TEORIA AUTOMATÓW Uzupełniające Studia Magisterskie Prowadzący: dr inż. Halina KamionkaMikuła (hkm@polsl.gliwice.pl) Rozkład: Semestr 2 W Ćw Lab 2 Proj Sem Egz + Cel: Celem przedmiotu jest przedstawienie podstaw teoretycznych oraz metod syntezy i analizy układów cyfrowych z uwzględnieniem zagadnień dynamiki. : Zagadnienia podstawowe. Synteza i analiza układów cyfrowych. Typowe Słowa kluczowe: układy cyfrowe. Algebra Boole`a, bramka, przerzutnik, blok funkcjonalny, układ kombinacyjny, asynchroniczny układ sekwencyjny, synchroniczny układ sekwencyjny, struktura Moore`a, struktura Mealy, hazard, wyścig Wykład: Zagadnienia podstawowe: algebra Boole`a, układ cyfrowy, podstawowe układy kombinacyjne, realizacje stykowe i bezstykowe, symbole logiczne, system funkcjonalnie pełny, kody, minimalizacja wyrażeń logicznych, zjawisko hazardu, podstawowe układy sekwencyjne. Synteza i analiza układów cyfrowych: synteza układów kombinacyjnych, synteza układów iteracyjnych, analiza układów kombinacyjnych, synteza asynchronicznych układów sekwencyjnych, zjawiska wyścigu, synteza synchronicznych układów sekwencyjnych, synteza układów mikroprogramowanych, synteza układów z uzależnieniami czasowymi, analiza układów sekwencyjnych. Typowe układy cyfrowe: rejestry, liczniki, komutatory, konwertery kodów, pamięci, programowane zespoły logiczne. Ćwiczenia: Ćwiczenia tablicowe obejmują ilustrację zadaniową i projektową uzupełniającą tematykę wykładów. Warunki zaliczenia i egzamin: Zaliczenie ćwiczeń tablicowych na podstawie obecności i aktywności na ćwiczeniach oraz uzyskanych pozytywnych ocen z dwóch sprawdzianów. Zaliczanie laboratorium na podstawie wykonania wszystkich przewidzianych programem ćwiczeń laboratoryjnych, pozytywnie ocenionych sprawozdań oraz uzyskanych pozytywnych ocen z pisemnych sprawdzianów dotyczących każdego ćwiczenia. Egzamin w formie pisemnej i ustnej. Metody nauczania: Wykład uzupełniony pokazami audiowizualnymi, ćwiczenia tablicowe obejmują ilustrację zadaniową i projektową uzupełniającą tematykę wykładu. Laboratorium obejmuje projektowanie, konfigurowanie (montaż) i uruchamianie różnych klas układów cyfrowych ze szczególnym uwzględnieniem zjawisk występujących w stanach nieustalonych. Literatura podstawowa: KamionkaMikuła H., Małysiak H., Pochopień B.: Układy cyfrowe. Teoria i przykłady. PKJS, Gliwice 2004. Literatura uzupełniająca: Praca zbiorowa pod red. H.Małysiaka i B.Pochopienia: Układy cyfrowe. Zadania. WP Śl., Gliwice 2002. Praca zbiorowa pod red. H.Małysiaka: Teoria automatów cyfrowych. Laboratorium. WPŚl., Gliwice 2002. /
Laboratorium: Nazwa laboratorium: Laboratorium Teorii Automatów Ogólna charakterystyka cel: Praktyczne ćwiczenia w zakresie zarówno projektowania, budowy, uruchamiania i testowania układów cyfrowych, jak również ich analizy pod względem występowania zjawisk spowodowanych opóźnieniami elementów i eksperymentalnego badania wpływu tych zjawisk na poprawność realizacji wymaganego programu tych układów. Laboratorium obejmuje tematykę: opis układów cyfrowych, elementy przełączające, schematy logiczne, minimalizacja wyrażeń logicznych, synteza i analiza układów kombinacyjnych, typowe układy kombinacyjne, realizacja funkcji w oparciu o komutatory, synteza asynchronicznych układów sekwencyjnych, zastosowanie przerzutników asynchronicznych, zjawiska hazard, wyścig i hazard zasadniczy, układy synchroniczne budowane w strukturze szytej i mikroprogramowanej. Wykaz ćwiczeń:. Układy kombinacyjne realizacja w oparciu o bramki i uruchamianie, z uwzględnieniem zależności czasowych,. Elementarne automaty sekwencyjne badanie przerzutników asynchronicznych i synchronicznych z różnym sposobem wyzwalania, 2. Układy sekwencyjne asynchroniczne, synteza i uruchamianie układów, 3. Dynamika układów cyfrowych: badanie skutków opóźnień elementów przy przejściach, przy których wykryto hazard, wyścig lub hazard zasadniczy, 4. Sekwencyjne układy synchroniczne: projektowanie i uruchamianie układów, 5. Rejestry i liczniki synteza i badanie układów, 6. Wybrane układy arytmetyczne synteza i uruchamianie układów, 7. Realizacja układów z zastosowaniem elementów średniej i dużej skali integracji: komutatorów, programowanych zespołów logicznych, 8. Mikroprogramowane układy sekwencyjne: projektowanie, realizacja oraz uruchamianie układów mikroprogramowanych o różnych strukturach, 9. Elementy projektowania automatów wspomaganego komputerem. Wykaz literatury [] Praca zb. pod red. Henryka Małysiaka "Teoria Automatów Cyfrowych Laboratorium", WPŚl. (Wyd. Pol. SI.)2002r. [2] H. KamionkaMikuła, H. Małysiak, B. Pochopień Układy cyfrowe teoria i przykłady WPKJS, wydanie VIuzupełnione, Gliwice, 2004) Nr ćw. Tematyka ćwiczeń obowiązujący zakres: ćw. Kombinacyjne automaty cyfrowe. Konwertery kodów. Układy z zależnościami czasowymi [] str.: 74. 67 90. ćw. 3 Elementarne automaty sekwencyjne [] str.: 462 ćw. 4 Asynchroniczne automaty sekwencyjne [] str.: 630, 6796. ćw. 5 Synchroniczne automaty sekwencyjne [] str.: 0229 ćw. 6 Wybrane układy arytmetyczne [] str.: l3048 ćw. 7 Dynamika układów cyfrowych [] str.: l4966 2/
Nr ćw. Tematyka ćwiczeń obowiązujący zakres: ćw. 9 i 0 ćw. ćw. 2 ćw. 4 Literatura uzupełniająca Rejestry i liczniki Realizacja automatów cyfrowych z zastosowaniem układów scalonych średniej i dużej skali integracji Elementy komputerowo wspomaganego projektowania automatów cyfrowych Mikroprogramowane sekwencyjne automaty cyfrowe [] str.:l97237 [] str.: 238278. [2] Układy cyfroweteoria i przykłady str.: 376 oraz programy: kazwiz.zip, quinwiz.zip w witrynie internetowej: http://zeus.polsl.gliwice.pl/~hkm/ [] str.: 309336 [3] B.Pochopień "Arytmetyka systemów cyfrowych", WPŚl. Gliwice 2003, [4] Praca zbiorowa pod redakcją H. Małysiaka i B. Pochopienia, Układy cyfrowe Zadania, wydanie III WPŚl. Gliwice 2002. Zespól prowadzący zajęcia i kierownik laboratorium dr inż. Halina KamionkaMikuła kierownik, dr inż. Henryk Małysiak mgr inż. Tomasz Podeszwa, mgr inż. Grzegorz Baron, Materiały dydaktyczne do ćwiczeń podręczniki Układy cyfrowe Teoria i przykłady, Wydanie VI uzupełnione, PJS, Gliwice 2004. skrypty. Praca zb. pod red. Henryka Małysiaka: Teoria automatów cyfrowych. Laboratorium, WPŚl, Gliwice, 2003. 2. Praca zbiorowa pod redakcją H. Małysiaka i B. Pochopienia, Układy cyfrowe Zadania, WPŚl, Gliwice, 2003. 3. Praca zbiorowa pod redakcją J. Siwińskiego i H. Małysiaka, Zbiór zadań z układów przełączających, WPŚl, Gliwice, 2003. 4. Pochopień B.: Arytmetyka systemów cyfrowych. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2003. instrukcje Są zawarte w skrypcie: Teoria automatów cyfrowych. Laboratorium, WPŚl, Gliwice, 2003. materiały w wersji elektronicznej Regulamin dostępny na stronie: http://zeus.polsl.gliwice.pl/~hkm/, Tematyka ćwiczeń dostępny na stronie: http://zeus.polsl.gliwice.pl/~hkm/, Prezentacje komputerowe dla wybranych ćwiczeń udostępniane na stanowisku. 3/
programy wspomagające nauczanie PROGRAMY DYDAKTYCZNE WYKORZYSTYWANE W LABORATORIUM TEORII AUTOMATÓW WYKONANE W RAMACH PRAC DYPLOMOWYCH POD KIERUNKIEM HALINY KAMIONKIMIKUŁY Programy związane bezpośrednio z tematyką ćwiczeń Plik Analwiz.zip Fwejprze.zip Hazstat.zip Hazsym.zip Hazzas.zip Hstwin.zip Hufdyd.zip Kazwiz.zip Konwertery.zip Liczszer.zip Minsiat.zip MinUWW.zip Mpxsynt.zip zrealizowany przez Katarzynę Lecybyl i Anetę Porębską (Zander), przeznaczony dla komputerowej analizy wyrażenia logicznego (normalnego i różnego od normalnego) pod względem: poprawności dla zadanej funkcji, skracalności i hazardu. Uwzględnia aspekt dydaktyczny poprzez wizualizację obrazu wyrażenia w siatce Karnaugh a. zrealizowany przez Przemysława Mańkę, dotyczy nauczania w zakresie metod określania funkcji wejść przerzutników asynchronicznych i synchronicznych. zrealizowany przez Frih a Naceur a, dotyczy nauczania zagadnień hazardu statycznego. zrealizowany przez Tomasza Żaka, uwzględnia symulator wybranych układów cyfrowych, celem nauczania zagadnień: hazardu, wyścigu, hazardu zasadniczego, zrealizowany przez Artura Moskwę, dotyczy nauczania zagadnień hazardu zasadniczego. zrealizowany przez Piotra Sitko, dotyczy nauczania zagadnień hazardu statycznego. zrealizowany przez Krystynę Piontek, dotyczy ilustracji syntezy układów asynchronicznych sekwencyjnych metodą Huffmana. zrealizowany przez Grzegorza Nowaka, przeznaczony do komputerowej minimalizacji wyrażeń logicznych w oparciu o metodę Kazakowa z uwzględnieniem hazardu zawiera wizualizację kolejnych etapów minimalizacji. zrealizowany przez Artura Wilczka, przeznaczony do nauczania zagadnień koderów i dekoderów uwzględnia komputerową syntezę tych układów. zrealizowany przez Przemysława Porębę, przeznaczony do wspomaganie nauczania w zakresie syntezy liczników szeregowych. zrealizowany przez Agnieszkę Jelonek (Kozak), przeznaczony do nauczania minimalizacji wyrażeń logicznych w oparciu o metodę siatek Karnaugh a, uwzględnia komputerową minimalizację wyrażeń logicznych. zrealizowany przez Artura Grucę, przeznaczony do komputerowej minimalizacji wyrażeń logicznych w oparciu o metodę Quine a McCluskay a dla układu wielowyjściowego zawiera wizualizację kolejnych etapów minimalizacji. zrealizowany przez Marcina Mędrka, dotyczy komputerowej syntezy układów realizowanych w oparciu o multipleksery i demultipleksery, uwzględnia wizualizację jej kolejnych etapów i minimalizację wyrażeń logicznych 4/
Plik Qnhszk.zip Przenau.zip Prz_wyr.zip Rejestry.zip Quinwiz.zip Siatki.zip Symlicz.zip Synchrs.zip Tklsynt.zip TKS.zip Programy uzupełniające Plik Fpga.zip Fpls.zip zrealizowany przez Marka Duraja, przeznaczony do komputerowej minimalizacji wyrażeń logicznych w oparciu o metodę Quine a McCluskay a z uwzględnieniem hazardu oraz przypadków nieszkodliwości hazardu w układach sekwencyjnych zawiera wizualizację kolejnych etapów minimalizacji. zrealizowany przez Magdalenę Ciecieląg, dotyczy nauczania zagadnień przerzutników (asynchronicznych i synchronicznych). zrealizowany w wyniku prac: S. Babicz R. Kandzi i T. Rybińsiego, dotyczy komputerowego przekształcania wyrażeń logicznych z uwzględnieniem zagadnień hazardu. zrealizowany przez Bogusława Poloczka, dotyczy nauczania zagadnień rejestrów. zrealizowany przez Tomasza Otrembę, przeznaczony do komputerowej minimalizacji wyrażeń logicznych w oparciu o metodę Quine a McCluskay a z uwzględnieniem hazardu zawiera wizualizację kolejnych etapów minimalizacji. zrealizowany przez Pawła Penpeskiego, przeznaczony do nauczania minimalizacji wyrażeń logicznych w oparciu o metodę siatek Karnaugh a, uwzględnia ćwiczenia właściwości siatek Karnaugh a, komputerową minimalizację zbioru implikantów/implicentów prostych oraz wyznaczanie przejść hazardogennych. zrealizowany przez Andrzeja Głucha, przeznaczony do nauczania zagadnień liczników, umożliwia tworzenie i symulację układów cyfrowych realizowanych w oparciu o następujące rodzaje elementów logicznych: bramki logiczne, przerzutniki, rejestry, układy arytmetyczne, komutatory, liczniki, pamięci RAM, z możliwością ustawiania parametrów czasowych elementów składowych. zrealizowany przez Wojciecha Szymkiewicza, przeznaczony do komputerowej syntezy układów synchronicznych umożliwia wizualizację kolejnych etapów syntezy, bez możliwości redukcji stanów warunkoworównoważnych!!. zrealizowany w wyniku prac: Katarzyny Grosman i Roberta Kwiatka, przeznaczony do komputerowej syntezy układów asynchronicznych statycznych w oparciu o metodę tablic kolejności łącze uwzględnia: wizualizację kolejnych etapów komputerowej syntezy, możliwość ingerencji użytkownika w rozwiązanie proponowane przez komputer, podpowiedzi o rodzaju popełnionych błędów podczas ingerencji użytkownika. zrealizowany przez Tomasza Poloka, przeznaczony do wspomagania syntezy równoległych liczników metodą tablic kolejnych stanów. Uwzględnia wizualizację przebiegu syntezy z minimalizacją wyrażeń logicznych. zrealizowany przez Karinę Kanię, dotyczy nauczania realizacji układów w oparciu o programowane matryce logiczne typu FPGA. zrealizowany przez Annę Tomaszewską, dotyczy realizacji układów w oparciu o programowane matryce logiczne typu FPLS. 5/
Plik Mintn.zip Mdmdyd.zip Multsyn.zip Przenau.zip PLDdyd.zip PLDTKL.zip Synteza_synch.zip Tklnau.zip Tkldos.zip Multsyn.zip zrealizowany przez Annę Filipowicz, przeznaczony do komputerowej minimalizacji wyrażeń logicznych w oparciu o metodę tablic niezgodności z uwzględnieniem hazardu bez wizualizacji wyników pośrednich. zrealizowany przez Dariusza Strzęciwilka dotyczy nauczania zagadnień: komutatorów, syntezy układów realizowanych w oparciu o multipleksery i demultipleksery, uwzględnia komputerową syntezę tych układów i minimalizację wyrażeń logicznych. zrealizowany przez Anetę Dąbek (Warmuz), dotyczy komputerowej syntezy układów realizowanych w oparciu o multipleksery i demultipleksery, uwzględnia komputerową minimalizację wyrażeń logicznych w oparciu o metodę bezpośredniego przeszukiwania i wizualizację jej kolejnych etapów. zrealizowany przez Magdalenę Ciecieląg, dotyczy nauczania zagadnień przerzutników (asynchronicznych i synchronicznych). zrealizowany przez Karola Roszkowskiego, dotyczy nauczania zagadnień programowanych matryc logicznych w zakresie podstawowych struktur. zrealizowany przez Mariusza Wdowika, dotyczy komputerowej syntezy sekwencyjnych układów asynchronicznych statycznych realizowanych w oparciu o programowane matryce logiczn umożliwia wykorzystanie wyników programu zawartego w Tklsynt.zip. zrealizowany przez Grzegorza Majdę, przeznaczony do nauczania zagadnień syntezy układów synchronicznych umożliwia sprawdzenie wiedzy użytkownika w zakresie syntezy układów sekwencyjnych synchronicznych dla struktury Moore a (z redukcją stanów warunkoworównoważnych). zrealizowany przez Mariolę Blachę, przeznaczony do ilustracji syntezy układów asynchronicznych sekwencyjnych metodą tablic kolejności łączeń. zrealizowany przez Jarosława Kocelę, przeznaczony do nauczania syntezy asynchronicznych układów sekwencyjnych metodą tablic kolejności łączeń. zrealizowany przez Anetę Dąbek (Warmuz), dotyczy komputerowej syntezy układów realizowanych w oparciu o multipleksery i demultipleksery, uwzględnia komputerową minimalizację wyrażeń logicznych w oparciu o metodę bezpośredniego przeszukiwania i wizualizację jej kolejnych etapów. materiały pomocnicze (katalogi, noty aplikacyjne) o Katalogi w formie elektronicznej w BAZIE OCEN udostępniane z różniącymi się uprawnieniami prowadzącym zajęcia i dla studentom. o Katalogi pomocnicze w formie papierowej dla każdej grupy. Regulamin laboratorium Regulamin Laboratorium podany jest podany w ZAŁĄCZNIKU Regulamin Laboratorium oraz na stronie: zeus.polsl.gliwice.pl/~hkm/, 6/
Zasady zaliczania Dla zaliczenia laboratorium wymagane jest spełnienie warunków: o wykonanie ćwiczeń objętych programem, o oddanie pozytywnie ocenionych sprawozdań, o zaliczenie tematyki wszystkich ćwiczeń. Szczegółowe zasady zaliczania laboratorium ujęte są w regulaminie laboratorium: ZAŁĄCZNIKU Regulamin Laboratorium oraz na stronie: zeus.polsl.gliwice.pl/~hkm/. 7/