Wydział Informatyki - Informatyka (N1)
Sylabus przedmiotu Technika mikroprocesorowa:
Informacje podstawowe
Kierunek studiów | Informatyka | ||
---|---|---|---|
Forma studiów | studia niestacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
Obszary studiów | nauki techniczne, studia inżynierskie | ||
Profil | ogólnoakademicki | ||
Moduł | — | ||
Przedmiot | Technika mikroprocesorowa | ||
Specjalność | systemy komputerowe i oprogramowanie | ||
Jednostka prowadząca | Katedra Architektury Komputerów i Telekomunikacji | ||
Nauczyciel odpowiedzialny | Mariusz Kapruziak <Mariusz.Kapruziak@zut.edu.pl> | ||
Inni nauczyciele | Mariusz Kapruziak <Mariusz.Kapruziak@zut.edu.pl> | ||
ECTS (planowane) | 4,0 | ECTS (formy) | 4,0 |
Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
Blok obieralny | 8 | Grupa obieralna | 4 |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
KOD | Wymaganie wstępne |
---|---|
W-1 | Znajomośc fundamentalnych architektur komputerów. |
W-2 | Umiejętność programowania w assemblerze oraz C i C++. |
W-3 | Podstawowa umiejętność programowania układów rekonfigurowalnych. |
W-4 | Znajomość zagadnień techniki cyfrowej. |
Cele przedmiotu
KOD | Cel modułu/przedmiotu |
---|---|
C-1 | Umiejętność praktycznego zaprojektowania i wykonania procesora o wybranej architekturze. |
C-2 | Rozumienie wpływu subtelnych cech architektury procesora na efektywność systemu komputerowego, w szczególności dla systemu wbudowanego (w tym mobilnego/niskomocowego). |
C-3 | Zerwanie z ograniczeniem myślenia tylko i wylacznie do architektur von-Neumannowskich. |
C-4 | Umiejetność budowy podstawowych systemów procesorowych z uwzględnianiem takich cech jak minimalizacja zużycia mocy oraz odborność na udary i wibracje. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
KOD | Treść programowa | Godziny |
---|---|---|
laboratoria | ||
T-L-1 | Architektura procesora Microchip PIC16F84A w języku Verilog - uruchomienie oraz szczegółowe omówienie. | 6 |
T-L-2 | Narzedzia wspomagaące budowe corów procesorów w układach FPGA. | 2 |
T-L-3 | Budowa ręcznie systemu procesorowego - projekt w Altium Designer PCB, wykonanie wybranej płytki - dla procesora PIC16F84A lub Atmel ATMega32. | 2 |
T-L-4 | Architektura MOVE i eksperymentowanie z różnicami w stosunku do architektur von-Neumanna. | 1 |
T-L-5 | zaliczenie | 1 |
12 | ||
wykłady | ||
T-W-1 | Budowa typowych archtietkur procesorów bez jednostki MMU. | 1 |
T-W-2 | Programowanie struktury własnego procesora w języku Verilog - układ sterujący i ALU. | 1 |
T-W-3 | Programowanie struktury własnego procesora w języku Verilog - szyny, przerwania i stos. | 2 |
T-W-4 | Programowanie na poziomie TLM (Transaction Level Modeling) szyn procesora oraz systemu wielo-procesorowego. | 3 |
T-W-5 | Układ MMU, tryb chroniony oraz wsparcie dla nowoczesnych systemów operacyjnych. | 1 |
T-W-6 | Architektura ARM oraz architektury mobilnych oraz niskomocowych systemów komputerowych. | 1 |
T-W-7 | Architektura MOVE w języku Verilog oraz nie-von-Neumannowskie architektury komputerów. | 1 |
10 |
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
KOD | Forma aktywności | Godziny |
---|---|---|
laboratoria | ||
A-L-1 | uczestnictwo w zajęciach | 10 |
A-L-2 | nauka do zajec oraz dopracowanie niektórych laboratoriów samemu (na przykład płytki w Altium Designer PCB). | 60 |
A-L-3 | udział w konsultacjach | 1 |
71 | ||
wykłady | ||
A-W-1 | uczestnictwo w zajęciach | 10 |
A-W-2 | Nauka | 15 |
A-W-3 | Konsultacje do wykładu | 2 |
A-W-4 | udział w zaliczeniu i przygotowanie się do zaliczenia przedmiotu | 8 |
35 |
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
---|---|
M-1 | Praktyczny projekt - praca samodzielna studenta nad praktyczną implementacją procesora. |
M-2 | Laboratoria w formie wykonywania zadań przygotowanych przez prowadzącego i z jego tłumaczeniem przykładowych rozwiązań. Rozwiązania te mają na celu pokazać studentom sposoby oraz różne (także mniej typowe) warianty pomocne przy realizacji projektu. |
M-3 | Laboratorium w formie zaprojektowania własnej płytki PCB oraz prezentacja wykonania jej fizycznie na masznie LPKF przez prowadzącego dla wybranego projektu (w formie konkursu). |
M-4 | Wykład o charakterze informacyjnym wraz z elementami dyskusji nad niektórymi zagadnieniami. |
Sposoby oceny
KOD | Sposób oceny |
---|---|
S-1 | Ocena formująca: Ocena praktycznego projektu procesora. |
S-2 | Ocena podsumowująca: Prezentacja publiczna na temat swojej implemntacji procesora połączona z pokazem w formie ala targi/konkurs. |
S-3 | Ocena formująca: Ustne zaliczenie podstawowych elementów wiedzy dotyczącej zakresu wykładów. |
S-4 | Ocena formująca: Konkurs na najlepszy projekt płytki PCB dla systemu procesorowego. |
S-5 | Ocena formująca: Dokumentacja techniczna dla swojej realizacji procesora. |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
---|---|---|---|---|---|---|---|
I_1A_O4/04_W01 Student zna zagadnienia potrzebne do wykonania podstawowego własnego systemu wbudowanego z wykorzystaniem typowych mikrokontrolerów. | I_1A_W10, I_1A_W21 | — | — | C-4 | T-W-6, T-L-3 | M-3 | S-4 |
I_1A_O4/04_W02 Student umie opisać procesor z wykorzystaniem języków opisu sprzętu. | I_1A_W18 | — | — | C-1 | T-W-2, T-W-4, T-W-3, T-W-1, T-L-4, T-L-2, T-L-1 | M-4, M-2, M-1 | S-5, S-4 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
---|---|---|---|---|---|---|---|
I_1A_O4/04_U01 Realizacja praktycznego własnego projektu procesora o wybranej architekturze (także ewentualnie architkturze własnej studenta). | I_1A_U04, I_1A_U02, I_1A_U18 | — | — | C-3, C-1 | T-W-2, T-W-4, T-W-7, T-W-3, T-W-1, T-W-5, T-L-4, T-L-2, T-L-1 | M-1 | S-4 |
I_1A_O4/04_U02 Projekt systemu procesorowego dla wybranego procesora w formie płytki PCB. | I_1A_U18, I_1A_U05 | — | — | C-4 | T-L-3 | M-3 | S-4 |
Kryterium oceny - wiedza
Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
---|---|---|
I_1A_O4/04_W01 Student zna zagadnienia potrzebne do wykonania podstawowego własnego systemu wbudowanego z wykorzystaniem typowych mikrokontrolerów. | 2,0 | |
3,0 | Student zna podstawowe organizacje wewnętrzne wybranych procesorów oraz wymagania na środowisko konieczne do ich funkcjonowania. | |
3,5 | Student umie przedstawić różne alternatywne możliwości rozwiązania problemu organizacji procesora i wiążące się z tym konsekwencje. | |
4,0 | Student umie ocenić efektywność różnych rozwiązań procesora oraz wie jaki wpływ te rozwiązania mają na wymagania dla środowiska zewnętrzenego procesora i jego klasy zastosowania. | |
4,5 | Student umie przedstawić publicznie swoją oryginalną propozycję modyfikacji archtiektury procesora lub swoje oryginalne rozwiązanie systemu procesorowego oraz uczestniczyć w debacie na ten temat. | |
5,0 | Student umie wykonać prototyp i przedstawić publicznie swoją oryginalną propozycję modyfikacji archtiektury procesora lub swoje oryginalne rozwiązanie systemu procesorowego oraz uczestniczyć w debacie na ten temat. | |
I_1A_O4/04_W02 Student umie opisać procesor z wykorzystaniem języków opisu sprzętu. | 2,0 | |
3,0 | Student zna język Verilog w podstawowym stopniu oraz ma wiedzę na temat układów FPGA wystarczjącą do ich zaprogramowania. | |
3,5 | Student zna podstawowe zagadnienia związane z procesorami programowalnymi (soft procesorami). Zna podstawowe miejsca gdzie można ich szukać (na przykład openCores.org). | |
4,0 | Student zna zagadnienia związane z praktycznym wykorzystaniem istniejacych procesorów programowalnych. | |
4,5 | Student umie przedstawić publicznie własne wnioski z wykorzystania z jednego z gotowych procesorów programowalnych w FPGA. | |
5,0 | Student umie przedstawić publicznie swoje modyfikaje procesora opisanego w języku opisu sprzętu, zaprezentować prototyp i uczestniczyć w debacie. |
Kryterium oceny - umiejętności
Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
---|---|---|
I_1A_O4/04_U01 Realizacja praktycznego własnego projektu procesora o wybranej architekturze (także ewentualnie architkturze własnej studenta). | 2,0 | |
3,0 | Student umie omówić i wykonać proste modyfikacje dostarczonej architektury procesora na FPGA. | |
3,5 | Student umie wykonać mocno uprzoszczoną architekturę zanego procesora i pokazać jej działanie na FPGA. | |
4,0 | Student umie wykonać architekturę zanego procesora i pokazać jej działanie na FPGA. Możliwe są drobne uproszczenia, szczególnie mechanizmu wykonania przerwań. | |
4,5 | Student umie dokonać własnych modyfikacji architektury procesora i pokazać ich działania na FPGA. | |
5,0 | Student umie dokonać własnych modyfikacji architektury procesora, pokazać ich działania na FPGA oraz ocenić efektywność swojej modyfikacji. Taką ocenę student powinien zawrzeć w formie artykułu naukowego do oceny możliwości publikacji. | |
I_1A_O4/04_U02 Projekt systemu procesorowego dla wybranego procesora w formie płytki PCB. | 2,0 | |
3,0 | Student umie wykonać płytkę PCB do prostego systemu z mikrokontrolerem, przyciskiem i diodą przy pomocy i zgodnie z instrukcjami prowadzącego. | |
3,5 | Student, przy pomocy prowadzącego, umie wykonać swoją płytkę i zaprogramować, tak aby mogła działać. | |
4,0 | Student umie poprawnie udokumentować swoją płytkę i uzasadnić wybór komponentów i architektury. | |
4,5 | Student umie zaproponować swoją własną płytkę do dedykowanego systemu komputerowego, wykonać i udokumentować rozwiązanie. | |
5,0 | Student umie zaproponować swoją własną płytkę do dedykowanego systemu komputerowego, wykonać i udokumentować rozwiązanie. Ważne w tym punkcie jest aby umiał uzasadnić na podstawie prostej analizy rynkowej wybór zastosowania płytki oraz uzasadnił dobór komponentów. |
Literatura podstawowa
- G. De Micheli, Synteza i optymalizacja układów cyfrowych, WNT, 2011
- J. Stokes, Inside the Machine, No Starch Press, 2011
- R. Pełka, Mikrokontrolery, architektura, programowanie, zastosowania, WKŁ, 2011
- Nurmi J., Processor Design, System-on-chip Computing for ASICs and FPGAs, Springer, 2011
Literatura dodatkowa
- J. Silc, B. Robic, T Ungerer, Processor Architecture From Dataflow to Superscalar and Beyond, Springer Verlag, 2011
- H. Corporaal, Microprocessor Architectures: From VLIW to TTA, Wiley, 2011