Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Podstawy techniki cyfrowej
Koordynator przedmiotu:
Cezary ZIELIŃSKI
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Automatyka i Robotyka
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
PTCY
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
124
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2,5 pkt. ECTS (30 godz. wykładu i 30 godz. laboratorium)
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
2.5 pkt. ECTS (30 godz. laboratorium i 30 godz. przygotowania się do ćwiczeń)
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium30h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
brak
Limit liczby studentów:
100
Cel przedmiotu:
- ukształtowanie wśród studentów umiejętności projektowania układów i systemów cyfrowych - zapoznanie studentów z podstawowymi technikami projektowania układów i systemów cyfrowych - zapoznanie studentów z ciągłością rozwoju coraz bardziej złożonych układów cyfrowych poprzez przedstawienie metod ich projektowania na różnych poziomach abstrakcji, zaczynając od struktur składających się z pojedynczych bramek, przechodząc poprzez układy: synchroniczne, asynchroniczne, bloki funkcjonalne, systemy cyfrowe, a kończąc u progu elementarnych architektur komputerów.
Treści kształcenia:
Treść wykładu 1. Organizacja przedmiotu. Cel i zakres przedmiotu, powiązania z innymi przedmiotami. Przykład projektu automatu kombinacyjnego. Przejście od opisu słownego do funkcji booleowskich. NKB. Bramki NOT, AND, OR. Koszt układu. 2. Branki NAND i NOR. . Zestawy funkcjonalnie pełne. Istotność minimalizacji. Kod Graya. Tablice Karnaugh’a. Wartości nieokreślone. Wybrane rozwiązania i ich koszt: APN, KPN, faktoryzacja, zakaz 3. Podstawy automatycznej minimalizacji (metoda Quine’a McCluskey’a). Hazard statyczny i dynamiczny 4. Układy iteracyjne. Bramki XOR. Układy na multiplekserach. 5. Układy na dekoderach. ASIC (struktury nieprogramowalne i programowalne). PLD (PLA, PAL/GAL, PGA). Systemy CAD (ABEL). ROM. 6. Układy sekwencyjne. Układy synchroniczne. Projekt prostego automatu synchronicznego. Przerzutnik D. Automaty zupełne. Równoważność stanów. Automaty Moore’a i Mealy’ego. Minimalizacja liczby stanów automatu zupełnego. Graf stanu. Wykresy czasowe. 7. Automaty niezupełne. Zgodność stanów. Minimalizacja automatów niezupełnych. Przerzutnik JK. 8. Układy asynchroniczne. Stany stabilne i niestabilne. Przykład projektu prostego układu asynchronicznego. Projekt przerzutnika D z wykorzystaniem wykresów czasowych. Minimalizacja metodą stosowaną do automatów synchronicznych. Kodowanie. Wyścigi krytyczne i niekrytyczne. Hipersześciany. Przejścia cykliczne. 9. Minimalizacja automatów asynchronicznych z wykorzystaniem pojęcia pseudorównoważności. Przerzutnik SR. Metoda grafowa projektowania układów asynchronicznych. 10. Reprezentacja liczb (pozycyjna: niejednorodna, jednorodna). Rprezentacja liczb ujemnych (znak moduł, uzupełnienie do bazy, uzupełnienie do bazy pomniejszonej o 1), arytmetyka na różnych reprezentacjach. Zalety i wady różnych reprezentacji. 11. Bloki funkcjonalne. Projekt bloku funkcjonalnego. Rodzaje wejść. Przegląd: rejrstry, liczniki, bloki kombinacyjne, ALU. 12. Systemy sterowania i przetwarzania danych. Układ operacyjny. Komunikacja z układami zewnętrznymi (przeplot). Sieci działań oraz ich przekształcenie w graf stanu. Wybór algorytmu działania. 13. Optymalizacja algorytmu działania. Układ sterujący: minimalny automat sterujący, rozdzielacz sterujący, układy mikroprogramowane. Mikroprogramowane maszyny cyfrowe. 14. Układy zawierające uniwibratory. Projekt systemu cyfrowego 15. Systemy współbieżne. Sieci Petri’ego. Zakleszczenie. Przekształcenie sieci Petri’ego w graf minimalnego automatu sterującego oraz w rozdzielacz sterujący. Ćwiczenia Laboratoryjne: 1. Wielowejściowe i wielowyjściowe układy kombinacyjne (np. automat sterujący pacą pomp) 2. Układy iteracyjne (np. sumator dwu liczb n-bitowych) 3. Sekwencyjne układy synchroniczne (np. automat sterujący lampkami na cholinke) 4. Sekwencyjne układy asynchroniczne (np. automat sortujy paczki w/g ich rozmiaru) 5. Bloki funkcjonalne (np. projekt synchronicznego rewersyjnego licznika mod 3 ze statycznym ładowaniem i zerowaniem) 6. Systemy przetwarzania danych (np. projekt układu mnożącego)
Metody oceny:
egzamin, kolokwium wstępne oraz zademonstrowanie prowadzącemu zajęcia laboratoryjne poprawnego funkcjonowania zaprojektowanego układu; sprawozdanie z laboratorium
Egzamin:
tak
Literatura:
1. C. Zieliński: Podstawy projektowania układów cyfrowych. PWN 2003. 2. K. Chabko, K. Gracki, M. Pawłowski , J. Raczkowski, A. Skorupski, Z. Szymański: Projektowanie układów cyfrowych - Materiały pomocnicze do laboratorium. Red. A. Skorupski. OWPW 2011. 3. A. Skorupski: Podstawy techniki cyfrowej. WKŁ 2001. 4. T. Łuba, M. Rawski, P. Tomaszewicz, B. Zbierzchowski: Synteza układów cyfrowych. WKŁ 2003.
Witryna www przedmiotu:
brak
Uwagi:
brak

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka PTCY_W01
Wie co to jest: układ kombinacyjny, układ synchroniczny, układ asynchroniczny, blok funkcjonalny, system cyfrowy składający się z układu operacyjnego oraz układu sterującego (przetwarzający informacje reprezentowane cyfrowo, np. wykonujący obliczenia lub akwizycję i przetwarzanie danych)
Weryfikacja: egzamin, kolokwium wstępne oraz zademonstrowanie prowadzącemu zajęcia laboratoryjne poprawnego funkcjonowania zaprojektowanego układu; sprawozdanie z laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka PTCY_U01
dobrać właściwą metodę projektowania do postawionego zadania projektowego; uruchomić i wykryć ewentualne błędy projektowe w stworzonym układzie cyfrowym; pozyskać informacje z literatury
Weryfikacja: egzamin i kolokwium wstępne oraz sprawozdanie z laboratorium; zademonstrowanie prowadzącemu zajęcia laboratoryjne poprawnego funkcjonowania zaprojektowanego układu
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U07, K_U10, K_U20, K_U01, K_U02
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.1.o, III.P6S_UW.2.o, III.P6S_UW.3.o, III.P6S_UW.4.o, I.P6S_UK

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka PTCY_K01
pracować indywidualnie i w zespole
Weryfikacja: kontrola działania zaprojektowanego układu przez prowadzącego laboratorium oraz sprawozdanie z laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K03
Powiązane charakterystyki obszarowe: