5. Verschränkte Speicher.- 5.3.4.4.6. Pufferspeicher.- 5.3.4.5. Pipeline-Struktur.- 5.3.4.6. Steuerwerke.- 5.3.4.6.1. Allgemeines.- 5.3.4.6.2. Folgesteuerung.- 5.3.4.6.3. Mikroprogrammsteuerung.- 5.3.4.7. Schaltkreise.- 5.3.4.8. Signalübertragung.- 5.3.4.8.1. Allgemeines.- 5.3.4.8.2. Serielle und parallele Übertragung.- 5.3.4.8.3. Gerichtete und ungerichtete Verbindungen.- 5.3.4.8.4. Synchrone und asynchrone Übertragung.- 5.4. Entwurfs- und Organisationsmethoden.- 5.5. Entwurfsetappen.- 5.5.1. Überblick.- 5.5.2. Systemstudie.- 5.5.3. Konzeptions- und Planungsphase.- 5.5.4. Architekturentwurf.- 5.5.4.1. Äußere Architektur.- 5.5.4.1.1. Grundlagen.- 5.5.4.1.2. Wahl der äußeren Architektur.- 5.5.4.1.3. Architekturprinzipien.- 5.5.4.2. Systeminnenarchitektur.- 5.5.4.2.1. Prinzipielles.- 5.5.4.2.2. Leistungsbetrachtungen.- 5.5.4.2.3. Strukturelle Lösung.- 5.5.4.3. Weiterentwicklung der klassischen Architektur.- 5.5.5. Blocksynthese.- 5.5.6. Register-Transfer-Entwurf.- 5.5.7. Logischer Detailentwurf.- 5.5.8. Technischer Entwurf.- 5.6. Entwurfsüberprüfung.- 5.6.1. Grundlagen.- 5.6.2. Hierarchische Blocksimulation.- 5.6.3. Spezielle Formen der Simulation.- 5.6.4. Spezielle Anwendungen der hierarchischen Blocksimulation.- 6. Diagnoseentwurf.- 6.1. Aufgabe und Besonderheiten.- 6.2. Allgemeine Grundlagen des Diagnoseentwurfs.- 6.2.1. Überblick.- 6.2.2. Fehler und Fehlermodelle.- 6.2.3. Prüfung.- 6.2.3.1. Allgemeines.- 6.2.3.2. Fehlererkennungsschaltungen (On-line-Fehlererkennung).- 6.2.3.3. Fehlererkennungsexperimente (Tests, Off-line-Fehlererkennung).- 6.2.3.3.1. Grundlagen.- 6.2.3.3.2. Testdatengenerierung.- 6.2.3.3.3. Testauswertung.- 6.2.4. Fehlerlokalisierung.- 6.2.4.1. Allgemeines.- 6.2.4.2. Fehlerkatalog.- 6.2.4.3. Signalverfolgung.- 6.2.4.4. Bewertung der Fehlerlokalisierung.- 6.2.5. Zuverlässigkeit.- 6.2.5.1. Grundlagen.- 6.2.5.2. Zuverlässigkeit zusammengesetzter Systeme.- 6.2.5.3. Redundante Systeme.- 6.3. Methodik des Diagnoseentwurfs.- 6.3.1. Bewertung der Fehlermaßnahmen.- 6.3.2. Ablauf des Diagnoseentwurfs.- 6.3.3. Zuverlässigkeitsverbesserung.- 6.3.4. Verbesserung von Prüfbarkeit und Lokalisierbarkeit.- 7. Entwurf eines Beispielsystems.- 7.1. Vorbemerkung.- 7.2. Systemstudie.- 7.3. Konzeption und Planung.- 7.4. Architekturentwurf.- 7.4.1. Allgemeines.- 7.4.2. Datentypen und -formate, Befehlsformat.- 7.4.3. Befehlssatz.- 7.4.4. Ergänzende Bemerkungen zum Architekturentwurf.- 7.5. Leistungsbetrachtungen.- 7.6. Innenarchitektur.- 7.7. Register-Transfer-Struktur.- 7.8. Mikroprogrammsteuerwerk.- 7.9. Abschließende Bemerkungen.