Digitaltechnik und digitale Systeme

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Die 5. Auflage des Lehrbuchs bietet umfassenden Stoff für eine zweisemestrige Vorlesung zu den Grundlagen der Digitaltechnik und dem Entwurf digitaler Systeme. Ein bewährtes Konzept führt schrittweise in die Grundkonzepte und die wesentlichen Elemente der Hardwarebeschreibungssprache VHDL ein. Durch Simulationen und Analysen von FPGA-Hardwareimplementierungen wird das Verständnis für VHDL systematisch vertieft. Der Lehrstoff erstreckt sich von der Boole'schen Algebra und Zahlensystemen über kombinatorische Logikschaltungen bis hin zu sequenziell operierenden Zustandsautomaten. Einführende Abschnitte zur VHDL-Simulation und FPGA-Implementierung mit Vivado sind enthalten, während der Anhang eine Einführung in den Simulator ModelSim bietet. Weiterführende Kapitel behandeln den Entwurf digitaler Systeme nach dem Prinzip der Register-Transfer-Logik, mit einem Fokus auf Timing-Analysen und die Synchronisation digitaler Teilsysteme. Zudem wird die Analyse und Optimierung des FPGA-Ressourcenverbrauchs behandelt, wobei vertiefte Kenntnisse zur Nutzung von Vivado vermittelt werden. Die VHDL-Modellierung von ROM- und RAM-Speichern sowie Abschnitte zu (C)PLD- und FPGA-Hardware runden den Lehrstoff ab. Der didaktische Aufbau unterstützt den Lernprozess durch Lernziele, grafische und tabellarische Übersichten sowie vertiefende Beispiele. Eine Vielzahl von Übungsaufgaben mit Musterlösungen ermöglicht die Lernkontrolle, und Hinweise zur