Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Biotechnologii i Hodowli Zwierząt - Bioinformatyka (S1)
specjalność: Systemy informatyczne w biologii

Sylabus przedmiotu Elementy techniki cyfrowej:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Bioinformatyka
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauk przyrodniczych, nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil ogólnoakademicki
Moduł —
Przedmiot Elementy techniki cyfrowej
Specjalność Biologia systemów i metody informatyczne
Jednostka prowadząca Katedra Architektury Komputerów i Telekomunikacji
Nauczyciel odpowiedzialny Piotr Dziurzański <Piotr.Dziurzanski@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele
ECTS (planowane) 3,0 ECTS (formy) 3,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny — Grupa obieralna —

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL2 20 2,00,41zaliczenie
wykładyW2 15 1,00,59zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Opanowana wiedza z przedmiotu "Podstawy elektroniki".

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studentów z zasadami projektowania i syntezy układów cyfrowych
C-2Ukształtowanie umiejętności z zakresu projektowania prostych układów cyfrowych z wykorzystaniem języków opisu sprzętu

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Przekształcenia wyrażeń w algebrze Boole'a1
T-L-2Minimalizacja funkcji logicznych2
T-L-3Synteza układów logicznych, wykonanie układu i jego weryfikacja.3
T-L-4Układy sekwencyjne: przerzutniki proste i złożone, badanie i przekształcenia.4
T-L-5Synteza układów sekwencyjnych synchronicznych z wykorzystaniem modeli automatów.4
T-L-6Narzędzia do projektowania układów cyfrowych z wykorzystaniem platformy CPLD/FPGA i języków opisu sprzętu.3
T-L-7Podstawy projektowania sprzętowych systemów cyfrowych z wykorzystaniem języków opisu sprzętu zgodnie z zadaną specyfikacją funkcjonalną, łączące różne elementy cyfrowe i układy cyfrowe.3
20
wykłady
T-W-1Elementy algebry Boole'a1
T-W-2Synteza układów kombinacyjnych2
T-W-3Układy sekwencyjne asynchroniczne i synchroniczne. Model Moore'a i Mealy'ego.2
T-W-4Elementy syntezy i optymalizacji układów sekwencyjnych synchronicznych.2
T-W-5Pamięci półprzewodnikowe. Cyfrowe układy scalone dużej skali integracji: specjalizowane układy ASIC oraz programowalne struktury logiczne CPLD/FPGA.1
T-W-6Sprzętowa realizacja algorytmów. Modelowanie i synteza sprzętu: modele abstrakcyjne i poziomy modelowania, języki opisu sprzętu.2
T-W-7Język opisu sprzętu VHDL: przeznaczenie, możliwości, przykłady praktyczne.2
T-W-8Modelowanie i synteza poziomu architektury.2
T-W-9Synteza poziomu systemu i języki opisu systemu.1
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Przygotowywanie się do zajęć20
A-L-2Uczestnictwo w zajęciach20
A-L-3Przygotowanie się do zaliczenia laboratorium20
60
wykłady
A-W-1Przygotowywanie się do zajęć7
A-W-2Uczestnictwo w zajęciach15
A-W-3Przygotowanie się do zaliczenia wykładu8
30

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
M-3Metoda przypadków
M-4Ćwiczenia laboratoryjne

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Ocena wiedzy i umiejętności wykazana na zaliczeniu pisemnym o charakterze problemowym

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
BI_1A_BIB-S-D6_W01
Student zna funkcjonalność podstawowych układów kombinacyjnych i sekwencyjnych. Zna architekturę podstawowych układów reprogramowalnych, a także podstawy języka opisu sprzętu VHDL.		BI_1A_W02P1A_W07, T1A_W01, T1A_W02, T1A_W06, T1A_W07InzA_W01, InzA_W02C-1, C-2T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8, T-W-9M-1, M-2, M-3S-1

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
BI_1A_BIB-S-D6_U01
Student ma opanowaną umiejętność posługiwania się cyfrowymi układami scalonymi oraz zaprojektowania prostego systemu cyfrowego za pomocą układów scalonych SSI, a także umiejętność implementacji systemu cyfrowego za pomocą układów reprogramowalnych na rzeczywistej platformie uruchomieniowej z wykorzystaniem przemysłowych narzędzi projektowych.		BI_1A_U02P1A_U01, P1A_U02, T1A_U02, T1A_U04, T1A_U05InzA_U01, InzA_U02, InzA_U07, InzA_U08C-1, C-2T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7M-3, M-4S-1

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
BI_1A_BIB-S-D6_W01
Student zna funkcjonalność podstawowych układów kombinacyjnych i sekwencyjnych. Zna architekturę podstawowych układów reprogramowalnych, a także podstawy języka opisu sprzętu VHDL.		2,0nie spełnia wymagań na ocenę 3,0.
3,0zna sposób działania przerzutników, zna budowę podstawowych układów sekwencyjnych, zna elementy składowe diagramów ASM, zna definicję automatów skończonych, zna budowę podstawowych układów reprogramowalnych, zna podstawowe konstrukcje języka VHDL.
3,5jak na ocenę dst oraz zna pojęcie rezolucji i bramki trójstanowej.
4,0jak na ocenę 3,5 oraz dodatkowo zna zasady konwersji między automatami Mealy'ego i Moore'a oraz wie, w jaki sposób zaprojektować synchroniczny układ cyfrowy zadany za pomocą automatu skończonego.
4,5jak na ocenę 4,0 oraz zna dokładną budowę podstawowych układów sekwencyjnych, rozumie działanie bramki trójstanowej na poziomie tranzystorów.
5,0jak na ocenę 4,5 oraz zna wszystkie podane na zajęciach konstrukcje języka VHDL.

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
BI_1A_BIB-S-D6_U01
Student ma opanowaną umiejętność posługiwania się cyfrowymi układami scalonymi oraz zaprojektowania prostego systemu cyfrowego za pomocą układów scalonych SSI, a także umiejętność implementacji systemu cyfrowego za pomocą układów reprogramowalnych na rzeczywistej platformie uruchomieniowej z wykorzystaniem przemysłowych narzędzi projektowych.		2,0nie spełnia wymagań na ocenę 3,0.
3,0potrafi zaprojektować prosty sekwencyjny i kombinacyjny układ cyfrowy, potrafi narysować podstawowe układy sekwencyjne, potrafi zaprojektować prosty automat skończony, potrafi napisać prosty kod w języku VHDL.
3,5jak na ocenę dst oraz potrafi zaprojektować układ wykorzystując sygnały z funkcją rezolucji.
4,0jak na ocenę 3,5 oraz dodatkowo potrafi dokonywać konwersji między automatami Mealy'ego i Moore'a oraz potrafi zaprojektować synchroniczny układ cyfrowy zadany za pomocą automatu skończonego; potrafi zapisywać bardziej rozbudowane programy w języku VHDL.
4,5jak na ocenę 4,0 oraz potrafi wykorzystać w projektach podstawowe układy sekwencyjne, w tym także w projektach w języku VHDL.
5,0jak na ocenę 4,5 oraz potrafi stosować w praktycznych realizacjach układowych wszystkie podane na zajęciach konstrukcje języka VHDL.

Literatura podstawowa

  1. M. Mano, Ch. Kime, Podstawy projektowania układów logicznych i komputerów, WNT, Warszawa, 2007
  2. B. Wilkinson, Układy cyfrowe, WKŁ, Warszawa, 2000

Literatura dodatkowa

  1. J. Kalisz, Podstawy elektroniki cyfrowej, WKŁ, Warszawa, 1998
  2. W. Majewski, Układy logiczne, WNT, Warrszawa, 1999, wydanie szóste rozszerzone

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Przekształcenia wyrażeń w algebrze Boole'a1
T-L-2Minimalizacja funkcji logicznych2
T-L-3Synteza układów logicznych, wykonanie układu i jego weryfikacja.3
T-L-4Układy sekwencyjne: przerzutniki proste i złożone, badanie i przekształcenia.4
T-L-5Synteza układów sekwencyjnych synchronicznych z wykorzystaniem modeli automatów.4
T-L-6Narzędzia do projektowania układów cyfrowych z wykorzystaniem platformy CPLD/FPGA i języków opisu sprzętu.3
T-L-7Podstawy projektowania sprzętowych systemów cyfrowych z wykorzystaniem języków opisu sprzętu zgodnie z zadaną specyfikacją funkcjonalną, łączące różne elementy cyfrowe i układy cyfrowe.3
20

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Elementy algebry Boole'a1
T-W-2Synteza układów kombinacyjnych2
T-W-3Układy sekwencyjne asynchroniczne i synchroniczne. Model Moore'a i Mealy'ego.2
T-W-4Elementy syntezy i optymalizacji układów sekwencyjnych synchronicznych.2
T-W-5Pamięci półprzewodnikowe. Cyfrowe układy scalone dużej skali integracji: specjalizowane układy ASIC oraz programowalne struktury logiczne CPLD/FPGA.1
T-W-6Sprzętowa realizacja algorytmów. Modelowanie i synteza sprzętu: modele abstrakcyjne i poziomy modelowania, języki opisu sprzętu.2
T-W-7Język opisu sprzętu VHDL: przeznaczenie, możliwości, przykłady praktyczne.2
T-W-8Modelowanie i synteza poziomu architektury.2
T-W-9Synteza poziomu systemu i języki opisu systemu.1
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Przygotowywanie się do zajęć20
A-L-2Uczestnictwo w zajęciach20
A-L-3Przygotowanie się do zaliczenia laboratorium20
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Przygotowywanie się do zajęć7
A-W-2Uczestnictwo w zajęciach15
A-W-3Przygotowanie się do zaliczenia wykładu8
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaBI_1A_BIB-S-D6_W01Student zna funkcjonalność podstawowych układów kombinacyjnych i sekwencyjnych. Zna architekturę podstawowych układów reprogramowalnych, a także podstawy języka opisu sprzętu VHDL.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówBI_1A_W02zna podstawy elektroniki, techniki analogowej i cyfrowej, ze szczególnym uwzględnieniem ich stosowanych aspektów
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaP1A_W07ma wiedzę w zakresie podstawowych technik i narzędzi badawczych stosowanych w zakresie dziedzin nauki i dyscyplin naukowych, właściwych dla studiowanego kierunku studiów
T1A_W01ma wiedzę z zakresu matematyki, fizyki, chemii i innych obszarów właściwych dla studiowanego kierunku studiów przydatną do formułowania i rozwiązywania prostych zadań z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W02ma podstawową wiedzę w zakresie kierunków studiów powiązanych ze studiowanym kierunkiem studiów
T1A_W06ma podstawową wiedzę o cyklu życia urządzeń, obiektów i systemów technicznych
T1A_W07zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_W01ma podstawową wiedzę o cyklu życia urządzeń, obiektów i systemów technicznych
InzA_W02zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z zasadami projektowania i syntezy układów cyfrowych
C-2Ukształtowanie umiejętności z zakresu projektowania prostych układów cyfrowych z wykorzystaniem języków opisu sprzętu
Treści programoweT-W-1Elementy algebry Boole'a
T-W-2Synteza układów kombinacyjnych
T-W-3Układy sekwencyjne asynchroniczne i synchroniczne. Model Moore'a i Mealy'ego.
T-W-4Elementy syntezy i optymalizacji układów sekwencyjnych synchronicznych.
T-W-5Pamięci półprzewodnikowe. Cyfrowe układy scalone dużej skali integracji: specjalizowane układy ASIC oraz programowalne struktury logiczne CPLD/FPGA.
T-W-6Sprzętowa realizacja algorytmów. Modelowanie i synteza sprzętu: modele abstrakcyjne i poziomy modelowania, języki opisu sprzętu.
T-W-7Język opisu sprzętu VHDL: przeznaczenie, możliwości, przykłady praktyczne.
T-W-8Modelowanie i synteza poziomu architektury.
T-W-9Synteza poziomu systemu i języki opisu systemu.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
M-3Metoda przypadków
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena wiedzy i umiejętności wykazana na zaliczeniu pisemnym o charakterze problemowym
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0nie spełnia wymagań na ocenę 3,0.
3,0zna sposób działania przerzutników, zna budowę podstawowych układów sekwencyjnych, zna elementy składowe diagramów ASM, zna definicję automatów skończonych, zna budowę podstawowych układów reprogramowalnych, zna podstawowe konstrukcje języka VHDL.
3,5jak na ocenę dst oraz zna pojęcie rezolucji i bramki trójstanowej.
4,0jak na ocenę 3,5 oraz dodatkowo zna zasady konwersji między automatami Mealy'ego i Moore'a oraz wie, w jaki sposób zaprojektować synchroniczny układ cyfrowy zadany za pomocą automatu skończonego.
4,5jak na ocenę 4,0 oraz zna dokładną budowę podstawowych układów sekwencyjnych, rozumie działanie bramki trójstanowej na poziomie tranzystorów.
5,0jak na ocenę 4,5 oraz zna wszystkie podane na zajęciach konstrukcje języka VHDL.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaBI_1A_BIB-S-D6_U01Student ma opanowaną umiejętność posługiwania się cyfrowymi układami scalonymi oraz zaprojektowania prostego systemu cyfrowego za pomocą układów scalonych SSI, a także umiejętność implementacji systemu cyfrowego za pomocą układów reprogramowalnych na rzeczywistej platformie uruchomieniowej z wykorzystaniem przemysłowych narzędzi projektowych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówBI_1A_U02wykorzystuje wiedzę o systemach elektronicznych, wyjaśnia ich funkcjonowanie oraz znaczenie aplikacyjne w bioinformatyce
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaP1A_U01stosuje podstawowe techniki i narzędzia badawcze w zakresie dziedzin nauki i dyscyplin naukowych, właściwych dla studiowanego kierunku studiów
P1A_U02rozumie literaturę z zakresu dziedzin nauki i dyscyplin naukowych, właściwych dla studiowanego kierunku studiów w języku polskim; czyta ze zrozumieniem nieskomplikowane teksty naukowe w języku angielskim
T1A_U02potrafi porozumiewać się przy użyciu różnych technik w środowisku zawodowym oraz w innych środowiskach
T1A_U04potrafi przygotować i przedstawić w języku polskim i języku obcym prezentację ustną, dotyczącą szczegółowych zagadnień z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_U05ma umiejętność samokształcenia się
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_U01potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
InzA_U02potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
InzA_U07potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
InzA_U08potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - zaprojektować proste urządzenie, obiekt, system lub proces, typowe dla studiowanego kierunku studiów, używając właściwych metod, technik i narzędzi
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z zasadami projektowania i syntezy układów cyfrowych
C-2Ukształtowanie umiejętności z zakresu projektowania prostych układów cyfrowych z wykorzystaniem języków opisu sprzętu
Treści programoweT-L-1Przekształcenia wyrażeń w algebrze Boole'a
T-L-2Minimalizacja funkcji logicznych
T-L-3Synteza układów logicznych, wykonanie układu i jego weryfikacja.
T-L-4Układy sekwencyjne: przerzutniki proste i złożone, badanie i przekształcenia.
T-L-5Synteza układów sekwencyjnych synchronicznych z wykorzystaniem modeli automatów.
T-L-6Narzędzia do projektowania układów cyfrowych z wykorzystaniem platformy CPLD/FPGA i języków opisu sprzętu.
T-L-7Podstawy projektowania sprzętowych systemów cyfrowych z wykorzystaniem języków opisu sprzętu zgodnie z zadaną specyfikacją funkcjonalną, łączące różne elementy cyfrowe i układy cyfrowe.
Metody nauczaniaM-3Metoda przypadków
M-4Ćwiczenia laboratoryjne
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena wiedzy i umiejętności wykazana na zaliczeniu pisemnym o charakterze problemowym
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0nie spełnia wymagań na ocenę 3,0.
3,0potrafi zaprojektować prosty sekwencyjny i kombinacyjny układ cyfrowy, potrafi narysować podstawowe układy sekwencyjne, potrafi zaprojektować prosty automat skończony, potrafi napisać prosty kod w języku VHDL.
3,5jak na ocenę dst oraz potrafi zaprojektować układ wykorzystując sygnały z funkcją rezolucji.
4,0jak na ocenę 3,5 oraz dodatkowo potrafi dokonywać konwersji między automatami Mealy'ego i Moore'a oraz potrafi zaprojektować synchroniczny układ cyfrowy zadany za pomocą automatu skończonego; potrafi zapisywać bardziej rozbudowane programy w języku VHDL.
4,5jak na ocenę 4,0 oraz potrafi wykorzystać w projektach podstawowe układy sekwencyjne, w tym także w projektach w języku VHDL.
5,0jak na ocenę 4,5 oraz potrafi stosować w praktycznych realizacjach układowych wszystkie podane na zajęciach konstrukcje języka VHDL.