Bits & pieces - Sven Wehrend

06_priority_encoder_and_decoder

Tue, 23 Dec 2025 00:00:00 +0000

Hallo Leute,

heute wollen wir einen Blick auf kaskadierte Kombinatorik am Beispiel von Prioritätscodierern und -decodierern werfen…. Anschließend werden wir Karnaugh-Diagramme zur Optimierung vorstellen.

Kaskadierte Kombinatorik und Prioritätscodierer

Zunächst einmal: Was ist ein Prioritätscodierer? Und wozu wird er verwendet? Das können wir anhand einer ersten einfachen Liste erklären.

Als Interrupt-Controller zur Priorisierung
Als Codekonverter in einem Flash-ADC.

Die Wahrheitstabelle und die Ableitung

Nr.	I_7	I_6	I_5	I_4	I_3	I_2	I_1	I_0	Y_2	Y_1	Y_0
0	0	0	0	0	0	0	0	0	*	*	*
1	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	2
0	0	0	0	0	0	1	x	0	0	1	3
0	0	0	0	0	1	x	x	0	1	0	4
0	0	0	0	1	x	x	x	0	1	1	5
0	0	0	1	x	x	x	x	1	0	0	6
0	0	1	x	x	x	x	x	1	0	1	7
0	1	x	x	x	x	x	x	1	1	0	8

Karnaugh-Diagramme für Y_2, Y_1 und Y_0

Vorgeschichte - Einführung in die Elektronik

Sat, 23 Jan 2021 00:00:00 +0000

Nach diesem Kapitel kennen Sie alle Grundlagen rund um Elektrizität und einfache Schaltungen mit ohmscher Last…

Vorwort Einführung in die Elektronik

'‘' Als ich gerade dabei war, den Teil über die Umsetzung der Booleschen Algebra zu schreiben, also die grundlegenden Logikgatter, geriet der Schreibprozess schnell außer Kontrolle und ich merkte, dass ich mehr über weniger relevante Themen schrieb, wie die Erklärung grundlegender elektronischer Komponenten und deren Umsetzung auf Silizium, als über den eigentlichen Inhalt. Hier soll nun Platz für diese Exkurse sein. Dies soll keine vollständige Referenz sein, sondern eher eine Ergänzung zur bestehenden Literatur. '‘'

Vorgeschichte: Einführung in die Elektronik – 102

Wed, 21 Jun 2023 00:00:00 +0000

Nach diesem Kapitel kennen Sie alle Grundlagen zu zeitkritischen Bauteilen wie Spulen und Kondensatoren sowie zu einfachen Schaltungen, die diese Bauteile verwenden…

Elektronik 102

Zeitabhängige Bauteile

Nachdem wir im ersten Teil das wichtigste Bauteil, den Widerstand, behandelt und ausführlich beschrieben haben, wollen wir uns nun das nächste wichtige Bauteil ansehen, den Kondensator. Kondensatoren sind ebenfalls passive Bauteile, das heißt, sie verstärken kein Signal.

Elektrostatisches Feld

Wenn wir zwei Metallplatten nebeneinander legen und dazwischen eine dünne Schicht aus einem nichtleitenden Material anbringen, entsteht ein elektrostatisches Feld.

„Einführung in die Elektronik – 103 – Nichtlineare Bauelemente”

Tue, 07 Oct 2025 00:00:00 +0000

Nach diesem Kapitel kennen Sie alle Grundlagen zu Halbleiterbauelementen wie Dioden, Transistoren (BJT sowie MOSFETs) und deren Wirkungen…

Ein nichtlinearer Bauelement ist ein Gerät, dessen Strom-Spannungs-Verhältnis nicht proportional ist. Mit anderen Worten: Der Strom steigt nicht linear mit der angelegten Spannung an.

Beispiele für nichtlineare Bauelemente sind: * Dioden (leiten Strom nur in eine Richtung), * Transistoren (deren Verhalten von internen Halbleiterübergängen abhängt) * und CMOS-Strukturen.

Einführung in die Elektronik – 104 – Verstärkerschaltungen

Tue, 07 Oct 2025 00:00:00 +0000

Nach diesem Kapitel kennen Sie alle Grundlagen zu linearen Bauteilen, integrierten Verstärkern und Operationsverstärkern…

Integrierte NF-Verstärker

Heute werden dringend benötigte elektronische Funktionen wie NF-Verstärker nicht mehr überwiegend aus „diskreten” (von lateinisch discretum = getrennt) Komponenten aufgebaut, sondern durch integrierte Schaltungen (lateinisch integrare = vereinen) ersetzt; umgangssprachlich werden sie als ICs (von englisch integrated circuit) bezeichnet. Besonders verbreitet sind monolithische integrierte Schaltungen (von griechisch monos = eins, griechisch lithos = Stein, Kristall). Hier wird ein einzelner Siliziumwafer mit einer Größe von einem oder wenigen mm² verwendet, um eine Vielzahl von Transistoren, Dioden, Widerständen und Kondensatoren mit kleiner Kapazität unter Verwendung der Planartechnik auf einem einzigen Siliziumwafer unterzubringen, die zusammen eine Gesamtfunktion erfüllen, z. B. die eines kompletten Niederfrequenzverstärkers, Empfängers, Zeitgebers, Computers, Uhren usw. Nur größere Bauteile wie Kondensatoren mit großer Kapazität, Spulen und natürlich die Ausführungsorgane wie Lautsprecher, Digitalanzeigen usw. werden diskret hinzugefügt. Integrierte Schaltungen arbeiten äußerst zuverlässig, da sie es ermöglichen, elektronische Komplexität auf sehr kleinem Raum zu erreichen, was mit diskreten Bauteilen nur schwer zu finanzieren wäre. In einem IC kostet eine Transistorfunktion einen Zehntel Cent. Auch in der Unterhaltungselektronik ersetzen ICs zunehmend diskrete Schaltungen. Integrierte NF-Verstärker bestehen in der Regel im Wesentlichen aus einem Operationsverstärker als Vorverstärker und einer Gegentakt-Endstufe. Eine Besonderheit des Operationsverstärkers ist seine Eingangsstufe, die als Differenzverstärker ausgeführt ist. Daher werden wir zunächst das Prinzip des Differenzverstärkers erläutern, gefolgt von den grundlegenden Eigenschaften des Operationsverstärkers, soweit sie für das Verständnis der integrierten Niederfrequenzverstärkerkomponenten erforderlich sind.

Introduction to Analog-Digital-converters and Digital-Analog-Converters

Tue, 30 Dec 2025 00:00:00 +0000

Die beiden wichtigen Säulen – Digital-Analog-Wandler und Analog-Digital-Wandler

Was wir auf unserer Reise durch die (analoge) Elektronik und die digitale Elektronik noch nicht behandelt haben, sind die Wandlerschaltungen von analog zu digital und umgekehrt – dafür möchten wir zunächst die verschiedenen Begriffe erläutern.

Die Theorie zu analogen Signalen, digitalen Signalen, Abtastung und Quantisierung

Analoge Signale zeichnen sich dadurch aus, dass sie zeitlich und wertmäßig kontinuierlich sind. Der Umwandlungsprozess von analogen Signalen wird oft als Quantisierung bezeichnet.

C++-Einführungskurs

Sat, 14 Mar 2026 00:00:00 +0000

Dieser Kurs bietet eine Einführung in die C++-Programmierung anhand der Entwicklung einer kleinen Audio-/Synthesizer-Anwendung.

Ziel ist es, die Sprache Schritt für Schritt beim Aufbau eines funktionierenden Audiosystems zu erlernen.

Voraussetzungen:

Ein Linux-System (Debian oder Ubuntu empfohlen)
GCC (GNU Compiler Collection)
Das Build-Tool make
Grundlegende Kenntnisse der Befehlszeile
Etwas mathematisches Hintergrundwissen (hilfreich für die Abschnitte zu Audio und Signalverarbeitung)

Windows-Benutzer können den Kurs mithilfe des Windows Subsystem for Linux (WSL) absolvieren.

C++-Einführungskurs

Sat, 14 Mar 2026 00:00:00 +0000

Eine einfache Einführung in C++

Hallo zusammen, diesmal möchte ich eine Reihe über das Programmieren mit C starten. Während Python eine universelle Programmiersprache ist, wird C oft gewählt, wenn man eine genauere Kontrolle über Leistung und Latenz benötigt.

Wir fangen ganz einfach an, indem wir ein kurzes Programm erstellen, das die Grenzen der verschiedenen Datentypen ausgibt. Installiert Microsoft Code, damit ihr eine einfache IDE habt, mit der ihr arbeiten könnt…

C++-Einführungskurs (Qt GUI)

Sat, 14 Mar 2026 00:00:00 +0000

Eine GUI ist eine fantastische Idee … Aber welche soll es sein – SDL, wxWidgets oder Qt?

Die Wahl eines GUI-Frameworks für ein C++-Audio-Projekt ist ein „Fork in the Road“-Moment. Jede dieser Optionen lenkt das Projekt in eine völlig andere architektonische Richtung.

Da dein Kurs derzeit SDL verwendet, ist es der natürliche Favorit. So sieht der Vergleich im Kontext eines Synthesizer-Projekts aus:

SDL (Simple DirectMedia Layer) – Die „Low-Level“-Wahl

C++-Einführungskurs (Teil 2)

Sat, 14 Mar 2026 00:00:00 +0000

Einführung in C++ (Teil 2)

In diesem nächsten Beispiel bzw. Tutorial sehen wir uns ein Programm zur Klangerzeugung (auch bekannt als Synthesizer) an, für das wir die SDL-Bibliothek (Simple Direct Media Library) verwenden. Wir gehen das Programm Zeile für Zeile durch und erklären die verschiedenen Elemente.

Fangen wir an…

Zunächst haben wir die Includes für die SDL-Bibliothek; die Header-Datei werden wir uns später ansehen. Außerdem inkludieren wir cmath für mathematische Funktionen und iostream für Ein- und Ausgabe (in diesem Beispiel jedoch nur für die Ausgabe).

C++-Einführungskurs (Teil 3)

Sat, 14 Mar 2026 00:00:00 +0000

Einführung in C++ (Teil 3)

C++ OOP-Meisterschaft: Die Kraft der Komposition (Has-A)

In der Softwarearchitektur gibt es zwei grundlegende Möglichkeiten, Objekte miteinander zu verbinden: Vererbung (Is-A) und Komposition (Has-A). Während Anfänger oft versuchen, alles durch Vererbung zu lösen („Ein Oszillator ist ein Hüllkurvenmodul“), bevorzugen Profis die Komposition: „Ein Synthesizer hat ein Hüllkurvenmodul.“

1. Warum Komposition?

Stellen Sie sich unseren Synthesizer als modulares Rack vor. Jedes Modul (Oszillator, Hüllkurvenmodul) ist eine eigenständige Klasse. Die SynthEngine fungiert als Chassis, in das diese Module eingesteckt werden.

C++-Einführungskurs (Teil 4)

Sat, 14 Mar 2026 00:00:00 +0000

Von zustandslos zu zustandsbehaftet: Filter & Komposition

In den vorangegangenen Teilen haben wir einen Oszillator gebaut. Er war „zustandslos“ – man gibt ihm eine Phase vor, und er liefert einen Wert. Es ist ihm egal, was vor einer Mikrosekunde passiert ist. Damit Musik jedoch „warm“ oder „organisch“ klingt, brauchen wir Objekte, die über ein Gedächtnis verfügen.

1. DSP allgemein: Das Konzept des Zustands

In der digitalen Signalverarbeitung (DSP) ist ein Filter zustandsbehaftet. Um den aktuellen Ausgangswert zu berechnen, muss ein Filter den vorherigen Ausgangswert kennen.

C++-Einführungskurs (Teil 5)

Sat, 14 Mar 2026 00:00:00 +0000

Mehr als nur eine Note: Polyphonie implementieren

In unseren bisherigen Tutorials war unser Synthesizer darauf beschränkt, jeweils nur eine Note zu spielen. Wenn man eine neue Taste drückte, verschwand der alte Klang einfach. Heute ändern wir das, indem wir Polyphonie implementieren – die Fähigkeit, Akkorde zu spielen und mehrere „Stimmen“ gleichzeitig zu verwalten.

1. Was ist eine „Stimme“?

Im professionellen Synthesizer-Design verwenden wir die Voice-Architektur. Eine „Voice“ ist eine in sich geschlossene Einheit, die alles enthält, was zur Erzeugung eines Klangs benötigt wird: einen Oszillator und eine Hüllkurve.

C++-Einführungskurs (Teil 6)

Sat, 14 Mar 2026 00:00:00 +0000

Einführung in die Themen Datenstrukturen, Algorithmen und Komplexität / Berechenbarkeit in C++

Achtung – dieses Tutorial ist sehr theorielastig – wir werden ein wenig über die Grundlagen von Datenstrukturen, Algorithmen und Komplexität sprechen – all das vor allem im Zusammenhang mit C – also fangen wir mit den Datenstrukturen in C an

Listen, Wörterbücher und Warteschlangen

Wir beginnen mit einigen grundlegenden Datenstrukturen, die wir bereits verwendet haben, ohne tief in die Themen einzusteigen; diese beiden sind std::vector (im Grunde Listen) und std::map (im Grunde Wörterbücher).

C++-Einführungskurs (CMake Zwischenspiel)

Thu, 05 Mar 2026 00:00:00 +0000

Einführung in effiziente Build-Tools für C++-Projekte

Wir erreichen nun einen wichtigen Meilenstein, indem wir von einem Make-basierten Build-Prozess zu einem CMake-basierten Workflow wechseln.

Die traditionelle „Rule of Three“ (die in vielen klassischen Open-Source-Projekten zu finden ist) — ./configure && make && sudo make install — wird nach und nach durch den CMake-Ansatz ersetzt. Dieser moderne Workflow beinhaltet typischerweise das Anlegen eines separaten Build-Verzeichnisses, um den Quellbaum sauber zu halten (sogenannte „Out-of-Source Builds“):

Einführungskurs Elektronik

Sun, 01 Feb 2026 00:00:00 +0000

Electronics 101–104 — Übersicht

Diese Seite bietet einen kurzen Überblick über die Einführungsreihe in die Elektronik.

Electronics 101

electronics 101

Einführung in grundlegende elektrische Konzepte wie Strom, Spannung, Widerstand und einfache Schaltungen.

Electronics 102

electronics 102

Behandelt zeitabhängige Bauelemente wie Kondensatoren und Spulen sowie einfache passive Filter.

Electronics 103

electronics 103

Einführung in nichtlineare Bauelemente wie Dioden und Transistoren sowie deren Einsatz als Schalter und Verstärker.

A short guide to Interrupts

Sat, 03 Jan 2026 00:00:00 +0000

Interrupts – Die Analogie mit der Türklingel

Stellen Sie sich eine Person vor, die ruhig zu Hause sitzt und sich ganz auf das Lesen eines Buches konzentriert. Diese Person steht für die CPU, und das Lesen steht für die normale Ausführung eines Programms. In einer Welt ohne Türklingeln wäre die einzige Möglichkeit, um zu erfahren, ob jemand an der Tür steht, das wiederholte Unterbrechen des Lesens, um zur Tür zu gehen und nachzusehen. Meistens wäre diese Mühe umsonst, weil niemand da ist.

Storytelling and the order of things

Sat, 12 Jul 2025 00:00:00 +0000

Storytelling und die Reihenfolge der Dinge

Hallo Leser,

heute möchte ich mit Ihnen über die (richtige) Reihenfolge der Dinge und ihre Bedeutung sprechen. Als ich meine ersten Blog-Artikel über Elektronik verfasste, stieß ich mehrfach auf dasselbe Hindernis, nämlich die Reihenfolge der Dinge.

Wenn ich versuche, Menschen etwas über eines meiner Lieblingsthemen beizubringen, denke ich fast genauso lange über den pädagogischen Zweck für den Leser nach. Das ist mir vor Jahren passiert, als ich diesen Blog gestartet habe, und seitdem passiert es mir regelmäßig. Für die bestehenden Blog-Beiträge habe ich daher die folgende Reihenfolge festgelegt (beginnend mit linearen Komponenten): (1) Widerstände, dann (2) Kondensatoren und ihre Gegenstücke, die Spulen, und als letzte Gruppe (3) alle nichtlinearen Komponenten. Zu guter Letzt wollen wir integrierte Schaltkreise (IC) besprechen, die aus allen zuvor genannten Komponenten bestehen – mit Ausnahme der Spulen, die sich nur schwer aus Silizium herstellen lassen. Für die nichtlinearen Komponenten werde ich ebenfalls versuchen, eine lehrreiche Reihenfolge zu finden, also beginnen wir hier mit der Diode, dann kommen LEDs und dann (MOSFET-)Transistoren…

How does a CPU work 2? Overview

Sun, 14 May 2023 00:00:00 +0000

== Wie funktioniert eine CPU 2 - Inhaltsverzeichnis

Von kombinatorischer zu sequentieller Logik - Einführung

Einführung in sequentielle Logik

Wir gelangen von rein kombinatorischen Logikschaltungen ohne jegliche Form von Speicher zu sequentiellen Logikschaltungen mit irgendeiner Art von Speicher (meistens Flipflops)

Uhren, Flipflops und Register

Uhren, Flipflops und Register

Wir machen einen Sprung in den Bereich der sequentiellen Logik und führen einige für die sequentielle Logik wichtige Konzepte ein, wie Uhr, Flipflops und Register

11_sequential_logic (de)

Mon, 01 May 2023 00:00:00 +0000

Sequentielle Logik

Ergänzend zur kombinatorischen Logik enthält die sequentielle Logik eine Art Speicher, der das Verhalten zustandsabhängig macht. Wir müssen ihr ein Taktsignal zuführen.

Mealy- und Moore-Automaten (synchron)

In der digitalen Logik gibt es zwei verschiedene Arten von endlichen Automaten. Diese sind:

Der Mealy-Automat, der von der Eingabe und dem Zustand abhängig ist. Der Moore-Automat, der nur vom Zustand abhängig ist

00_combinatorial_logic (de)

Sat, 16 Apr 2022 00:00:00 +0000

(translation 2024-12-29)

Dieser Kurs über digitale Logik ist in zwei große Abschnitte unterteilt:

Kombinatorische Schaltkreise (ohne Speicherelemente)
Sequentielle Schaltkreise (mit Speicherelementen)

Während kombinatorische Schaltkreise aus booleschen Gattern bestehen, die ohne Rückkopplungsfunktion miteinander verbunden sind, besitzen sequentielle Gatter eine Speicherfunktion, die es ihnen ermöglicht, in einen anderen Zustand überzugehen.

Ein kombinatorischer Schaltkreis kann einen Vektor von Eingängen mit einer Breite von n und einen Vektor von Ausgängen mit einer Breite von m haben.

08_RISC-V (de)

Mon, 21 Mar 2022 00:00:00 +0000

Digitales Design trifft auf Computerarchitektur

RISC vs. CISC und die RISC-V-Architektur

Bestehende Prozessortypen können nach ihrem Befehlssatz klassifiziert werden: Computer mit reduziertem Befehlssatz (RISC), Computer mit komplexem Befehlssatz (CISC) und Mischformen. Während Miniprozessoren wie ARM für eingebettete Systeme meist reduzierte Befehlssätze verwenden , sind heutige Workstation- und Server-Architekturen (x86, x86_64) Mischformen aus RISC und CISC. Die Idee eines reduzierten Befehlssatzes besteht darin, große komplexe Anweisungen und mehrere unterschiedliche Adressierungsmodi (wie sie typischerweise in x86-Architekturen verwendet werden) zu vermeiden. Zu den Vorteilen einer RISC-Architektur gehören kürzere Pipelines, die eine schnellere Taktung ermöglichen. RISC-Architekturen folgen einem einfachen Schema: „Abrufen → Dekodieren → Operanden abrufen → Ausführen → Zurückschreiben“ Außerdem haben Anweisungen eine konstante Länge, Speicheroperationen sind von arithmetischen Operationen getrennt, was als Load/Store-Architektur bekannt ist. RISC-V ist ein offener Standard für die Befehlssatzarchitektur (ISA). Der größte Teil dieses Beitrags bezieht sich auf das beliebte Buch „Computer Organization and Design (RISC-V) Edition“ von Hennessey und Patterson.

07_Memory (de)

Sun, 20 Mar 2022 00:00:00 +0000

Speicherorganisation

In diesem Blogbeitrag stellt der Autor die verschiedenen Arten von Halbleiterspeichern vor. Dies ist ein weites Feld, daher besteht das Ziel hier darin, sich auf die wichtigsten zu konzentrieren und die Unterschiede zwischen den verschiedenen Arten herauszuarbeiten.

Die Speicherhierarchie

Da es bei der Datenverarbeitung immer um Leistung geht, werfen wir zunächst einen Blick auf die Speicherhierarchie. Wie Sie in der untenstehenden Pyramide sehen können, ist der Speicher in Schichten angeordnet. Die langsamsten Elemente – auch die mit der höchsten Latenz – befinden sich am unteren Ende dieser Pyramide, während die schnellsten an der Spitze dargestellt werden. Stellen Sie sich vor, Ihr Schreibtisch ist die eigentliche CPU, mit einem aufgeschlagenen Buch vor Ihren Augen. Dies ist das Register. Nun lesen Sie in diesem Buch einen Verweis auf ein anderes Buch in Ihrem Bücherregal. Ihr Bücherregal ist hier der Cache. Der Cache selbst ist wiederum in Schichten unterteilt. Nehmen wir an, L1-Cache ist das Bücherregal in Ihrem Zimmer, L2-Cache das Bücherregal in einem anderen Zimmer und L3-Cache Bücher, die in einer Kiste im selben Zimmer aufbewahrt werden. Wenn Sie nun eine Referenz in Ihrem aktuellen Buch (dem auf Ihrem Schreibtisch) haben, die auf ein Buch verweist, das Sie nicht besitzen, müssen Sie in die öffentliche Bibliothek gehen. Die öffentliche Bibliothek ist Ihr RAM. Die Zugriffszeiten sind sehr hoch. Und nehmen wir an, das Buch, das Sie benötigen, ist auch dort nicht verfügbar und muss aus einer Bibliothek in einer anderen Stadt bestellt werden. Dann kommen Sie auf die unterste Ebene, die Festplattenspeichereinheit.

12_Clocks_flipflops_and_registers (de)

Sat, 12 Mar 2022 00:00:00 +0000

Taktgeber, Flipflops und Register

In diesem Blogbeitrag stellt der Autor mehrere Elemente vor, die zu einem späteren Zeitpunkt benötigt werden .

Register-Transfer-Level benötigt eine Taktquelle

Bisher haben wir nur die kombinatorische Logik kennengelernt, die ohne Taktquelle auskommt – jedes Signal wird nur um die Zeit verzögert, die es für die Übertragung durch den Schaltkreis benötigt. Dies wird als asynchron bezeichnet. Für anspruchsvollere Aufgaben, wie sequentielle Schaltkreise, sind jedoch Register erforderlich, die die Eingangs- und Ausgangssignale speichern, um korrekte Ergebnisse zu erzielen. Dies wird als synchron bezeichnet. Die meisten, wenn nicht sogar alle heutzutage verwendeten Designs sind synchron, da diese weniger komplex sind.

05_ALU (de)

Fri, 11 Mar 2022 00:00:00 +0000

Die ALU, das Schweizer Taschenmesser jeder CPU

Heute möchte der Autor einen wichtigen Teil jeder CPU vorstellen: Die Arithmetisch-Logische-Einheit (ALU), von der wir bereits einige Funktionen kennen, die in den vorherigen Blog-Beiträgen vorgestellt wurden. In diesem Beitrag wollen wir die Lücken systematisch schließen. Zeit für eine kurze Zusammenfassung: Die Logikfunktionen 'und', 'oder', 'nicht' und 'xor' wurden vorgestellt, ebenso wie die arithmetischen Funktionen „add“ und „sub“ für ganze Zahlen. Nun wollen wir die meisten dieser Funktionen in einer Einheit zusammenfassen, der 1-Bit-ALU-Zelle.

04_Signs (de)

Sun, 06 Feb 2022 00:00:00 +0000

Erweiterung des Binärsystems

Während wir im vorherigen Blogbeitrag über Addition die Binärzahlen nur eine Interpretation hatten, erweitern wir das System hier um negative (ganze) Zahlen.

Der einfachste Ansatz, den wir uns vorstellen können, ist die Verwendung des höchstwertigen Bits (MSB) als Vorzeichenbit, wobei „0“ als Vorzeichen „+“ und „1“ als Vorzeichen „-“ interpretiert wird. Wie wir jedoch in der folgenden Berechnung sehen, funktioniert dies nicht wie erwartet:

03_binary_system (de)

Thu, 02 Dec 2021 00:00:00 +0000

Das Binärsystem

Alle Computer, mit denen wir täglich arbeiten, wissen nichts von dem Dezimalsystem, das wir verwenden, basierend auf den zehn Ziffern, die uns zur Verfügung stehen. Alles, was sie wissen, sind die Zustände „an“ und „aus“. Wir bauen einen imaginären Schaltkreis mit einer Stromquelle, einer Kontrollleuchte – hier eine LED (Light Emitting Diode) – und einem Schalter, die Verbindung geschlossen wird, lässt das Licht blinken. Ein ausgeschaltetes Licht zählt als Null und ein eingeschaltetes Licht zählt als Eins. So einfach ist das. Wir schalten das Licht ein und erhalten eine Eins.

02_XOR (de)

Mon, 08 Nov 2021 00:00:00 +0000

(translation 2024-12-29) == XOR

Da es viele wichtige Anwendungen für die Exklusiv-Oder-Operation (XOR) gibt, ist ihr ein eigener Blog-Beitrag gewidmet. Zwei der wichtigsten sind:

XOR-Operationen werden häufig in einem Linear Feedback Shift Register (LFSR) verwendet. LFSR sind ein entscheidender Schritt in Scrambler/Descrambler, die in Sendern/Empfängern verwendet werden
Teil eines Verschlüsselungsalgorithmus
Nicht zuletzt ein wichtiger Bestandteil eines Halbaddierers.

Die Exklusiv-Oder-Operation xor, die auch als Antivalenz bezeichnet wird, wird als A ⊕ B = Q bezeichnet. Ihre Wahrheitstabelle ist unten dargestellt

01_boolean_algebra (de)

Wed, 23 Dec 2020 00:00:00 +0000

(translation 2024-12-29)

Boolesche Algebra und logische Grundgatter

Wir beginnen (die Reise) mit drei sehr grundlegenden logischen Funktionen (oder Operationen), die trotz ihrer Einfachheit bereits gültige Anweisungen einer regulären CPU sind:

NICHT, UND und ODER

Logische Funktionen – auch Operationen genannt, der Autor wird hier beide Begriffe synonym verwenden – können auf verschiedene Weise beschrieben werden. Am häufigsten werden sie implizit als Boolesche Gleichung beschrieben, sie können aber auch explizit in einer Wahrheitstabelle erklärt werden.

How does a CPU work? Overview

Sun, 20 Dec 2020 00:00:00 +0000

== Wie funktioniert eine CPU - Inhaltsverzeichnis

Einführung und Überblick

Einführung und Überblick

Jedes Thema dieses Kurses ist in zwei Teile gegliedert:

Ein Teil über die mathematische Seite der digitalen Logik, idealerweise fast unabhängig von Implementierungsdetails und ein konkreterer Teil, der genau diese Details behandelt. Im konkreten Teil werden wir hauptsächlich die Implementierung auf einer elektrischen Ebene diskutieren, obwohl auch andere Lösungen möglich sind, die auf Fluiddynamik oder optische Gatter basieren. Die meisten Computer und Logikgatter basieren immer noch auf Elektronik und Halbleitertechnologie, und das wird sich auch mit Quantencomputing nicht ändern, das hauptsächlich an die Wahrscheinlichkeitstheorie gebunden ist bzw. diese ergänzt. Mit dem Quantencomputing werden sich jedoch die Grundlagen, die der Autor hier beschreibt, vollständig ändern.

Nr.	I_7	I_6	I_5	I_4	I_3	I_2	I_1	I_0	Y_2	Y_1	Y_0
0	0	0	0	0	0	0	0	0	*	*	*
1	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	2
0	0	0	0	0	0	1	x	0	0	1	3
0	0	0	0	0	1	x	x	0	1	0	4
0	0	0	0	1	x	x	x	0	1	1	5
0	0	0	1	x	x	x	x	1	0	0	6
0	0	1	x	x	x	x	x	1	0	1	7
0	1	x	x	x	x	x	x	1	1	0	8

Nr.	I_7	I_6	I_5	I_4	I_3	I_2	I_1	I_0	Y_2	Y_1	Y_0
0	0	0	0	0	0	0	0	0	*	*	*
1	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	2
0	0	0	0	0	0	1	x	0	0	1	3
0	0	0	0	0	1	x	x	0	1	0	4
0	0	0	0	1	x	x	x	0	1	1	5
0	0	0	1	x	x	x	x	1	0	0	6
0	0	1	x	x	x	x	x	1	0	1	7
0	1	x	x	x	x	x	x	1	1	0	8

Bits & pieces - Sven Wehrend

06_priority_encoder_and_decoder

Kaskadierte Kombinatorik und Prioritätscodierer

Die Wahrheitstabelle und die Ableitung

Karnaugh-Diagramme für Y_2, Y_1 und Y_0

Vorgeschichte - Einführung in die Elektronik

Vorwort Einführung in die Elektronik

Vorgeschichte: Einführung in die Elektronik – 102

Elektronik 102

Zeitabhängige Bauteile

Elektrostatisches Feld

„Einführung in die Elektronik – 103 – Nichtlineare Bauelemente”

Einführung in die Elektronik – 104 – Verstärkerschaltungen

Integrierte NF-Verstärker

Introduction to Analog-Digital-converters and Digital-Analog-Converters

Die beiden wichtigen Säulen – Digital-Analog-Wandler und Analog-Digital-Wandler

Die Theorie zu analogen Signalen, digitalen Signalen, Abtastung und Quantisierung

C++-Einführungskurs

C++-Einführungskurs

Eine einfache Einführung in C++

C++-Einführungskurs (Qt GUI)

Eine GUI ist eine fantastische Idee …​ Aber welche soll es sein – SDL, wxWidgets oder Qt?

C++-Einführungskurs (Teil 2)

Einführung in C++ (Teil 2)

C++-Einführungskurs (Teil 3)

Einführung in C++ (Teil 3)

C++ OOP-Meisterschaft: Die Kraft der Komposition (Has-A)

1. Warum Komposition?

C++-Einführungskurs (Teil 4)

Von zustandslos zu zustandsbehaftet: Filter & Komposition

1. DSP allgemein: Das Konzept des Zustands

C++-Einführungskurs (Teil 5)

Mehr als nur eine Note: Polyphonie implementieren

1. Was ist eine „Stimme“?

C++-Einführungskurs (Teil 6)

Einführung in die Themen Datenstrukturen, Algorithmen und Komplexität / Berechenbarkeit in C++

Listen, Wörterbücher und Warteschlangen

C++-Einführungskurs (CMake Zwischenspiel)

Einführung in effiziente Build-Tools für C++-Projekte

Einführungskurs Elektronik

Electronics 101–104 — Übersicht

Electronics 101

Electronics 102

Electronics 103

A short guide to Interrupts

Interrupts – Die Analogie mit der Türklingel

Storytelling and the order of things

Storytelling und die Reihenfolge der Dinge

How does a CPU work 2? Overview

Von kombinatorischer zu sequentieller Logik - Einführung

Uhren, Flipflops und Register

11_sequential_logic (de)

Sequentielle Logik

Mealy- und Moore-Automaten (synchron)

00_combinatorial_logic (de)

08_RISC-V (de)

Digitales Design trifft auf Computerarchitektur

RISC vs. CISC und die RISC-V-Architektur

07_Memory (de)

Speicherorganisation

Die Speicherhierarchie

12_Clocks_flipflops_and_registers (de)

Taktgeber, Flipflops und Register

Register-Transfer-Level benötigt eine Taktquelle

05_ALU (de)

Die ALU, das Schweizer Taschenmesser jeder CPU

04_Signs (de)

Erweiterung des Binärsystems

03_binary_system (de)

Das Binärsystem

02_XOR (de)

01_boolean_algebra (de)

Boolesche Algebra und logische Grundgatter

How does a CPU work? Overview

Einführung und Überblick

Eine GUI ist eine fantastische Idee … Aber welche soll es sein – SDL, wxWidgets oder Qt?

Nr.	I_7	I_6	I_5	I_4	I_3	I_2	I_1	I_0	Y_2	Y_1	Y_0
0	0	0	0	0	0	0	0	0	*	*	*
1	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	2
0	0	0	0	0	0	1	x	0	0	1	3
0	0	0	0	0	1	x	x	0	1	0	4
0	0	0	0	1	x	x	x	0	1	1	5
0	0	0	1	x	x	x	x	1	0	0	6
0	0	1	x	x	x	x	x	1	0	1	7
0	1	x	x	x	x	x	x	1	1	0	8