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+# Digital #
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+Digital ist ein Simulator für digitale Schaltkreise. Er ist für Lehrzwecke entwickelt worden und
+wird von mir in meinen Vorlesungen eingesetzt.
+Bevor ich mit der Entwicklung von Digital begonnen habe, habe ich [Logisim](www.cburch.com/logisim/) von Carl Burch 
+eingesetzt. Daher rührt die Ähnlichkeit des verwendeten Farbschemas.
+
+Logisim ist ein ganz hervorragendes Werkzeug welches sich beim Einsatz in der Lehre vielfach 
+bewährt hat. Dennoch hat es meiner Meinung nach einige Schwächen, die eine Neuentwicklung rechtfertigen.
+
+## Motivation ##
+
+Im Folgenden möchte ich kurz auf die Punkte eingehen, die mich motiviert haben, eine Neuentwicklung zu 
+starten:
+
+### Einschalten ###
+
+Logisim hat Schwierigkeiten mit dem "Einschalten" einer Schaltung. Ein einfaches Master-Slave Flipflop 
+lässt sich mit Logisim nicht realisieren, da die Schaltung nicht "eingeschaltet" wird, gibt es keine 
+Stabilierungsphase nach dessen Abschluss sich die Schaltung in einem stabilen Zustand befindet. 
+Ein MS-FF lässt sich nur mit einem Reset-Eingang simulieren, und dieser muss auch betätigt werden, um die 
+Schaltung verwenden zu können.
+
+Digital verwendet einen Ansatz, welcher an einen Event-Based Simulator erinnert: Jedes mal, wenn ein 
+Gatter eine Änderung an einem seiner Eingänge erfährt, werden zwar die Eingänge eingelesen, jedoch 
+werden die Ausgänge des Gatters nicht aktualisiert. Erst wenn alle betroffenen Gatter die Änderungen an 
+ihren Eingängen eingelesen haben, werden die Ausgänge aller Gatter aktualisiert. Alle Gatter scheienen 
+vollkommen synchron umzuschalten.
+Während der Einschaltphase, wird jedoch ein anderer Modus verwendet: Alle Gatter lesen ihre Eingänge ein und 
+aktualisieren sofort ihre Ausgänge, dies geschieht Gatter für Gatter in zufälliger Reihenfolge der Gatter, bis es keine 
+Veränderungen mehr gibt und die Schaltung sich stabilisiert hat.
+Auf diese Weise stabiliert sich auch ein Master-Slave Flipflop ohne Probleme, jedoch ist der sich einstellende Zustand 
+nicht definert.
+ 
+Um eine Schaltung in einem definierten Zustand zu starten gibt es ein Reset-Gatter. 
+Dieses Gatter hat einen einzigen Ausgang welcher während der Stabilisierungsphase auf Low gehalten wird und 
+anschließend auf High wechselt.
+
+### Oszillationen ###
+
+In Logisim ist es schwer möglich eine oszillierende Schaltung zu untersuchen. Erkennt Logisim eine Oszillation,
+wird dies zwar angezeigt, es ist aber nicht möglich, die Ursache näher zu untersuchen, bzw. im Detail 
+nachzuvollziehen, wie es zu der Oszillation kommt.
+
+Die simmultane Aktualisierung aller Gatter, welche eine Änderung an einem Ihrer Eingängen erfahren haben, kann auch 
+bei Digital zu einer Oszillation führen. Auch hier wird die Oszillation erkannt, und die Simulation abgebrochen.
+Es gibt jedoch einen "Einzelgattermodus" welcher es erlaubt die Propagation einer Signaländerung Gatter für Gatter 
+auf dem Weg durch die Schaltung zu verfolgen. 
+Auf diese Weise wird visualisiert, wie sich eine Signaländerung "im Kreis bewegt" und so zu der Oszillation führt.  
+
+### Performance ###
+
+Werden komplette Prozessoren simuliert, ist es möglich die Simulation zu berechnen ohne die grafische Anzeige zu aktualisieren.
+Ein einfacher Prozessor (siehe Beispiel) lässt sich so mit 3MHz takten (Intel® Core™ i5-3230M CPU @ 2.60GHz) was auch für
+komplexere Übungen ausreichend ist.
+Es gibt ein Break-Gatter welches einen einzelnen Eingang hat. Wechselt dieser Eingang von low auf high wird dieser 
+schnelle Lauf beendet. Auf diese Weise lässt sich eine Assembler-Anweisung BRK implementieren, womit sich dann Break-Points 
+in Assembler-Programme einfügen lassen.
+
+### Debugging ###
+
+In Logisim gibt es keine geeignete Möglichkeit um ein Assembler-Programm in einem simulierten Prozessor zu debuggen.
+Steht ein Assembler zur Verfügung welcher ein List-File des Source-Codes erzeugt (Code-Adresse gefolgt vom Source-Code)
+kann Digital dieses Listing in einem Trace-Fenster anzeigen, wobei der aktuelle Befehl hervorgehoben ist. 
+So lässt sich im Simulator ein Assembler-Programm im Einzelschrittmodus ausführen.
+
+### Schaltungssynthese ###
+
+Logisim kann Schaltungen aus einer Wahrheitstabelle erzeugen. In Digital ist dies auch möglich. Zudem lassen sich
+mit Digital auch Automaten aus einer geeigneten Zustandsübergangstabelle erzeugen. Dabei kann sowohl das 
+Übergangsschaltnetz als auch ein Ausgangsschaltnetz erzeugt werden. Die  Minimierung der Ausdrücke erfolgt dabei 
+nach dem Verfahren von Quine und McCluskey. 
+
+## Development ##
+
+### How do I get set up? ###
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+* maven is used as a build system
+* So you can simply run `mvn install` to build Digital 
+* With `mvn site` you get a checkstyle, a findbugs and a cobertura code coverage report
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+### Contribution guidelines ###
+
+* If you want to contribute send me just a pull request
+* Don't introduce new checkstyle errors
+* Don't introduce new findbugs errors
+* Try to keep the test coverage high. The target is 80% test coverage at all non GUI components.
+* Until now there are no GUI tests. Try to keep the amount of untested GUI code low.