Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Podstawy techniki cyfrowej
Koordynator przedmiotu:
Rajmund Kożuszek
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Informatyka
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
PTCY
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2021/2022
Liczba punktów ECTS:
6
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Bilans nakładu pracy przeciętnego studenta wygląda następująco: - udział w wykładach: 15 x 2 godz. = 30 godz., - udział w zajęciach laboratoryjnych: 6 x 5 godz. + 2 godz. = 32 godz., - przygotowanie do kolejnych wykładów i realizacji zadań laboratoryjnych (przejrzenie materiałów z wykładu i dodatkowej literatury, próba rozwiązania miniproblemów zawartych w podręczniku): 15 x 2 godz. (przygotowanie do wykładu) + 6 x 4 godz. (przygotowanie do laboratorium) = 54 godz. - udział w konsultacjach: 2 godz. (zakładamy, że student korzysta z 2-godz. konsultacji w semestrze w celu wyjaśnienia swych wątpliwości dotyczących metod projektowania układów cyfrowych), - przygotowanie do egzaminu (rozwiązanie zadań przedegzaminacyjnych) oraz obecność na egzaminie: 30 godz. + 3 godz. = 33 godz. Łączny nakład pracy studenta wynosi: 30 + 32 + 54 + 2 + 33 = 151 godz., co odpowiada 6,0 punktom ECTS.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- nakład pracy związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich wynosi: 30 + 32 + 2 + 3 = 67 godz., co odpowiada 2,5 punktom ECTS,
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- nakład pracy związany z zajęciami o charakterze praktycznym wynosi: 56 godz., co odpowiada 2 punktom ECTS
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium30h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Bez wymagań wstępnych.
Limit liczby studentów:
210
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest przedstawienie metod projektowania układów cyfrowych począwszy od układów podstawowych po układy złożone o znacznym stopniu integracji. Studenci są zapoznawani z podstawami logiki binarnej, układami kombinacyjnymi, sekwencyjnymi, układami logiki programowalnej, a także nabywają umiejętności wykorzystania różnych układów do projektowania złożonych struktur cyfrowych. Ponadto omawiane są podstawowe zagadnienia arytmetyki komputerowej.
Treści kształcenia:
WYKŁADY: 1. Organizacja przedmiotu. Cel i zakres przedmiotu, powiązania z innymi przedmiotami. Algebra Boole’a. Funkcje logiczne. Sposoby przedstawiania funkcji: tabela prawdy, postać algebraiczna, postać dziesiętna, mapa Karnaugha. Bramki logiczne. Minimalizacja prostych układów na mapie Karnaugha, zestawy funkcjonalnie pełne. 2. Układy kombinacyjne. Projektowanie na bramkach NAND i NOR, projektowanie układów wielowyjściowych, układy iteracyjne. 3. Minimalizacja CAD (metoda Quine’a - McCluskey’a). Podstawy testowania układów cyfrowych. 4. Bloki funkcjonalne: dekodery, kodery, multipleksery i demultipleksery, komparatory i sumatory. 5. Układy sekwencyjne: rodzaje automatów i ich przeznaczenie, metody opisu, automaty elementarne. Projektowanie prostego automatu. Automaty niezupełne. 6. Algorytm projektowania układów synchronicznych. Minimalizacja liczby stanów. Kodowanie stanów. 7. Sekwencyjne bloki funkcjonalne: rejestry i liczniki. Układy czasowe: multiwibratory. 8. Automaty asynchroniczne, zjawiska występujące w automatach: wyścig i hazard. 9. Algorytm projektowania automatów asynchronicznych. Minimalizacja liczby stanów, kodowanie, eliminacja hazardów. 10. Układy GAL i FPGA. Języki opisu sprzętu HDL. 11. Kody liczbowe stałopozycyjne (ZM, U1, U2, polaryzowane) 12. Podstawy arytmetyki komputerowej. 13. Systemy sterowania i przetwarzania danych. Układ operacyjny i sterujący. 14. Układy mikroprogramowane. 15. Przykład złożonego systemu cyfrowego (np. realizacja działań arytmetycznych w strukturze mikroprogramowanej). LABORATORIUM: 1. Podstawowe układy kombinacyjne 2. Układy iteracyjne i wielowyjściowe, układy na multiplekserach 3. Sekwencyjne układy synchroniczne 4. Komputerowe wspomaganie projektowania układów cyfrowych (FPGA, HDL) 5. Sekwencyjne układy asynchroniczne 6. Układy mikroprogramowane
Metody oceny:
Realizacja przedmiotu obejmuje następujące formy zajęć:  wykład prowadzony w wymiarze 2 godz. tygodniowo;  zajęcia laboratoryjne w wymiarze: 6 spotkań po 5 godz.; w ramach tych zajęć student, korzystając z oprogramowania i sprzętu – pod opieka prowadzącego zajęcia – realizuje wskazane zadania związane tematycznie z treścią wykładu;  zajęcia instruktażowe przed rozpoczęciem cyklu zajęć laboratoryjnych – 2 godz. Sprawdzanie założonych efektów kształcenia realizowane jest przez:  ocenę wiedzy i umiejętności związanych z realizacją zadań laboratoryjnych – ocenę poprawności działania zaprojektowanych układów oraz sprawozdań z realizacji poszczególnych zadań;  ocenę wiedzy i umiejętności wykazanych na egzaminie pisemnym o charakterze problemowym oraz – w przypadkach szczególnych – na egzaminie ustnym,
Egzamin:
tak
Literatura:
Wakerly J. F.: Digital Design. Principles and Practices. Prentice Hall, Upper Saddle River, 2000. Zieliński C.: Podstawy projektowania układów cyfrowych. PWN, Warszawa, 2003. Skorupski A.: Podstawy techniki cyfrowej. WKŁ, Warszawa, 2004. Chabko K., Gracki K., Pawłowski M., Raczkowski J., Skorupski A., Szymański Z.: Projektowanie układów cyfrowych. OWPW, Warszawa, 2017.
Witryna www przedmiotu:
https://usosweb.usos.pw.edu.pl/kontroler.php?_action=katalog2/przedmioty/pokazPrzedmiot&prz_kod=103B-INxxx-ISP-PTCY&callback=g_53de6571
Uwagi:
(-)

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01
zna podstawowe elementy układów logicznych kombinacyjnych i sekwencyjnych
Weryfikacja: laboratorium, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: W01, W04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o, III.P6S_WG
Charakterystyka W02
zna podstawowe zasady projektowania układów kombinacyjnych i sekwencyjnych
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: W04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o, III.P6S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01
potrafi wykorzystać metody opisu układów logicznych do formułowania i rozwiązywania prostych zadań inżynierskich o charakterze praktycznym
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: U01
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
Charakterystyka U02
potrafi zaprojektować: układ kombinacyjny, układ synchroniczny, układ asynchroniczny, blok funkcjonalny, system cyfrowy składający się z układu operacyjnego oraz układu sterującego (przetwarzający informacje reprezentowane cyfrowo, np. wykonujący obliczenia lub akwizycję i przetwarzanie danych)
Weryfikacja: laboratorium, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: U01, U07
Powiązane charakterystyki obszarowe: III.P6S_UW.o, P6U_U, I.P6S_UW.o
Charakterystyka U03
potrafi zaprogramować układ FGPA wykorzystując do tego język HDL
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: U01, U07
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
Charakterystyka U04
potrafi uruchomić i wykryć ewentualne błędy projektowe w stworzonym układzie cyfrowym
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: U03, U07
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
Charakterystyka U05
potrafi zaplanować i przeprowadzić eksperyment, przedstawić wyniki z badań i pomiarów w formie czytelnego sprawozdania
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: U03, U09, U10
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o, I.P6S_UK
Charakterystyka U06
potrafi pracować indywidualnie i w zespole
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: U08
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UO

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K01
ma świadomość konieczności komunikowania się z otoczeniem, także pozazawodowym, w sposób zrozumiały dla odbiorcy
Weryfikacja: wykład
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K05
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_K, I.P6S_KO
Charakterystyka K02
jest świadomy procesu uczenia się w kierunku zwiększania kompetencji w tym obszarze
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K01
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_K, I.P6S_KK