מערכות ספרתיות ומבנה המחשב מר מרצה כללי להנדסה חפש בקורס

פרק 1 - ייצוג מספרים ▼
הפרק עוסק בייצוג מספרים עשרוניים ובינארים, 4 פעולות אריתמטיות עם מספרים בינאריים חיוביים, המספרים המשלימים וביצוע פעולות עם מספרים בינאריים מכוונים. נושאים נוספים בפרק לפי דרישה הם: קודים בינאריים שונים (קוד BCD, קוד GRAY, קודים משלימים, קודים ממושקלים, קודים ליניארים - המינג, אופן הכתיבה של קוד במשרד ובמקלט ויכולת גילוי ותיקון שגיאות) וייצוג מספרים בשיטת הנקודה הצפה (בפורמט IEEE754).

פרק 2 - אלגברה בוליאנית ופונקציות בוליאניות ▼
הפרק עוסק בתיאור האלגברה הבוליאנית, הגדרות משפטים והוכחות. לאחר מכן יוצג תיאור מקיף של לוגיקה בינארית, שערים לוגיים ופונקציות בוליאניות - כתיבתן, פישוטים בסיסים תוך שימוש בתכונות והמשפטים הבוליאניות, ומימושים לוגים שונים.

פרק 3 - צמצומים ומימושים של פונקציות בוליאניות ▼
בפרק זה נעסוק בטכניקות לפישוט וצמצום פונקציות בוליאניות כגון שיטת המפה ושיטת QM. בנוסף נלמד כיצד לממש פונקציות שונות לפי תכונותיהן באמצעות שערי NOR, NAND ו-XOR.

פרק 4 - לוגיקה צירופית ▼
הפרק עוסק בתכנון וניתוח של מעגלים צירופיים. נלמדים הבלוקים: מחבר חלקי ומלק (Full Adder, Half Adder), מחסר חלקי ומלא (Full Subtractor, Half Subtractor), משווה גודל (Magnitude Comparator), מפענח (Decoder), מקודד (Encoder), בורר (MUX) ומפלג (DMUX).

פרק 5 - מערכים תכנותיים ▼
רכיבי ROM, PROM, EPROM, EEPROM, מערכי PLA ו-PAL. מימוש באמצעות יחידות PROM, שירשור של יחידות PROM זו לזו.

פרק 6 - תזמונים והפרעות במעגלים ספרתיים ▼
שיטות ייצוג של פונקציות מיתוג, תכן לוגי, הפשטה למודל ספרתי, מתחי כניסה ויציאה, זמן זיהום (Contamination Delay), זמן התקדמות (Propagation Delay), זמני עלייה וירידה (Rise Time, Fall Time), סיכונים: סיכון סטטי (Static Hazard), סיכון דינאמי (Dynamic Hazard), מצב פעולה יסודי (Fundamental Mode).

פרק 7 - מבוא ללוגיקה סדרתית ויחידות זכרון ▼
מודל כללי של מערכת סדרתית, הגדרות: מצב נוכחי (Present State), מצב הבא (Next State), משוואות המצב הבא, משוואות מוצא, משוואות עירור, סוגים של מעגלים סדרתיים - סינכרוני ואסינכרוני, רכיבי זיכרון (Flip-Flops, Latches). רכיבים: D-Latch, SR-Latch. רכיבים: SR-FF, D-FF, T-FF, JK-FF. הגדרת שאלות אנליזה וסינתזה, דיאגרמת זמנים, שיקולי תזמון: זמן זיהום, זמן התקדמות, זמן ה-Setup, זמן ה-Hold, משטרי פעולה סטטי ודינאמי.

פרק 8 - מעגלים סדרתיים סינכרוניים ▼
הפרק עוסק בנושאים הבאים עבור מכונות סינכרוניות: מימוש לוגי, משוואות עירור ומוצא, טבלת מצבים/מעברים, כתיבה וקריאה של דיאגרמת מצבים, מודל mealy ו-moore של מכונות מצבים, צמצום מצבים שקולים, משפטי צמצום ושימוש בטבלת גרירה, מעבר מתיאור מילולי של בעיה לכתיבה של דיאגרמה, טבלה, משוואות ומימוש לוגי.

פרק 9 - מעגלים סדרתיים אסינכרוניים ▼
הגדרה של מערכת אסינכרונית, מצבים יציבים ומצבים לא יציבים, מצב פעולה יסודי (Fundamental State), דיאגרמת מצבים, טבלאות מעברים (Transition Table), טבלאות זרימה פרימיטיביות (Primitive Flow Table), טבלת זרימה מצומצמת, צמצום באמצעות מצבים שקולים (Equivalent States) וגרף שקילות, צמצום ע"י מיזוג שורות (Merge Rows) וגרף מיזוג, צמצום ע"י מצבים תואמים (Compatible States) וגרף תאימות, מרוצים קריטיים ולא קריטיים, מחזורים יציבים ולא יציבים, אוסילציות (Buzzers), סיכונים בתפוקה.

פרק 10 - אוגרים ומונים ▼
אוגר מקבילי (Parallel Resister), אוגר הזזה (Shift Register), מונה אדווה (Ripple Counter), מונה סינכרוני (Synchronous Counter), מונה טבעת (Ring Counter), מונה ג'ונסון (Johnson Counter).

פרק 11 - שאלות מסכמות ברמת מבחנים במערכת ספרתיות ▼
הפרק עוסק בשאלות חזרה מסכמות ומגוונות ומטרתו היא לתרגל ולהעשיר את הידיעה והניסיון בנושאי הקורס.

פרק 12 - בניית רכיבים לוגים ▼
יחידת ה-ALU (Arithmetic Logic Unit), אוגרים/מחסניות (Registers) ומקבץ האוגרים של המעבד (Register File).

פרק 13 - האסמבלי של מעבדי ה-MIPS ▼
עיקרון ההפשטה, ה-MIPS (חברה, הגדרה ומדד), מהו ה-ISA ומבנה הארכיטקטורה של מחשבי MIPS32, פקודות מסוגים R-Type, I-Type, J-Type. אוגר האפס, פעולות: add, sub, and, or, sll, srl, sra, lw, sw, beq, bne, j
אוגרים מיוחדים: hi, lo, zero. מבנה זיכרון של מחשב MIPS32. אוגר ה-PC ותפקידו. פקודות על בתים בודדים, פסאודו פקודות: move, li, la, blt.

פרק 14 - המעבד החד-מחזורי (Single-Cycle Processor) ▼
נתיב הנתונים, יחידת בקרה ראשית, יחידת בקרה משנית, 5 שלבי המעבד: Instruction Fetch, Decode, Execute, Memory, Write Back, מימוש פקודות R-Type, מימוש פקודות lw ו-sw, מימוש פקודות beq ו-jump, הערכת זמנים וביצועי מעבד

פרק 15 - המעבד הרב-מחזורי (Multi-Cycle Processor) ▼
פיצול פקודות למספר מחזורי שעון (Multicycle processor): IF, ID, MEM, WB. אוגרים: A, B, IR, MDR, ALUOut. תוספות בחומרה, מימוש יחידת הזכרון באמצעות מערכת FSM, שלבי ביצוע הפקודות של מעבד MIPS רב-מחזורי, מימוש יחידת הבקרה עם ROM ועם PLA.

פרק 16 - מעבד העובד בשיטת הצנרת (Pipeline Processor) ▼
מהי הצנרה (pipeline), אוגרי הצנרת IF/ID, ID/EX, EX/MEM, MEM/WB ושלבים בצנרת, תרשים פעימות שעון רבות (multiple clock cycle pipeline diagram), תרשים פעימת שעון בודדת (single clock cycle pipeline diagram), קווי הבקרה של מעבד הצנרת, סיכונים בצנרת: סיכוני מבנה (structural hazards), סיכוני נתונים (data hazards), סיכוני בקרה (control hazards). פתרונות: עיכוב (stall) והכנסת nop בקוד, יחידת ההעברה (forwarding unit), יחידת איתור סיכונים (Hazard Detection Unit), שיטות חיזוי (Prediction).

פרק 17 - מבנה המחשב והארכיטקטורה

פרק 18 - פקודות מכונה באסמבלי

פרק 19 - פעולות ביטיות והתייחסות לזיכרון

פרק 20 - ייצוג מספרים שלמים בזיכרון ומספרים מסומנים

פרק 21 - תנאים ולולאות

פרק 22 - פרוצדורות

פרק 23 - מוסכמות עבודה בין C לאסמבלי

פרק 24 - מודלים של זיכרון ופויינטר לפונקציה

פרק 25 - ייצוג מספרים ממשיים

פרק 26 - המעבד המתמטי 387

פרק 27 - פסיקות