Nazwa przedmiotu: Kierunek: Informatyka Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy w ramach treści kierunkowych, moduł kierunkowy ogólny Rodzaj zajęć: wykład, laboratorium, ćwiczenia I KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE.Uzyskanie podstawowej wiedzy z zakresu teorii układów cyfrowych, budowy i działania cyfrowych układów scalonych, zasad projektowania urządzeń cyfrowych Nabycie wiedzy niezbędnej do zrozumienia funkcjonowania elementów budowy komputera: mikroprocesorów, pamięci i układów peryferyjnych oraz projektowania układów cyfrowych. C. Nabycie przez studentów praktycznych umiejętności w zakresie analizy i syntezy układów cyfrowych. WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI 1. Wiedza z za zakresu fizyki ciała stałego, teorii obwodów i sygnałów, podstaw elektroniki.. Wiedza z zakresu matematyki, podstawowa wiedza z logiki i arytmetyki binarnej 3. Umiejętność wykonywania działań matematycznych do rozwiązywania postawionych zadań związanych z teorią układów cyfrowych. 4. Umiejętność korzystania z różnych źródeł informacji w tym z instrukcji i dokumentacji technicznej. 5. Umiejętności pracy samodzielnej i w grupie. 6. Umiejętności prawidłowej interpretacji i prezentacji własnych działań. EFEKTY KSZTAŁCENIA TECHNIKA CYFROWA Foundations of digital electronics Forma studiów: stacjonarne Poziom przedmiotu: I stopnia Liczba godzin/tydzień: W, L EK 1 posiada podstawową wiedzę teoretyczną z zakresu teorii układów cyfrowych. EK zna tendencje i kierunki rozwoju cyfrowych układów scalonych. EK 3 posiada podstawową wiedzę teoretyczną w zakresie analizy i syntezy układów cyfrowych. EK 4 posiada podstawową wiedzę z zakresu komputerowego projektowania układów cyfrowych EK 5 zna zasady projektowania urządzeń cyfrowych. EK 6 potrafi dokonać minimalizacji funkcji logicznych układów jedno i wielowyjściowych oraz analizy tych układów. EK 7 potrafi zaprojektować różnego rodzaju konwertery kodów. Kod przedmiotu: C3_07 Rok: II Semestr: III Liczba punktów: 4 ECTS EK 8 potrafi zaprojektować i dokonać analizy asynchronicznych układów cyfrowych. EK 9 potrafi zaprojektować i dokonać analizy synchronicznych układów cyfrowych. EK 10 potrafi zaprojektować i dokonać analizy kombinacyjnych układów arytmetycznych i
kombinacyjnych układów sterowania. EK 11 potrafi zaprojektować układy cyfrowe z uzależnieniami czasowymi. EK 1 potrafi przygotować sprawozdanie z przebiegu realizacji ćwiczeń. TREŚCI PROGRAMOWE Forma zajęć WYKŁADY W 1 Wiadomości ogólne. Porównanie techniki analogowej i cyfrowej. Nazewnictwo. Parametry porównawcze. Technologie wykonania funktorów logicznych W Bramki. Symbole bramek w logice dodatniej i ujemnej oraz znajomość ich tabel prawdy (AND, NAND, OR, NOR, INVERTER, BUFFER, XOR, XNOR). Budowa bramek scalonych podstawowej serii: (NAND TTL), zasada działania. W 3 Układy kombinacyjne. Prawa algebry Boole a. Sposoby przedstawiania funkcji logicznych. Zapis funkcji w postaci kanonicznej sumy, iloczynu, tablicy prawdy. Funkcje kombinacyjne wielu zmiennych. Minimalizacja funkcji logicznych. Metody minimalizacji funkcji logicznych. Metoda algebraiczna. Metoda tablic Karnaugha. Hazardy w tablicach Karnaugha. Realizacja układów kombinacyjnych przy użyciu dowolnych bramek. W 4 Przerzutniki. Definicja przerzutnika, zasady działania, parametry statyczne i dynamiczne. Przerzutnik RS. Przerzutnik RS wyzwalany poziomem i zboczem. Przerzutnik JK. Przerzutnik JK Master-slave. Przerzutnik D i przerzutnik latch. Zamiany wzajemne przerzutników. Przerzutnik T jako dwójka licząca. W 5 Rejestry. Wiadomości ogólne- budowa, zasada działania, sposoby wpisywania słowa dwójkowego do rejestru i sposoby wyprowadzania słowa z rejestru.. Rejestry równoległe. Rejestry szeregowe. Rejestry przesuwające. Zastosowania rejestrów. Zasady łączenia rejestrów w układy o zwiększonej pojemności. W 6 Liczniki. Podziały liczników Parametry liczników Liczniki asynchroniczne Własności dynamiczne liczników. Liczniki synchroniczne. Liczniki rewersyjne. Budowa, sposoby projektowania na przerzutnikach D, JK, T. Synteza liczników modulo n. Dzielniki częstotliwości. Modele synchronicznego układu sekwencyjnego (Mealy ego, Moore a), projektowanie synchronicznych układów sekwencyjnych W 7 Układy przetwarzania kodów. Kody liczbowe, kody naturalne (tzw. pozycyjne lub wagowe): dziesiętny (ND), binarny (dwójkowy NB), ósemkowy (OCT), szesnastkowy (HEX). Konwersja liczb pomiędzy kodami ND, NB, OCT, HEX. Uzupełnienia liczb (uzupełnienie do 1 i do dla liczb binarnych). Zapis liczb dwójkowych ze znakiem: znak-moduł (ZM), znak - uzupełnienie do 1 (ZU1 lub krótko U1), znak - uzupełnienie do (ZU lub krótko U). Kody dwójkowo dziesiętne: BCD (tzw. BCD 841, kod z nadmiarem do 3, 1 z 10 (pierścieniowy), 7 segmentowy,. Kod Graya. Kodery, dekodery, transkodery (umiejętność ich projektowania). Dekoder 1 z n. Dekoder wielopoziomowy. Dekoder współrzędnościowy. Zastosowanie dekoderów do uaktywniania pamięci i układów we-wy. W 8 - Multipleksery i demultipleksery. Budowa, symbole graficzne, zasady działania. Projektowanie jedno i wielowyjściowych układów kombinacyjnych. W 9 Układy arytmetyczne. Arytmetyka dwójkowa, działania na liczbach dwójkowych bez znaku i ze znakiem (dodawanie, odejmowanie). Zapis liczb ujemnych - znakmoduł,, uzupełnienie do. Mnożenie binarne. Półsumator, sumator, sumatory Liczba godzin
wielobitowe szeregowe i równoległe, sumatory scalone, sumatory akumulujące. Komparatory i Komparatory scalone. Układy mnożące i generatory parzystości. W 10 Układy arytmetyczne Praktyczne realzacje: półsumator, sumator, sumatory wielobitowe szeregowe i równoległe, sumatory scalone, sumatory akumulujące. W 11 Układy arytmetyczne. Komparatory i Komparatory scalone. Układy mnożące i generatory parzystości. W 1 Układy czasowe i generacyjne. Rodzaje układów uzależnień czasowych. Przerzutniki monostabilne. Układy całkujące i różniczkujące. Generatory fali prostokątnej. Generatory kwarcowe. Scalone układy generacyjne. W 13 Układy współpracy z otoczeniem. Układy wejściowe o różnych poziomach napięć. Likwidacja drgań zestyków mechanicznych. Układy odczytywania klawiatury. Układy rozdzielenia galwanicznego. Układy wyświetlania informacji - LED, LCD. Zespoły wyświetlania multipleksowanego. W 14 Wprowadzenie do cyfrowych układów programowalnych. W 15 Zasady projektowania i wykorzystania układów cyfrowych Rozwiązywanie zadań technicznych z wykorzystaniem układów cyfrowych prezentacja rozwiązań zadań problemowych. Forma zajęć LABORATORIUM Liczba godzin L 1 Podstawowe funkcje logiczne 4 L Przerzutniki 4 L 3 Liczniki i rejestry 4 L 4 Liczniki i rejestry scalone 4 L 5 Kodery, dekodery, multipleksery, demultipleksery 4 L 6 Układy arytmetyczne 6 L 7 Zastosowania układów scalonych 4 NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE 1. wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych. ćwiczenia laboratoryjne, opracowanie sprawozdań z realizacji przebiegu ćwiczeń 3. instrukcje do wykonania ćwiczeń laboratoryjnych 4. ćwiczenia tablicowe 5. - programy inżynierskie do analizy, symulacji, projektowania układów cyfrowych 6. stanowiska do ćwiczeń SPOSOBY OCENY ( F FORMUJĄCA, P PODSUMOWUJĄCA) F1. ocena przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych F. - ocena przygotowania do ćwiczeń tablicowych F3. ocena umiejętności stosowania zdobytej wiedzy podczas wykonywania ćwiczeń F4. ocena sprawozdań z realizacji ćwiczeń objętych programem nauczania F5. ocena aktywności podczas zajęć. ocena umiejętności rozwiązywania postawionych problemów oraz sposobu prezentacji uzyskanych wyników zaliczenie na ocenę P. ocena opanowania materiału nauczania będącego przedmiotem wykładu egzamin 3
OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA Forma aktywności Godziny kontaktowe z prowadzącym Godziny konsultacji z prowadzącym Zapoznanie się ze wskazaną literaturą Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych i tablicowych Wykonanie sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych, projektów (czas poza zajęciami) Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności 30W, 30L 60 h 5 h 10 h 15 h 10 h Suma 100 h SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS DLA PRZEDMIOTU Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału prowadzącego Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym, w tym zajęć laboratoryjnych i projektowych 4 ECTS.6 ECTS. ECTS LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA 1 Ćwirko R., Rusek M., Marciniak W. - Układy scalone w pytaniach i odpowiedziach, WNT, Warszawa 1987 De Micheli G. - Synteza i optymalizacja układów cyfrowych, WNT, Warszawa 1998 3 Gajewski P., Turczyński J. - Cyfrowe układy scalone CMOS, WKiŁ, Warszawa 1990 4 Głocki W. - Układy cyfrowe, WSZiP, Warszawa 1996 5 Kalisz J. - Podstawy elektroniki cyfrowej, WKiŁ, Warszawa 1991 PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL) 1. dr inż. Jacek Smoląg jsmolag@kik.pcz.pl MACIERZ REALIZACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Efekt kształcenia EK1 EK Odniesienie danego efektu do efektów zdefiniowanych dla całego programu (PEK) Cele przedmiotu Treści programowe Narzędzia dydaktyczne 1 Sposób oceny P P 4
EK3 EK4 EK5 EK6 EK7 EK8 EK9 EK10 EK11 EK1 K_K05,C,C,C,C,C,C C -7-7 -7 W1-3 L1, W7 L5,C5 W4-6 L-L4 C-C4 W4-6 L-L4 C-C4 W10-11 L6 C6 W1 L7 C7-7 P,P,P F1,F II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY Efekt Student opanował wiedzę z zakresu podstaw techniki cyfrowej Na ocenę Na ocenę 3 Na ocenę 4 Na ocenę 5 Student nie opanował podstawowej wiedzy z zakresu podstaw techniki cyfrowej Student częściowo opanował wiedzę z zakresu podstaw techniki cyfrowej Student dobrze opanował wiedzę z zakresu podstaw techniki cyfrowej Student bardzo dobrze opanował wiedzę z zakresu materiału objętego programem 5
Efekt 6-11 Student posiada umiejętności stosowania wiedzy w praktycznym rozwiązywaniu problemów i zadań związanych z techniką cyfrową Efekt 1 Student potrafi efektywnie prezentować i dyskutować wyniki własnych działań Student nie potrafi rozwiązywać podstawowych problemów i zadań nawet z pomocą instrukcji oraz prowadzącego Student nie opracował sprawozdania/ Student nie potrafi zaprezentować wyników swoich badań Student nie potrafi wykorzystać zdobytej wiedzy, zadania wynikające z realizacji ćwiczeń wykonuje z pomocą prowadzącego Student wykonał sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, ale nie potrafi dokonać interpretacji oraz analizy wyników własnych badań Student poprawnie wykorzystuje wiedzę oraz samodzielnie rozwiązuje problemy i zadania wynikające w trakcie realizacji ćwiczeń Student wykonał sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, potrafi prezentować wyniki swojej pracy oraz dokonuje ich analizy nauczania, samodzielnie zdobywa i poszerza wiedzę przy użyciu różnych źródeł Student potrafi rozwiązywać samodzielnie zaawansowane zadania, potrafi dokonać oceny oraz uzasadnić trafność przyjętych metod i rozwiązań Student wykonał sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, potrafi w sposób zrozumiały prezentować, oraz dyskutować osiągnięte wyniki Dopuszcza się wystawienie oceny połówkowej o ile student spełniający wszystkie efekty kształcenia wymagane do oceny pełnej spełnia niektóre efekty kształcenia odpowiadające ocenie wyższej III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE 1. Wszelkie informacje dla studentów (materiały do zajęć, instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych) dostępne są na stronie internetowej www.kik.pcz.pl.. Informacja na temat konsultacji przekazywana jest studentom podczas pierwszych zajęć danego z przedmiotu. 6