PTC-Karta przedmiotu 2012_jk

Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 1 z 1
KARTA PRZEDMIOTU
(pieczęć wydziału)
1. Nazwa przedmiotu: PODSTAWY TECHNIKI CYFROWEJ
2. Kod przedmiotu: PTC
3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2012/2013
4. Forma kształcenia: studia pierwszego stopnia
5. Forma studiów: studia stacjonarne
6. Kierunek studiów:
ELEKTRONIKA I TELEKOMUNIKACJA
(WYDZIAŁ AEiI)
7. Profil studiów: ogólnoakademicki
8. Specjalność:
9. Semestr: 2,3
10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Elektroniki, RAu3
11. Prowadzący przedmiot:
dr inż. Tomasz Garbolino
12. Przynależność do grupy przedmiotów:
13. Status przedmiotu: obowiązkowy
przedmioty wspólne
14. Język prowadzenia zajęć: polski
15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne:
Zakłada się, że przed rozpoczęciem nauki niniejszego przedmiotu student posiada przygotowanie w
zakresie: matematyki (m.in. umiejętność rozwiązywania problemów logiki matematycznej ), podstaw fizyki
(znajomość elementarnych pojęć i praw)
16. Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest przedstawienie podstawowych pojęć oraz metod syntezy i analizy z zakresu układów
cyfrowych kombinacyjnych i sekwencyjnych oraz wyrobienie umiejętności prawidłowego posługiwania się tymi
pojęciami i metodami oraz rozwiązywania odpowiednich zadań i problemów.
17. Efekty kształcenia:1
Nr
W1
W2
W3
W4
U1
1
Opis efektu kształcenia
Zna metody zapisu funkcji kombinacyjnych
i sekwencyjnych
Zna zasady działania podstawowych elementów
logicznych kombinacyjnych i sekwencyjnych
Zna sposoby projektowania i analizy układów
kombinacyjnych
Zna sposoby projektowania i analizy układów
sekwencyjnych
Potrafi zaprojektować, zmontować i uruchomić
nieskomplikowane kombinacyjne układy cyfrowe
Metoda sprawdzenia
efektu kształcenia
Forma
prowadzenia
zajęć
kolokwium i egzamin
wykład i
ćwicz. tab.
wykład i
ćwicz. tab.
wykład i
ćwicz. tab.
wykład i
ćwicz. tab.
laboratorium
kolokwium i egzamin
kolokwium i egzamin
kolokwium i egzamin
wykonanie ćwiczeń
laboratoryjnych
Odniesienie
do efektów
dla kierunku
studiów
K1_W13
K1_W18
K1_W13
K1_W18
K1_W13
K1_W18
K1_W13
K1_W18
K1_U07
K1_U13
K1_U16
K1_U20
należy wskazać ok. 5 – 8 efektów kształcenia
1
Z1-PU7
U2
Potrafi zaprojektować, zmontować i uruchomić
nieskomplikowane sekwencyjne układy cyfrowe
K1
Potrafi pracować w zespole
WYDANIE N1
wykonanie ćwiczeń
laboratoryjnych
laboratorium
wykonanie ćwiczeń
laboratoryjnych
18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin)
laboratorium
W. : 30
Ćw. : 30
Strona 2 z 2
K1_U07
K1_U13
K1_U16
K1_U20
K1_K04
L. : 30
2
Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 3 z 3
19. Treści kształcenia:
Wykład
1. Sygnały cyfrowe; automat skończony; układ logiczny. Pojęcia funkcji logicznej i formuły
boolowskiej. Sposoby zapisu funkcji za pomocą tablicy prawdy.
2. Sposoby zapisu funkcji - hipersześćian; siatka Karnaugha; postać kanoniczna funkcji.
Wybrane metody minimalizacji formuł boolowskich - implikanty (implicenty) proste.
3. Podstawowe funktory logiczne. Systemy funkcjonalnie pełne. Symbole i schematy
logiczne (standard MIL STD 803B). Synteza układów kombinacyjnych AND-OR oraz
OR-AND . Synteza układów TANT przy użyciu bramek NAND albo NOR. Analiza
układu kombinacyjnego - przekształcanie schematu logicznego wg standardu MIL
STD 803B, składanie siatek Karnaugha. Minimalizacja formuł boolowskich funkcji
wielowyjściowych.
4. Synteza układów kombinacyjnych XOR-AND oraz IOR-OR.
5. Synteza układów kombinacyjnych za pomocą tranzystorów CMOS. Układy iteracyjne.
Dynamika układów kombinacyjnych - część 1.
6. Dynamika układów kombinacyjnych – część 2. Proces przejściowy i niebezpieczeństwo
wystąpienia błędu w tym procesie. Hazardy statyczne i dynamiczne. Hazardy
strukturalne i funkcyjne. Wykrywanie, unikanie oraz eliminacja hazardów; metoda
Eichelbergera.
7. Definicja automatu i układu logicznego sekwencyjnego Moore’a i Mealye’go.
Sposoby opisu automatów za pomocą piątki, tablicy przejść - wyjść oraz grafu.
Automaty i układy logiczne asynchroniczne i synchroniczne. Stany stabilne i
niestabilne. Nienormalna i normalna tablica przejść. Synteza statycznych
asynchronicznych układów sekwencyjnych oraz budowa pierwotnych tablic
przejść/wyjść – część 1.
8. Synteza statycznych asynchronicznych układów sekwencyjnych oraz budowa
pierwotnych tablic przejść/wyjść – część 2. Minimalizacja tablic przejść za pomocą grafu
albo tablicy trójkątnej.
9. Kodowanie tablic przejść. Unikanie wyścigów krytycznych przy użyciu metod krawędzi
oraz przekątnych hipersześćianu oraz metody Tracey’ego.
10. Struktury bloku pamięci układów sekwencyjnych. Przerzutniki asynchroniczne sr, d, t, jk
oraz przerzutniki synchroniczne SR, D, T, JK. Właściwości logiczne i dynamiczne
przerzutników oraz hazardy krytyczne. Synteza funkcji wzbudzeń przerzutników.
11. Synteza liczników równoległych, szeregowych, autonomicznych i programowalnych.
Korekcja pracy liczników. Synteza układów generujących przebiegi okresowe. Synteza
nietypowych układów synchronicznych –część 1.
12. Synteza nietypowych układów synchronicznych – część 2. Minimalizacja tablic przejść
za pomocą tablicy trójkątnej. Rejestry liczące: rejestr przesuwający; rejestr
pierścieniowy z krążącą jedynką lub zerem; rejestr z kodem Johnsona; rejestry liniowe.
Korekcja pracy rejestrów liczących.
13. Synteza liczników równoległo – szeregowych.
14. Schematy bramkowe przerzutników asynchronicznych sr, t, jk oraz synchronicznych D,
T, SR i JK o różnych mechanizmach synchronizacji jednostopniowej poziomem albo
zboczem.
15. Schematy bramkowe przerzutników synchronicznych D, T, SR i JK o różnych
mechanizmach synchronizacji dwustopniowej M/S z blokadą albo M/S bez blokady.
Dynamika synchronicznych układów sekwencyjnych.
3
Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 4 z 4
Ćwiczenia tablicowe
1. Algebra Boole'a; udowadnianie tożsamości; zapis formuł boolowskich w oparciu o
schematy stykowe.
2. Zapis funkcji za pomocą tablicy prawdy, siatki Karnaugha, formuł boolowskich
kanonicznych i normalnych. Minimalizacja funkcji: sklejanie mintermów (makstermów)
w implikanty proste (w implicenty proste) oraz metody odrzucania nadmiarowych
implikantów lub implicentów.
3. Systemy funkcjonalnie pełne. Schematy logiczne wg. MIL-STD 803B. Schematy
serwisowe i montażowe. Analiza i synteza.
4. Minimalizacja zespołu funkcji. Faktoryzacja i jej prawa. Realizacja funkcji w oparciu
o różne następujące funkcjonalnie pełne zbiory bramek <OR, AND, NOT>, <AND,
NOT>, <OR, NOT>, <NAND>, <NOR>, <XOR, AND, 1>, <IOR, OR, 0>.
5. Układy iteracyjne.
6. Projektowanie układów kombinacynych bezhazardowych. Przykłady zadań
egzaminacyjnych z układów kombinacyjnych.
7. Automaty asynchroniczne- część 1. Przechodzenie z grafu i wykresu czasowego do
tablicy pierwotnej. Minimalizacja tablicy pierwotnej (graf albo tablica trójkątna).
Minimalna tablica Moor'a i Mealy'ego. Przechodzenie z automatu Moor'a w automat
Mealy'ego i odwrotnie.
8. Automaty asynchroniczne- część 2. Przechodzenie z grafu i wykresu czasowego do
tablicy pierwotnej. Minimalizacja tablicy pierwotnej (graf albo tablica trójkątna).
Minimalna tablica Moor'a i Mealy'ego.
9. Wyścigi krytyczne. Kodowanie stanów automatu asynchronicznego metodą krawędzi i
przekątnych oraz metodą Tracy'ego.
10. Projektowanie schematu logicznego aysnchronicznego układu sekwencyjnego z
blokiem pamięci w postaci pętli oraz w postaci przerzutników sr, jk oraz t.
11. Synteza liczników autonomicznych i programowalnych na bazie przerzutników D, T,
SR oraz JK.
12. Synteza nietypowych układów synchronicznych. Projekt grafu Moor'a lub
Mealy'ego. Minimalna tablica Moor'a oraz Mealy'ego. Synteza funkcji wzbudzeń oraz
funkcji wyjściowych. Rysowanie schematu logicznego. Przechodzenie z automatu
Moor'a w automat Mealy'ego i odwrotnie.
13. Synteza liczników szeregowo-równoległych.
14. Przykłady zadań egzaminacyjnych. Synteza programowalnych rejestrów w oparciu
o identyczne komórki typu przerzutnik D z wielowejściowym multiplekserem lub
przerzutnik D z wieloma wejściami informacyjnymi wyzwalanymi różnymi sygnałami
zegarowymi.
4
Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 5 z 5
Zajęcia laboratoryjne
1. FL - Podstawowe funktory logiczne -realizacja prostych funkcji kombinacyjnych.
2. UK - Kombinacyjne układy wielopoziomowe i wielowyjściowe - proste układy
sterujące (sterowany obiekt symulowany za pomocą programu komputerowego)
3. UW - Kombinacyjne układy wielopoziomowe i wielowyjściowe: układy przetwarzające;
kodery/dekodery; demultipleksery; multipleksery; sumatory; komparatory.
4. UA - Asynchroniczne układy sekwencyjne (sterowany obiekt symulowany za pomocą
programu komputerowego).
5. PP - Proste przerzutniki asynchroniczne i synchroniczne.
6. PZ - Wybrane złożone przerzutniki synchroniczne.
7. DU - Dynamika układów przełączających.
8. US1 - Synchroniczne układy sekwencyjne - tworzenie grafu (ćwiczenie wspomagane
komputerem ).
9. US2 - Synchroniczne układy sekwencyjne - realizacja układowa.
10. WU - Wykrywanie prostych uszkodzeń typu sklejenie.
11. UI - Układy iteracyjne.
12. RE - Rejestry.
13. LI - Liczniki.
20. Egzamin: tak
21. Literatura podstawowa:
1. Rękopis wykładu pt. Podstawy techniki cyfrowej.
2. Andrzej Hławiczka i inni, Laboratorium podstaw techniki cyfrowej, skrypt nr 2458,
Gliwice 2010.
3. Tomasz Garbolino, Andrzej Hławiczka, Józef Kulisz, Tomasz Rudnicki,
Dariusz Stachańczyk, Podstawy Techniki Cyfrowej – Przykłady zadań egzaminacyjnych,
w przygotowaniu, Gliwice, 2012.
4. Morris M. Mano, Charles R. Kime, Podstawy projektowania układów logicznych i
komputerów, WNT, 2007.
5. Wiesław Traczyk, Układy cyfrowe - podstawy teoretyczne i metody syntezy, WNT.
6. Władysław Majewski, Aleksander Albicki, Projektowanie cyfrowych układów
telekomunikacyjnych, WKŁ.
22. Literatura uzupełniająca:
1. Władysław Majewski, Układy logiczne, WNT.
2. Marian Molski, Wstęp do techniki cyfrowej, WKŁ.
3. Jerzy Siwiński, Układy przełączające w automatyce, WNT
5
Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 6 z 6
23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia
Lp.
Forma zajęć
1
Wykład
2
Ćwiczenia
30 / 30
3
Laboratorium
30 / 30
4
Projekt
0/0
5
Seminarium
0/0
6
Inne
5 / 30
Suma godzin
Liczba godzin
kontaktowych / pracy studenta
30 / 10
95 / 100
24. Suma wszystkich godzin: 195
25. Liczba punktów ECTS:2 7
26. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego 3
27. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty) 2
26. Uwagi:
Zatwierdzono:
…………………………….
…………………………………………………
(data i podpis prowadzącego)
(data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/
Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub
dyrektora jednostki międzywydziałowej)
2
1 punkt ECTS – 30 godzin.
6