DIGITAL LOGIC

DIGITAL LOGIC
/
Digital
Logic
Prof. Tadeusz Łuba
Warsaw Information Technology
Warsaw University of Technology
1

Our communication
0 - 22- 825 -1580
luba@tele.pw.edu.pl
The subject homepage is located at:
http://www.zpt.tele.pw.edu.pl
2

Personal communication
Building of Electronics
Nowowiejska 15/19 str.
room. 472/473
5

Organization of our course
Lecture
General Conclusion
Uniform methodology useful for both
information and logic systems
FPGA- and PLA-based synthesis
Boolean function
Classes
40 points
Exam
60 points
Total
100 points
6

1. Ashar P., Devadas S., Newton A. R.: Sequential logic synthesis,
Kluwer Academic
2. Minimization Algorithms for VLSI Synthesis, Kluwer Academic
Publishers, Boston, 1984.
3. Brown F. M.: Boolean Reasoning. The Logic of Boolean Equation,
Kluwer Academic Publishers, 1990.
4. Brzozowski J. A, Seger C-J.: Asynchronous Circuits, Springer Verlag,
New York 1995.
5. Brzozowski J., Łuba T.: Decomposition of Boolean Functions Specified
by Cubes. Journal of Multiple-Valued Logic and Soft Computing.
Vol. 9, pp. 377–417. Old City Publishing, Inc., Philadelphia 2003.
6. De Micheli G.: Synthesis Lala and Optimization Parag.: of Digital Circuits. McGraw-Hill,
New York, 1994. Również tłumaczenie polskie: Synteza i optymalizacja
układów cyfrowych. WNT, Warszawa 1998.
7. Devadas, S.,
Practical
Ghosh, A., and Keutzer,
Digital
K. Logic Synthesis.
Design
McGraw-Hill,
New York, 1994.
8. Gajski D.D.: Principles of digital and design. Testing.
Prentice-Hall International,
New jersey 1997.
9. Hassoun S., Sasao T., Brayton R. (ed.): Logic Synthesis and Verification.
Kluwer Academic Publishers, Prentice-Hall
New York 2002.
10. Iman S., Pedram M.: Logic Synthesis for Low Power VLSI Design, Kluwer
Academic Publishers, 1999. 1996
11. Kamionka-Mikuła H., Małysiak H., Pochopień B.: Układy cyfrowe. Teoria
i przykłady. Wyd. Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego.
Gliwice 2003.
12. Kania D.: Synteza logiczna przeznaczona dla matrycowych struktur
programowalnych typu PAL. Politechnika Śląska. Zeszyty Naukowe.
Nr 1619. Gliwice 2004.
13. Katz R. H.: Contemporary logic design. The Benjamin/Cummings
Publishing Company, Inc., Redwood City, 1994
14. Kohavi Z.: Switching and Finite Automata Theory. Mc-Graw-Hill,
New York, 1978.
15. Kuźmicz W.: Układy ASIC w polskich realiach. Przegląd Telekomunikacyjny
i Wiadomości Telekomunikacyjne, nr 8, pp. 457-460, 1995.
16. Lala P.K.: Practical digital logic design and testing. Prentice-Hall,
New Jersey 1996.
17. Łuba T.(red.), Rawski M., Tomaszewicz P., Zbierzchowski B.: Synteza
układów cyfrowych. WKŁ Warszawa 2003.
18. Łuba T., Zbierzchowski B., Zbysiński P.: Układy reprogramowalne dla
potrzeb telekomunikacji cyfrowej. Przegląd Telekomunikacyjny
i Wiadomości Telekomunikacyjne, nr 5, 2002.
Bibliography
19. Łuba T.: Synteza układów logicznych. Wyższa Szkoła Informatyki
Stosowanej i Zarządzania, Wyd. 2, Warszawa 2001.
20. Łuba T.: Rola i znaczenie syntezy logicznej w technice cyfrowej
układów programowalnych. Elektronika, str. 15 ¸ 19, nr 7-8, 2002.
21. Łuba T., Jasiński K., Zbierzchowski B.: Programowalne układy
przetwarzania sygnałów i informacji - technika cyfrowa
w multimediach i kryptografii, Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości
Telekomunikacyjne, str. 408-418, nr 8-9, 2003.
22. Majewski W., Albicki A.: Algebraiczna teoria automatów. WNT,
Warszawa 1980.
23. Mikołajczak B.: Algebraiczna i strukturalna teoria automatów. PWN,
Warszawa – Łódź 1985.
24. Mulawka J.: Systemy ekspertowe. WNT, Warszawa 1996.
Łuba T.:
25. Mrózek A., Płonka L.: Analiza danych metodą zbiorów
przybliżonych. Zastosowania w ekonomii, medycynie i sterowaniu.
Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, Warszawa 1999.
26. McCluskey E. J.: Logic design principles, with emphasis on testable
semicustom circuits. Prentice-hall International, Inc., New Jersey
1986.
27. Pawlak Z.:Rough Sets. Theoretical Aspects of Reasoning about
Data, Kluwer Academic Publishers, 1999.
28. Roth C. H.: Fundamentals of Logic Design. West Publ. CO., 1985.
29. Salsic Z., Smailagic A.: Digital systems design and prototyping
using field programmable logic. Kluwer Academic Publishers, 1997.
30. Sasao T.: Switching Theory for Logic Synthesis, Kluwer Academic
Publishers, 1999.
31. Sasao T.: Logic Synthesis and Optimization. Kluwer Academic
Publishers,1993.
32. Słowiński R.(ed.): Intelligent Decision Support - Handbook of
Applications and Advances of the Rough Sets Theory, Kluwer
Academic Publishers, Dordrecht 1992.
33. Scholl C.: Functional Decomposition with Application to FPGA
Synthesis. Kluwer Academic Publisher, Boston 2001.
34. Tyszer J.: Układy cyfrowe. Materiały pomocnicze do wykładów.
Wyd. Politechniki Poznańskiej. Poznań 2000.
35. Zieliński C.: Podstawy projektowania układów cyfrowych. PWN,
Warszawa 2003.
36. Zbysiński P., Pasierbiński J.: Układy programowalne – pierwsze
kroki. Wyd. II, Wydawnictwo BTC. Warszawa 2004.
Multi-Level Logic Synthesis
Based on Decomposition.
Microprocessors and
Microsystems, vol. 18, No.
8, pp. 429-437, 1994.
7

Textbooks
8

Digital systems are used extensively
in almost every part of human’s life.
Digital system
4
10

. . . Progress of microelectronic
technology
40 mln. transistors
10 mln. gates
ASIC
11

With such a fast growth, the need for
efficient methods for designing digital
systems is essential and puts very high
demands on the education of computer
science and engineering.
Digital logic is a branch of digital technology
providing foundations for digital systems
design.
12

Design flow
Translation Tools
Logic synthesis
Technology mapping
Million
gates
FPGA
13

1984 (Espresso)
Modern logic synthesis
Progress of technology
Two level
synthesis
Multilevel
synthesis
PLA based
synthesis
1990
Symbolic
minimization
Functional
decomposition
1995
14

Syllabus
1. Boolean Algebra.
2. Combinational circuits. Minimization of Boolean expressions.
3. Computer methods for minimization of Boolean functions. Expansion method.
4. Different ways of implementing Boolean expressions.
5. Reduction of input variables. Decomposition of Boolean functions.
6. Sequential circuits synthesis. State diagram of sequential circuit.
7. State assignment. Excitation tables and functions. State reduction.
8. Asynchronous sequential circuits.
9. Complex digital systems. Algorithmic state machine. Design example:
binary to BCD converter.
10. Modern procedures of logical synthesis.
11. Logical synthesis in the analysis of information systems:
in machine learning and knowledge acquisition algorithms.
15