Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Informatyki - Informatyka (S1)

Sylabus przedmiotu Technika cyfrowa:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Informatyka
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil ogólnoakademicki
Moduł —
Przedmiot Technika cyfrowa
Specjalność systemy komputerowe i oprogramowanie
Jednostka prowadząca Katedra Architektury Komputerów i Telekomunikacji
Nauczyciel odpowiedzialny Piotr Dziurzański <Piotr.Dziurzanski@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Małgorzata Pelczar <Malgorzata.Pelczar@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 3,0 ECTS (formy) 3,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny — Grupa obieralna —

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW2 15 0,90,50egzamin
laboratoriaL2 30 2,10,50zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Opanowana wiedza z przedmiotu "Elektronika" oraz "Elementy cyfrowe i układy logiczne".

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-1Badanie parametrów statycznych i dynamicznych scalonych układów cyfrowych, badanie zjawiska hazardu.4
T-L-2Synteza układów logicznych, wykonanie układu i jego weryfikacja.6
T-L-3Narzędzia do projektowania układów cyfrowych z wykorzystaniem platformy CPLD/FPGA i języków opisu sprzętu.4
T-L-4Układy sekwencyjne: przerzutniki proste i złożone, badanie i przekształcenia.5
T-L-5Synteza układów sekwencyjnych synchronicznych z wykorzystaniem modeli automatów.5
T-L-6Podstawy projektowania sprzętowych systemów cyfrowych z wykorzystaniem języków opisu sprzętu zgodnie z zadaną specyfikacją funkcjonalną, łączące różne elementy cyfrowe i układy cyfrowe.6
30
wykłady
T-W-1Układy sekwencyjne asynchroniczne i synchroniczne. Model Moore'a i Mealy'ego.2
T-W-2Elementy syntezy i optymalizacji układów sekwencyjnych synchronicznych.2
T-W-3Pamięci półprzewodnikowe. Cyfrowe układy scalone dużej skali integracji: specjalizowane układy ASIC oraz programowalne struktury logiczne CPLD/FPGA.2
T-W-4Sprzętowa realizacja algorytmów. Modelowanie i synteza sprzętu: modele abstrakcyjne i poziomy modelowania, języki opisu sprzętu.2
T-W-5Język opisu sprzętu VHDL: przeznaczenie, możliwości, przykłady praktyczne.2
T-W-6Komputerowe wspomaganie projektowania: sposób wprowadzania projektu, symulacja funkcjonalna, synteza, symulacja czasowa i weryfikacja, implementacja.2
T-W-7Modelowanie i synteza poziomu architektury.2
T-W-8Synteza poziomu systemu i języki opisu systemu.1
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Przygotowywanie się do zajęć25
A-L-2Udział w zajęciach30
A-L-3Przygotowanie się do zaliczenia laboratorium5
A-L-4Udział w zaliczeniu formy zajęć i konsultacje4
64
wykłady
A-W-1Przygotowanie się do zajeć - studia literaturowe8
A-W-2Udział w zajęciach15
A-W-3Udział w egzaminie2
A-W-4Konsultacje do wykładu2
27

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 egzaminie 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
I_1A_D/01_W01
Student zna funkcjonalność podstawowych układów sekwencyjnych. Zna architekturę podstawowych układów reprogramowalnych, a także podstawy języka opisu sprzętu VHDL.		I_1A_W03, I_1A_W06, I_1A_W10, I_1A_W19T1A_W01, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W05, T1A_W06, T1A_W07, T1A_W09InzA_W01, InzA_W02, InzA_W04, InzA_W05C-1T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8, T-L-2, T-L-4, T-L-5, T-L-6M-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
I_1A_D/01_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.		I_1A_U18T1A_U13, T1A_U15, T1A_U16InzA_U05, InzA_U07, InzA_U08C-1, C-2T-W-1, T-W-2, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6M-3, M-4S-1

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
I_1A_D/01_W01
Student zna funkcjonalność podstawowych układów sekwencyjnych. Zna architekturę podstawowych układów reprogramowalnych, a także podstawy języka opisu sprzętu VHDL.		2,0nie spełnia wymogów 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
I_1A_D/01_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 wymogów 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
  3. M. Zwoliński, Podstawy projektowania układów cyfrowych z wykorzystaniem języka VHDL, WKŁ, Warszawa, 2007

Literatura dodatkowa

  1. G. de Micheli, Synteza i optymalizacja układów cyfrowych, WNT, Warszawa, 1998
  2. J. Kalisz, Podstawy elektroniki cyfrowej, WKŁ, Warszawa, 1998

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Badanie parametrów statycznych i dynamicznych scalonych układów cyfrowych, badanie zjawiska hazardu.4
T-L-2Synteza układów logicznych, wykonanie układu i jego weryfikacja.6
T-L-3Narzędzia do projektowania układów cyfrowych z wykorzystaniem platformy CPLD/FPGA i języków opisu sprzętu.4
T-L-4Układy sekwencyjne: przerzutniki proste i złożone, badanie i przekształcenia.5
T-L-5Synteza układów sekwencyjnych synchronicznych z wykorzystaniem modeli automatów.5
T-L-6Podstawy projektowania sprzętowych systemów cyfrowych z wykorzystaniem języków opisu sprzętu zgodnie z zadaną specyfikacją funkcjonalną, łączące różne elementy cyfrowe i układy cyfrowe.6
30

Treści programowe - wykłady

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

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Przygotowywanie się do zajęć25
A-L-2Udział w zajęciach30
A-L-3Przygotowanie się do zaliczenia laboratorium5
A-L-4Udział w zaliczeniu formy zajęć i konsultacje4
64
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Przygotowanie się do zajeć - studia literaturowe8
A-W-2Udział w zajęciach15
A-W-3Udział w egzaminie2
A-W-4Konsultacje do wykładu2
27
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaI_1A_D/01_W01Student zna funkcjonalność podstawowych układów sekwencyjnych. Zna architekturę podstawowych układów reprogramowalnych, a także podstawy języka opisu sprzętu VHDL.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_1A_W03zna podstawy elektroniki, techniki analogowej i cyfrowej, ze szczególnym uwzględnieniem ich stosowanych aspektów, niezbędne do opisu i analizy działania systemów elektronicznych, w tym systemów zawierających układy programowalne
I_1A_W06zna wybrane języki i techniki programowania, podstawowe techniki projektowania i wytwarzania aplikacji oraz systemów informatycznych
I_1A_W10zna podstawowe architektury systemów komputerowych, w tym systemów wbudowanych
I_1A_W19zna podstawowe pojęcia związane ze sterowaniem procesami fizycznymi
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_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_W03ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W05ma podstawową wiedzę o trendach rozwojowych z zakresu dziedzin nauki i dyscyplin naukowych, właściwych dla studiowanego kierunku 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
T1A_W09ma podstawową wiedzę dotyczącą zarządzania, w tym zarządzania jakością, i prowadzenia działalności gospodarczej
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
InzA_W04ma podstawową wiedzę dotyczącą zarządzania, w tym zarządzania jakością, i prowadzenia działalności gospodarczej
InzA_W05zna typowe technologie inżynierskie w zakresie studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z zasadami projektowania i syntezy układów cyfrowych
Treści programoweT-W-1Układy sekwencyjne asynchroniczne i synchroniczne. Model Moore'a i Mealy'ego.
T-W-2Elementy syntezy i optymalizacji układów sekwencyjnych synchronicznych.
T-W-3Pamięci półprzewodnikowe. Cyfrowe układy scalone dużej skali integracji: specjalizowane układy ASIC oraz programowalne struktury logiczne CPLD/FPGA.
T-W-4Sprzętowa realizacja algorytmów. Modelowanie i synteza sprzętu: modele abstrakcyjne i poziomy modelowania, języki opisu sprzętu.
T-W-5Język opisu sprzętu VHDL: przeznaczenie, możliwości, przykłady praktyczne.
T-W-6Komputerowe wspomaganie projektowania: sposób wprowadzania projektu, symulacja funkcjonalna, synteza, symulacja czasowa i weryfikacja, implementacja.
T-W-7Modelowanie i synteza poziomu architektury.
T-W-8Synteza poziomu systemu i języki opisu systemu.
T-L-2Synteza 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-6Podstawy projektowania sprzętowych systemów cyfrowych z wykorzystaniem języków opisu sprzętu zgodnie z zadaną specyfikacją funkcjonalną, łączące różne elementy cyfrowe i układy cyfrowe.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
M-3Metoda przypadków
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena wiedzy i umiejętności wykazana na egzaminie pisemnym o charakterze problemowym
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0nie spełnia wymogów 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 kształceniaI_1A_D/01_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 studiówI_1A_U18umie opisywać i analizować działanie prostych systemów elektronicznych, w tym systemów zawierających układy programowalne
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_U13potrafi dokonać krytycznej analizy sposobu funkcjonowania i ocenić - zwłaszcza w powiązaniu ze studiowanym kierunkiem studiów - istniejące rozwiązania techniczne, w szczególności urządzenia, obiekty, systemy, procesy, usługi
T1A_U15potrafi 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
T1A_U16potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - zaprojektować oraz zrealizować proste urządzenie, obiekt, system lub proces, typowe dla studiowanego kierunku studiów, używając właściwych metod, technik i narzędzi
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_U05potrafi dokonać krytycznej analizy sposobu funkcjonowania i ocenić - zwłaszcza w powiązaniu ze studiowanym kierunkiem studiów - istniejące rozwiązania techniczne, w szczególności urządzenia, obiekty, systemy, procesy, usługi
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-W-1Układy sekwencyjne asynchroniczne i synchroniczne. Model Moore'a i Mealy'ego.
T-W-2Elementy syntezy i optymalizacji układów sekwencyjnych synchronicznych.
T-W-4Sprzętowa realizacja algorytmów. Modelowanie i synteza sprzętu: modele abstrakcyjne i poziomy modelowania, języki opisu sprzętu.
T-W-5Język opisu sprzętu VHDL: przeznaczenie, możliwości, przykłady praktyczne.
T-W-6Komputerowe wspomaganie projektowania: sposób wprowadzania projektu, symulacja funkcjonalna, synteza, symulacja czasowa i weryfikacja, implementacja.
T-W-7Modelowanie i synteza poziomu architektury.
T-L-1Badanie parametrów statycznych i dynamicznych scalonych układów cyfrowych, badanie zjawiska hazardu.
T-L-2Synteza układów logicznych, wykonanie układu i jego weryfikacja.
T-L-3Narzędzia do projektowania układów cyfrowych z wykorzystaniem platformy CPLD/FPGA i języków opisu sprzętu.
T-L-4Układy sekwencyjne: przerzutniki proste i złożone, badanie i przekształcenia.
T-L-5Synteza układów sekwencyjnych synchronicznych z wykorzystaniem modeli automatów.
T-L-6Podstawy 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 egzaminie pisemnym o charakterze problemowym
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0nie spełnia wymogów 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.