Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Projektowanie wiarygodnych systemów cyfrowych
Koordynator przedmiotu:
prof. dr hab inż. Andrzekj Kraśniewski
Status przedmiotu:
Fakultatywny ograniczonego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Telekomunikacja
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne - zaawansowane
Kod przedmiotu:
PWSC
Semestr nominalny:
4 / rok ak. 2018/2019
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Bilans nakładu pracy przeciętnego studenta wygląda następująco: - udział w wykładach: 15 x 2 godz. = 30 godz., - przygotowanie do kolejnych wykładów i realizacji projektu (przejrzenie materiałów z wykładu i dodatkowej literatury, próba rozwiązania miniproblemów sformułowanych na wykładzie): 5 godz. - udział w konsultacjach związanych z realizacją projektu: 2 godz. + 3 x 1 godz. = 5 godz. (zakładamy, że student korzysta z 2-godz. konsultacji dotyczących zainstalowania, uruchomienia i korzystania z oprogramowania wspomagającego projektowanie, a ponadto z „regularnych” konsultacji 3 razy w semestrze), - realizacja zadań projektowych: 45 godz. (obejmuje także zainstalowanie oprogramowania i opanowanie umiejętności wykorzystania go do realizacji projektu oraz przygotowanie kolejnych sprawozdań), - przygotowanie do kolokwium (rozwiązanie zadań przedkolokwialnych, udział w konsultacjach przedkolokwialnych): 8 godz. + 2 godz. = 10 godz. - przygotowanie do egzaminu (rozwiązanie zadań przedegzaminacyjnych, udział w konsultacjach przedegzaminacyjnych) oraz obecność na egzaminie: 10 godz. + 2 godz. + 3 godz. = 15 godz. (pomijamy ew. egzamin ustny) Łączny nakład pracy studenta wynosi zatem: 30 + 5 + 5 + 45 + 10 + 15 = 118 godz., co odpowiada ok. 4 punktom ECTS.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
nakład pracy związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich wynosi 30 + 5 + 2 + 2 + 3 = 42 godz., co odpowiada ok. 1.5 punktom ECTS (jeśli nie dopuszczamy wartości ułamkowych, to należy przyjąć 1 lub 2 punkty ECTS),
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
nakład pracy związany z zajęciami o charakterze praktycznym wynosi 5 + 45 = 50 godz., co odpowiada ok. 2 punktom ECTS
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
brak
Limit liczby studentów:
60
Cel przedmiotu:
- ukształtowanie wśród studentów zrozumienia konieczności zapewnienia wysokiej wiarygodności systemu cyfrowego - zapoznanie studentów z podstawowymi technikami zwiększania wiarygodności działania układów i systemów cyfrowych - ukształtowanie podstawowych umiejętności w zakresie projektowania układów i systemów cyfrowych o podwyższonej wiarygodności, a w szczególności układów łatwo i samotestowalnych oraz układów/systemów tolerujących uszkodzenia
Treści kształcenia:
WYKŁAD Wiarygodność systemów cyfrowych; atrybuty wiarygodności (niezawodność, bezpieczeństwo działania, zabezpieczenie przed nieuprawnionym użyciem, dostępność, testowalność, łatwość utrzymania). Przyczyny niesprawności systemu; uszkodzenia a błędy. Metody zapewniania wiarygodności. Testowanie systemów cyfrowych – podstawowe czynności: modelowanie uszkodzeń, wyznaczanie testów, ocena jakości testowania. Wyznaczanie zbioru testów. Miary testowalności. Testowanie układów sekwencyjnych a testowanie układów kombinacyjnych. Ewolucja klasycznych metod testowania – testowanie funkcjonalne, testowanie losowe, testowanie uszkodzeń opóźnieniowych. Testowanie układów a testowanie systemu. Projektowanie i synteza układów łatwo testowalnych (design for testability, synthesis for testability). Technika ścieżki przesuwającej (ścieżki sterująco-obserwacyjnej). Podstawowe elementy układów samotestowalnych: generatory i kompaktory oparte na rejestrach przesuwających ze sprzężeniem zwrotnym i automatach komórkowych - teoria i projektowanie. Techniki samotestowania; sterowanie przebiegiem samotestowania. Testowanie i samotestowanie układów realizowanych w strukturach programowalnych. Tolerowanie uszkodzeń w systemach cyfrowych. Podstawowe typy systemów - systemy z redundancją sprzętową, programową, informacyjną i czasową. Wyznaczanie parametrów charakteryzujących wiarygodność. Układy z samokontrolą działania. Przykładowe rozwiązania – mechanizmy testowania i tolerowania uszkodzeń w jednostkach sterujących systemów komutacyjnych AT&T ESS. Wybrane aspekty projektowania układów realizujących algorytmy kryptograficzne. PROJEKT Realizacja zadania projektowego obejmuje następujące etapy: - zaprojektowanie układu o zadanej funkcji przy użyciu systemu komputerowo-wspomaganego projektowania (Quartus2 i/lub ModelSim-Altera), - analiza testowalności zaprojektowanego układu, - zaproponowanie strategii testowania (samotestowania) układu, opartej na wykorzystaniu zasad projektowania upraszczającego testowanie; - wykonanie projektu układu łatwo testowalnego (samotestowalnego); analiza testowalności - realizacja układu w strukturze FPGA (opcjonalnie).
Metody oceny:
Sprawdzanie założonych efektów kształcenia realizowane jest przez: - ocenę wiedzy i umiejętności związanych z realizacją zadań projektowych – ocenę sprawozdań z realizacji projektu (poszczególnych zadań projektowych), - ocenę wiedzy i umiejętności wykazanych na kolokwium i egzaminie pisemnym o charakterze problemowym (na kolokwium i egzaminie student może korzystać z dowolnych materiałów dydaktycznych oraz komputera) oraz – w przypadkach wątpliwości co do oceny – na egzaminie ustnym - formatywną ocenę związaną z rozwiązaniem zadań przedkolokwialnych i przedegzaminacyjnych, a także z interaktywną forma prowadzenia wykładu Zaliczenie - projekt 40 pkt - kolokwium 20 pkt - egzamin 40 pkt Zaliczenie - co najmniej 50 pkt, w tym co najmniej 24 pkt na kolokwium i egzaminie.
Egzamin:
tak
Literatura:
- M. L. Bushnell, V. D. Agrawal, Essentials of Electronic Testing for Digital, Memory and Mixed-Signal VLSI Circuits, Kluwer Academic Publ., 2000. - N. K. Jha and S. Gupta, Testing of Digital Systems, Cambridge University Press, 2003. - J. Sosnowski, Testowanie i niezawodność systemów cyfrowych, EXIT, 2005. - Ch. Stroud, A Designer’s Guide to Built-In Self-Test, Kluwer Academic Publ., 2002. - I. Koren, C. M. Krishna, Fault-Tolerant Systems, Elsevier, 2007. - artykuły z czasopism i materiałów konferencyjnych.
Witryna www przedmiotu:
http://cygnus.tele.pw.edu.pl/~andrzej/PWSC/pwsc_inf.htm
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka PWSC_W01
zna zagrożenia z związane z występowaniem czynników ograniczających wiarygodność systemu cyfrowego oraz wskazać w cyklu życia systemu cyfrowego działania prowadzące do zwiększenia jego wiarygodności
Weryfikacja: egz. - cz. ustna
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W15
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WK
Charakterystyka PWSC_W02
zna metody wyznaczania zbioru testów dla prostego układu kombinacyjnego i sekwencyjnego w oparciu o model strukturalny i funkcjonalny, a także metody oceny jakości tego zbioru testów w sposób analityczny oraz z wykorzystaniem narzędzi CAD
Weryfikacja: kolokwium, egz. - cz. pisemna, projekt (zad.1.2)
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W04, K_W05, K_W10, K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG
Charakterystyka PWSC_W03
zna metody oceny testowalności (sterowalności i obserwowalności) układu cyfrowego
Weryfikacja: kolokwium, egz. - cz. pisemna, projekt (zad.1.3 i 1.4)
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W04, K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG
Charakterystyka PWSC_W04
zna ograniczenia klasycznych metod testowania układów i systemów cyfrowych oraz kierunki/metody ich przezwyciężania
Weryfikacja: egz. - cz. ustna
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W13
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG, III.P7S_WG.o
Charakterystyka PWSC_W05
zna metody projektowania układów łatwo testowalnych (lub samotestowalnych) oraz analizy ich działania w przypadku wystąpienia uszkodzeń
Weryfikacja: egz. - cz. pisemna, projekt (zad.2.1, 2.2, 2.3)
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W05, K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG
Charakterystyka PWSC_W06
zna podstawowe struktury systemów z redundancją sprzętową oraz metody wyznaczania wartości parametrów charakteryzujących wiarygodność tych systemów
Weryfikacja: egz. - cz. pisemna
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W05, K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG
Charakterystyka PWSC_W07
zna metody projektowania układ ówrealizujących zabezpieczenie kodowe informacji przesyłanych w systemie cyfrowym oraz układów z samokontrolą działania
Weryfikacja: egz. - cz. pisemna
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W05, K_W10, K_W13
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG, III.P7S_WG.o

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka PWSC_U01
wyznaczyć zbiór testów dla prostego układu kombinacyjnego i sekwencyjnego w oparciu o model strukturalny i funkcjonalny, a także ocenić jakość tego zbioru testów w sposób analityczny oraz z wykorzystaniem narzędzi CAD
Weryfikacja: kolokwium, egz. - cz. pisemna, projekt (zad.1.2)
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U09, K_U10, K_U14
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UW, III.P7S_UW.1.o, III.P7S_UW.3.o
Charakterystyka PWSC_U02
potrafi ocenić testowalność (sterowalność i obserwowalność) układu cyfrowego
Weryfikacja: kolokwium, egz. - cz. pisemna, projekt (zad.1.3 i 1.4)
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U14
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UW, III.P7S_UW.1.o, III.P7S_UW.3.o
Charakterystyka PWSC_U03
potrafi zaprojektować układ łatwo testowalny (lub samotestowalny) oraz dokonać analizy jego działania w przypadku wystąpienia uszkodzeń, stosując właściwą metodę projektowania ułatwiającego testowanie (lub projektowania układów samotestowalnych) oraz odpowiednie narzędzia CAD
Weryfikacja: egz. - cz. pisemna, projekt (zad.2.1, 2.2, 2.3)
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U13, K_U06, K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UW, III.P7S_UW.1.o, III.P7S_UW.3.o, III.P7S_UW.2.o
Charakterystyka PWSC_U04
potrafi zaprojektować układ realizujący zabezpieczenie kodowe informacji przesyłanych w systemie cyfrowym oraz układ z samokontrolą działania
Weryfikacja: egz. - cz. pisemna
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U06, K_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UW, III.P7S_UW.1.o, III.P7S_UW.3.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka PWSC_K01
potrafi pracować indywidualnie i w zespole
Weryfikacja: kolokwium, egzamin, projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Powiązane charakterystyki obszarowe: