Проектування цифрових засобів на ПЛІС

Спеціальність: Комп'ютерні системи та мережі
Код дисципліни: 7.123.01.E.024
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Електронні обчислювальні машини
Лектор: доцент Бачинський Руслан Володимирович
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Мета вивчення дисципліни: Освоїти теоретичні та практичні основи побудови та проектування сучасних цифрових засобів на ПЛІС
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей: інтегральна компетентність: ІНТ - здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми під час професійної діяльності у галузі інформаційних технологій або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів комп’ютерної інженерії і характеризуються комплексністю та невизначеністю умов. загальні компетентності: ЗК3 - Здатність проводити дослідження на відповідному рівні. ЗК5 - здатність до застосування знань на практиці; ЗК6 - здатність здійснювати пошук та аналізувати інформацію з різних джерел; Спеціальні (фахові) компетентності: СК2 - здатність розробляти моделі апаратних засобів з використанням мов моделювання та вміння синтезувати розроблені моделі з допомогою програмних комплексів на ПЛІС. СК3 - здатність проектувати комп’ютерні системи на ПЛІС з урахуванням цілей, обмежень, технічних, економічних та правових аспектів. СК4 - здатність будувати та досліджувати моделі комп’ютерних систем та відлагоджувати їх як в симуляторах так і в реальних схемах. СК5 - здатність використовувати переваги апаратних засобів на ПЛІС для побудови ефективних цифрових засобів. СК7 - здатність досліджувати, розробляти та обирати технології створення великих і надвеликих систем. СК9 - здатність представляти результати власних досліджень та/або розробок у вигляді презентацій, науково-технічних звітів, статей і доповідей на науково-технічних конференціях.
Результати навчання: РН1 - Застосовувати загальні підходи пізнання, методи математики, природничих та інженерних наук до розв’язання складних задач комп’ютерної інженерії. РН3 - Будувати та досліджувати моделі цифрових засобів з урахуванням особливостей ПЛІС, оцінювати їх адекватність, визначати межі застосовності. РН7 - Вирішувати задачі аналізу та синтезу цифрових засобів на ПЛІС. РН11 - Приймати ефективні рішення з питань розроблення, впровадження та експлуатації цифрових засобів на ПЛІС, аналізувати альтернативи, оцінювати ризики та імовірні наслідки рішень. РН13 - Зрозуміло і недвозначно доносити власні знання, висновки та аргументацію з питань інформаційних технологій і дотичних міжгалузевих питань до фахівців і нефахівців, зокрема до осіб, які навчаються.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: прикладна теорія цифрових автоматів, архітектура комп’ютера.
Короткий зміст навчальної програми: Проектування цифрових засобів починається з дослідження – дослідження того, що на даний час зробили в даному напряму інші розробники, що можна взяти з їхнього досвіду та результатів для використання у власному проекті. Після того, як в результаті дослідження знайдено найкращий аналог, починається власне проектування. Оскільки ПЛІС дозволяють реалізувати складні цифрові засобі на базі існуючої стандартизованої апаратної структури, ПЛІС часто використовується для прототипування при розробці НВІС. Після детального відлагодження системи на ПЛІС, розробники можуть перейти до розробки спеціалізованої НВІС (при великих прогнозованих партіях продукту) або ж використовувати ПЛІС як апаратну основу в кінцевому продукті. Розробка нової техніки вважається закінченою тільки коли ці дослідження дали позитивний результат. Дослідження грають також важливу роль при розробці цифрових засобів на ПЛІС. Проведення і досліджень, і проектування цифрових засобів спирається на чисельні технічні методі розробки і прототипування. Даний курс як раз і призначений для ознайомлення студентів із методиками, методами та обладнанням, які використовуються при розробці і прототипуванні цифрових засобів.
Опис: Вступ. Мета та задачі курсу. Основні поняття та термінологія. ПЛІС, архітектура, їхні характеристики, властивості та відмінності, організація проектування на базі ПЛІС. Основні документи при проведенні проектування. Основні етапи проектування на ПЛІС . Основні внутрішні апаратні блоки ПЛІС. Класифікація і прояви насправностей цифрових пристроїв у складі систем на базі ПЛІС. Рекомендована послідовність дослідження, тестування та діагностики цифрових засобів на базі ПЛІС. Особливості дослідження комбінаційних схем. Особливості дослідження схем з пам’яттю. Використання вбудованого контролю в системах на ПЛІС. Особливості синтезу цифрових систем на ПЛІС. Стандартне і нестандартне обладнання для дослідження комп’ютерних систем. Засоби проектування цифрових засобів на ПЛІС.
Методи та критерії оцінювання: Оцінювання здійснюється за результатами виконання лекційних та семестрового тесту у віртуальному навчальному середовищі університету, а також за результатами виконання лабораторних робіт.
Критерії оцінювання результатів навчання: Семестрова оцінка виставляється за умови виконання студентом навчального плану. Семестрова оцінка формується з результатів поточного контролю виконання лабораторних робіт і семестрового тестування. Результат семестрового тестування є добутком результату семестрового тесту у віртуальному навчальному середовищі та коефіцієнта лекційних тестів у віртуальному навчальному середовищі.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. E. A. Lee and S. A. Seshia. Introduction to Embedded Systems - A Cyber-Physical Systems Approach, Second Edition, MIT Press, - 2017. – 565 p. Melnyk A. O. Multilevel basic cyber physical system platform // Cyber physical systems: achievements and challenges. First scientific seminar materials (June 25-26 2015 Lviv). – 2015. – p. 5–15 Jay Lee, Behrad Bagheri, and Hung-An Kao. A cyber-physical systems architecture for industry 4.0-based manufacturing systems. Manufacturing Letters, 3:18–23, 2015. 2 A. Salo. Simulation of water purification machine for vending cyber physical systems. Technology audit and production reserves — № 2/2(40), 2018 – p. 16 – 21. Жабін В.І., Жуков І.А., Клименко І.А., Ткаченко В.В. Прикладна теорія цифрових автоматів: Навч. посібник. – К.: Книжкове видавництво НАУ, 2007. – 364 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою: вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112 E-mail: nolimits@lpnu.ua Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).

Проектування цифрових засобів на ПЛІС (курсова робота)

Спеціальність: Комп'ютерні системи та мережі
Код дисципліни: 7.123.01.E.025
Кількість кредитів: 2.00
Кафедра: Електронні обчислювальні машини
Лектор: доцент Бачинський Руслан Володимирович
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Мета вивчення дисципліни: Освоїти теоретичні та практичні основи побудови та проектування сучасних цифрових засобів на ПЛІС
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей: інтегральна компетентність: ІНТ - здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми під час професійної діяльності у галузі інформаційних технологій або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів комп’ютерної інженерії і характеризуються комплексністю та невизначеністю умов. загальні компетентності: ЗК3 - Здатність проводити дослідження на відповідному рівні. ЗК5 - здатність до застосування знань на практиці; ЗК6 - здатність здійснювати пошук та аналізувати інформацію з різних джерел; Спеціальні (фахові) компетентності: СК2 - здатність розробляти моделі апаратних засобів з використанням мов моделювання та вміння синтезувати розроблені моделі з допомогою програмних комплексів на ПЛІС. СК3 - здатність проектувати комп’ютерні системи на ПЛІС з урахуванням цілей, обмежень, технічних, економічних та правових аспектів. СК4 - здатність будувати та досліджувати моделі комп’ютерних систем та відлагоджувати їх як в симуляторах так і в реальних схемах. СК5 - здатність використовувати переваги апаратних засобів на ПЛІС для побудови ефективних цифрових засобів. СК7 - здатність досліджувати, розробляти та обирати технології створення великих і надвеликих систем. СК9 - здатність представляти результати власних досліджень та/або розробок у вигляді презентацій, науково-технічних звітів, статей і доповідей на науково-технічних конференціях.
Результати навчання: РН1 - Застосовувати загальні підходи пізнання, методи математики, природничих та інженерних наук до розв’язання складних задач комп’ютерної інженерії. РН3 - Будувати та досліджувати моделі цифрових засобів з урахуванням особливостей ПЛІС, оцінювати їх адекватність, визначати межі застосовності. РН7 - Вирішувати задачі аналізу та синтезу цифрових засобів на ПЛІС. РН11 - Приймати ефективні рішення з питань розроблення, впровадження та експлуатації цифрових засобів на ПЛІС, аналізувати альтернативи, оцінювати ризики та імовірні наслідки рішень. РН13 - Зрозуміло і недвозначно доносити власні знання, висновки та аргументацію з питань інформаційних технологій і дотичних міжгалузевих питань до фахівців і нефахівців, зокрема до осіб, які навчаються.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: прикладна теорія цифрових автоматів, архітектура комп’ютера.
Короткий зміст навчальної програми: Проектування цифрових засобів починається з дослідження – дослідження того, що на даний час зробили в даному напряму інші розробники, що можна взяти з їхнього досвіду та результатів для використання у власному проекті. Після того, як в результаті дослідження знайдено найкращий аналог, починається власне проектування. Оскільки ПЛІС дозволяють реалізувати складні цифрові засобі на базі існуючої стандартизованої апаратної структури, ПЛІС часто використовується для прототипування при розробці НВІС. Після детального відлагодження системи на ПЛІС, розробники можуть перейти до розробки спеціалізованої НВІС (при великих прогнозованих партіях продукту) або ж використовувати ПЛІС як апаратну основу в кінцевому продукті. Розробка нової техніки вважається закінченою тільки коли ці дослідження дали позитивний результат. Дослідження грають також важливу роль при розробці цифрових засобів на ПЛІС. Проведення і досліджень, і проектування цифрових засобів спирається на чисельні технічні методі розробки і прототипування. Даний курс як раз і призначений для ознайомлення студентів із методиками, методами та обладнанням, які використовуються при розробці і прототипуванні цифрових засобів.
Опис: Вступ. Мета та задачі курсу. Основні поняття та термінологія. ПЛІС, архітектура, їхні характеристики, властивості та відмінності, організація проектування на базі ПЛІС. Основні документи при проведенні проектування. Основні етапи проектування на ПЛІС . Основні внутрішні апаратні блоки ПЛІС. Класифікація і прояви насправностей цифрових пристроїв у складі систем на базі ПЛІС. Рекомендована послідовність дослідження, тестування та діагностики цифрових засобів на базі ПЛІС. Особливості дослідження комбінаційних схем. Особливості дослідження схем з пам’яттю. Використання вбудованого контролю в системах на ПЛІС. Особливості синтезу цифрових систем на ПЛІС. Стандартне і нестандартне обладнання для дослідження комп’ютерних систем. Засоби проектування цифрових засобів на ПЛІС.
Методи та критерії оцінювання: Оцінювання здійснюється за результатами виконання курсового проекту, його оформлення та захисту.
Критерії оцінювання результатів навчання: Семестрова оцінка виставляється за умови виконання студентом навчального плану. Семестрова оцінка формується з результатів виконання курсового проекту, його оформлення та захисту.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. E. A. Lee and S. A. Seshia. Introduction to Embedded Systems - A Cyber-Physical Systems Approach, Second Edition, MIT Press, - 2017. – 565 p. Melnyk A. O. Multilevel basic cyber physical system platform // Cyber physical systems: achievements and challenges. First scientific seminar materials (June 25-26 2015 Lviv). – 2015. – p. 5–15 Jay Lee, Behrad Bagheri, and Hung-An Kao. A cyber-physical systems architecture for industry 4.0-based manufacturing systems. Manufacturing Letters, 3:18–23, 2015. 2 A. Salo. Simulation of water purification machine for vending cyber physical systems. Technology audit and production reserves — № 2/2(40), 2018 – p. 16 – 21. Жабін В.І., Жуков І.А., Клименко І.А., Ткаченко В.В. Прикладна теорія цифрових автоматів: Навч. посібник. – К.: Книжкове видавництво НАУ, 2007. – 364 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою: вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112 E-mail: nolimits@lpnu.ua Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).