Комп'ютерна схемотехніка
Спеціальність: Комп'ютерна інженерія
Код дисципліни: 6.123.00.O.023
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Електронні обчислювальні машини
Лектор: к.т.н., доц. каф. ЕОМ Клушин Юрій Сергійович
Семестр: 4 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: В результаті вивчення дисципліни, фахівець повинен:
- знати загальні принципи побудови iнтегpальних мiкpосхем piзних технологiчних гpуп та обчислювальних пpистpоїв на їх основі;
- розуміти особливості застосування iнтегpальних мiкpосхем piзних технологiчних гpуп в конкретних електpонних схемах.
- отримати знання про теоретичні основи використання електронних компонентів в обчислювальних та керуючих пристроях, функціонально-орієнтованих вимірювальних системахз pеальних pозpобках;
- освоїти архiтектуру та технічні і конструктивні характеристики
сучасних типових електронних компонентів;
- навчитися вибирати електроні компоненти для забезпечення заданих технічних характеристик при проектуванні обчислювальних та вимірювальних систем.
Результати навчання: Внаслідок вивчення дисципліни, фахівець повинен знати:
- загальні принципи реалізації елементів комп’ютерної схемотехніки;
- основні характеристики і особливості застосування елементів комп’ютерної схемотехніки;
- сучасні методи та засоби проектування обчислювальних та вимірювальних систем різного функціонального призначення. .
Підготовлений фахівець повинен вміти:
- вміло використовувати теоритичні знання та елементи комп'юторної схемотехніки при розробці обчислювальних та керуючих пристроях, функціонально-орієнтованих вимірювальних систем;
- вибирати електроні компоненти для забезпечення заданих технічних характеристик при проектуванні обчислювальних та вимірювальних систем;
- використовувати різні програмні середовища (таких як Multisim, Proteus, Electronics Workbench) в процесі розроблення та налагодження сучасних електронних приладів;
- вибирати та правильно використовувати типові електронні компоненти, відлагоджувальні модулі та спеціальні апаратні засоби в процесі розроблення та налагодження сучасних електронних пристроїв;
- досліджувати проблему та визначати обмеження, у тому числі технічні та обумовлені проблемами сталого розвитку, а також проблемами впливу на навколишнє середовище та безпеку життєдіяльності;
- застосовувати iнтегpальнi мiкpосхеми piзних технологiчних гpуп в pеальних pозpобках;
- здійснити самостійну розробку комп’ютерного пристрою на МІС та СІС.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни: фізика, теоретичні основи електротехніки.
Супутні навчальні дисципліни: комп’ютерна логіка, комп’ютерна електроніка
Короткий зміст навчальної програми: 1. Послідовнісні та комбінаційні пристрої.
Тpигеpи. Взаємне пеpетвоpення тpигеpiв. Регістри. Запам’ятовуючі пpистpоi. Пpогpаматоpи. Лічильники. Подільники частоти. Синтез лічильників. Шифратори, дешифратори, кодоперетворювачі. Мультиплексори і демультиплексори. Компаратори. Схеми контролю парності. Суматори. Суматори з прискореним переносом. агромаджуючий суматор. Арифметико-логічні пристрої. Програмовані таймери. Шинні формувачі. Додавання паралельних та послідовних кодів.
Множення паралельних та послідовних кодів.
2. Комп’ютерні пристрої. Особливості побудови схем.
Синтез керуючих мікропрограмних автоматів
Класифікація та схемотехніка базових матричних кристалів. Програмовані логічні ІС (EPLD, CPLD, FPGA, FLEX).
Основи проектування пристроїв на ПЛІС в САПР (MAX+Plus II, Quartus)
Типова структура ВІС запам'ятовуючих пристроїв. Збільшення розрядності та кількості слів в ОЗП та ПЗП
Основні відомості та особливості цифро-аналогових та аналого-цифрових перетворювачів.
Особливості схемотехніки інтерфейсів комп’ютерних систем (RS-232, RS-485, ETHERNET, USB)
Імпульсні пристрої на базі цифрових схем: формувачі імпульсів, одновібратори, генератори прямокутних імпульсів, кварцові генератори, помножувачі частоти. Практичні схеми (схеми синхронізації, гонки та брязкіт контактів, схеми початкових установок). Організація внутрісистемних інтерфейсів. Арбітр шин. Мікропроцесори, однокристальні мікроконтролери. Схеми підключення.
Опис: Тpигеpи. Взаємне пеpетвоpення тpигеpiв. Регістри. Запам’ятовуючі пpистpоi. Пpогpаматоpи. Лічильники. Подільники частоти. Синтез лічильників. Шифратори, дешифратори, кодоперетворювачі.
Мультиплексори і демультиплексори. Компаратори. Схеми контролю парності. Суматори. Суматори з прискореним переносом. Нагромаджуючий суматор. Арифметико-логічні пристрої. Програмовані таймери. Шинні формувачі. Додавання паралельних та послідовних кодів.
Множення паралельних та послідовних кодів. Синтез керуючих мікропрограмних автоматів. Класифікація та схемотехніка базових матричних кристалів. Програмовані логічні ІС (EPLD, CPLD, FPGA, FLEX). Основи проектування пристроїв на ПЛІС в САПР (MAX+Plus II, Quartus). Типова структура ВІС запам'ятовуючих пристроїв. Збільшення розрядності та кількості слів в ОЗП та ПЗП. Основні відомості та особливості цифро-аналогових та аналого-цифрових перетворювачів.
Особливості схемотехніки інтерфейсів комп’ютерних систем (RS-232, RS-485, ETHERNET, USB)
Імпульсні пристрої на базі цифрових схем: формувачі імпульсів, одновібратори, генератори прямокутних імпульсів, кварцові генератори, помножувачі частоти. Практичні схеми (схеми синхронізації, гонки та брязкіт контактів, схеми початкових установок). Організація внутрісистемних інтерфейсів. Арбітр шин. Мікропроцесори, однокристальні мікроконтролери. Схеми підключення.
Методи та критерії оцінювання: Письмові звіти з лабораторних робіт, усне опитування (30%)
Підсумковий контроль (70 %, контрольних захід, екзамен): письмово-усна форма (70%)
Критерії оцінювання результатів навчання: Семестрова оцінка виставляється за умови виконання студентом навчального плану.
Семестрова оцінка формується з результатів поточного контролю практичних занять та семестрового тестування у віртуальному навчальному середовищі.
Результат семестрового тестування є добутком результату семестрового тесту та коефіцієнта лекційних тестів.
Оцінювання звітів з курсової роботи складається з оцінювання вчасності та правильності розв'язку задач курсової роботи та з результатів якості оформлення звітів.
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. Horowitz, Hill W. The Art of Electronics. Cambridge University Press, 2015. 1125 p.
2. Новиков Ю.В. Н73 Введение в цифровую схемотехнику. М: Интернет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. — 343 с: ил., табл. — (Серия «Основы информационных технологий»).
3. Потехин В.А. Схемотехника цифровых устройств: учеб. пособие для вузов [Текст] / В.А. Потехин. – Томск: В-Спектр, 2012 . – 250 с.
4. Електроніка і мікросхемотехніка: Підручник для студентів вищ. закл. освіти у 4-х т. Під ред. В. І. Сенька. – Т.1: Елементна база електронних пристроїв. – К.: ТОВ “Видавництво Обереги”, 2000.– 300 с.
5. Колонтаєвський, Ю. П., Сосков А.Г. Електроніка і мікросхемотехніка. Київ «Каравела », 2009. – 416 с.
6. Євчук, О. В. Комп'ютерна електроніка : конспект лекцій / О. В. Євчук. - Івано-Франківськ : ІФНТУНГ, 2017. - 134 с.
7. Шило В.Л. Популярньїе цифровьіе микросхемьі. - М.: Металлур-гия, 1988. - 352 с.
8. Токкейм Р. Основи цифровой электроники: Пер. с англ. — М.: Мир, 1988. - 392 с.
9. Фолкенберри Л. Применение операционньїх усилителей и линейньїх ИС: Пер. с англ. - М.: Мир, 1985. -572 с.
10. Сенько В. L, Панасенко М. В., Сенько Є. В. та ін. Електроніка і мікросхемотехніка. - Т. 2. Аналогові та імпульсні пристрої. - Харків.: Фоліо, 2002.-510с.
11. Прянишников В. А. Электроника: Курс лекций. - СПб.: КОРОНА принт, 1998. - 400 с.
12. Getting Started with NI Circuit Design Suite.pdf.
13. Макаренко В.В. Моделирование радиоэлектронных устройств с помощью программы NI Multisim / Электронный журнал "Радиоежегодник" – Выпуск: апрель, 2013 (23), с.141-267 – http://www.rlocman.ru
14. Стахів П. Г., Коруд, В. І., Гамала О. Є Основи електроніки: функціональні елементи та їх застосування. Львів: : «Новий Світ—2000»; «Магнолія плюс».—2003. —208 с.
15. Филатов М. Разработка схемы электрической принципиальной в программной среде Proteus 8.1// Компоненты и технологии. 2015. № 6.
16. http://www.aldec.com/
17. Сафронов В. Практика математического синтеза микропрограммных управляющих автоматов на основе ПЗУ и ПЛМ // Компоненты и технологии. 2014. № 6.
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).
Комп'ютерна схемотехніка (курсова робота)
Спеціальність: Комп'ютерна інженерія
Код дисципліни: 6.123.00.O.026
Кількість кредитів: 2.00
Кафедра: Електронні обчислювальні машини
Лектор: к.т.н., доц. каф. ЕОМ Клушин Юрій Сергійович
Семестр: 4 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: - Розробити функціональний вузол комп’ютера, що складається з операційного та керуючого автоматів на СІС та МІС.
- Виконати синтез керуючого автомата графічним методом.
- Реалізувати комбінаційну частину МПА на демультиплексорах та на ПЗП.
Результати навчання: В результаті вивчення дисципліни, фахівець повинен:
- знати загальні принципи побудови iнтегpальних мiкpосхем piзних технологiчних гpуп та обчислювальних пpистpоїв на їх основі;
- розуміти особливості застосування iнтегpальних мiкpосхем piзних технологiчних гpуп в конкретних електpонних схемах.
- отримати знання про теоретичні основи використання електронних компонентів в обчислювальних та керуючих пристроях, функціонально-орієнтованих вимірювальних системахз pеальних pозpобках;
- освоїти архiтектуру та технічні і конструктивні характеристики
сучасних типових електронних компонентів;
- навчитися вибирати електроні компоненти для забезпечення заданих технічних характеристик при проектуванні обчислювальних та вимірювальних систем.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни: фізика, теоретичні основи електротехніки.
Супутні навчальні дисципліни: комп’ютерна логіка, комп’ютерна електроніка
Короткий зміст навчальної програми: 1. Послідовнісні та комбінаційні пристрої.
Тpигеpи. Взаємне пеpетвоpення тpигеpiв. Регістри. Запам’ятовуючі пpистpоi. Пpогpаматоpи. Лічильники. Подільники частоти. Синтез лічильників. Шифратори, дешифратори, кодоперетворювачі. Мультиплексори і демультиплексори. Компаратори. Схеми контролю парності. Суматори. Суматори з прискореним переносом. агромаджуючий суматор. Арифметико-логічні пристрої. Програмовані таймери. Шинні формувачі. Додавання паралельних та послідовних кодів.
Множення паралельних та послідовних кодів.
2. Комп’ютерні пристрої. Особливості побудови схем.
Синтез керуючих мікропрограмних автоматів
Класифікація та схемотехніка базових матричних кристалів. Програмовані логічні ІС (EPLD, CPLD, FPGA, FLEX).
Основи проектування пристроїв на ПЛІС в САПР (MAX+Plus II, Quartus)
Типова структура ВІС запам'ятовуючих пристроїв. Збільшення розрядності та кількості слів в ОЗП та ПЗП
Основні відомості та особливості цифро-аналогових та аналого-цифрових перетворювачів.
Особливості схемотехніки інтерфейсів комп’ютерних систем (RS-232, RS-485, ETHERNET, USB)
Імпульсні пристрої на базі цифрових схем: формувачі імпульсів, одновібратори, генератори прямокутних імпульсів, кварцові генератори, помножувачі частоти. Практичні схеми (схеми синхронізації, гонки та брязкіт контактів, схеми початкових установок). Організація внутрісистемних інтерфейсів. Арбітр шин. Мікропроцесори, однокристальні мікроконтролери. Схеми підключення.
Опис: Тpигеpи. Взаємне пеpетвоpення тpигеpiв. Регістри. Запам’ятовуючі пpистpоi. Пpогpаматоpи. Лічильники. Подільники частоти. Синтез лічильників. Шифратори, дешифратори, кодоперетворювачі.
Мультиплексори і демультиплексори. Компаратори. Схеми контролю парності. Суматори. Суматори з прискореним переносом. Нагромаджуючий суматор. Арифметико-логічні пристрої. Програмовані таймери. Шинні формувачі. Додавання паралельних та послідовних кодів.
Множення паралельних та послідовних кодів. Синтез керуючих мікропрограмних автоматів. Класифікація та схемотехніка базових матричних кристалів. Програмовані логічні ІС (EPLD, CPLD, FPGA, FLEX). Основи проектування пристроїв на ПЛІС в САПР (MAX+Plus II, Quartus). Типова структура ВІС запам'ятовуючих пристроїв. Збільшення розрядності та кількості слів в ОЗП та ПЗП. Основні відомості та особливості цифро-аналогових та аналого-цифрових перетворювачів.
Особливості схемотехніки інтерфейсів комп’ютерних систем (RS-232, RS-485, ETHERNET, USB)
Імпульсні пристрої на базі цифрових схем: формувачі імпульсів, одновібратори, генератори прямокутних імпульсів, кварцові генератори, помножувачі частоти. Практичні схеми (схеми синхронізації, гонки та брязкіт контактів, схеми початкових установок). Організація внутрісистемних інтерфейсів. Арбітр шин. Мікропроцесори, однокристальні мікроконтролери. Схеми підключення.
Методи та критерії оцінювання: Оцінювання здійснюється за результатами виконання у віртуальному навчальному середовищі університету лекційних та семестрового тесту, тестів до практичних занять, а також за результатами практичних занять.
Сумарна кількість балів - 100.
Критерії оцінювання результатів навчання: Максимальна кількість балів при оцінюванні виконаних індивідуальних розрахункових робіт, виданих для самостійного опрацювання, виставляється за такими критеріями:
- за запропонований правильний алгоритм вирішення індивідуального завдання;
- за знання теорії з проблеми, поставленої в індивідуальному завданні;
- за вибір правильної математичної моделі розрахунку;
- за отримані правильні результати розрахунку;
- за акуратне оформлення тексту, таблиць, схем та графіків;
- за наявність змістовних висновків до виконаної роботи.
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. Horowitz, Hill W. The Art of Electronics. Cambridge University Press, 2015. 1125 p.
2. Новиков Ю.В. Н73 Введение в цифровую схемотехнику. М: Интернет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. — 343 с: ил., табл. — (Серия «Основы информационных технологий»).
3. Потехин В.А. Схемотехника цифровых устройств: учеб. пособие для вузов [Текст] / В.А. Потехин. – Томск: В-Спектр, 2012 . – 250 с.
4. Електроніка і мікросхемотехніка: Підручник для студентів вищ. закл. освіти у 4-х т. Під ред. В. І. Сенька. – Т.1: Елементна база електронних пристроїв. – К.: ТОВ “Видавництво Обереги”, 2000.– 300 с.
5. Колонтаєвський, Ю. П., Сосков А.Г. Електроніка і мікросхемотехніка. Київ «Каравела », 2009. – 416 с.
6. Євчук, О. В. Комп'ютерна електроніка : конспект лекцій / О. В. Євчук. - Івано-Франківськ : ІФНТУНГ, 2017. - 134 с.
7. Шило В.Л. Популярньїе цифровьіе микросхемьі. - М.: Металлур-гия, 1988. - 352 с.
8. Токкейм Р. Основи цифровой электроники: Пер. с англ. — М.: Мир, 1988. - 392 с.
9. Фолкенберри Л. Применение операционньїх усилителей и линейньїх ИС: Пер. с англ. - М.: Мир, 1985. -572 с.
10. Сенько В. L, Панасенко М. В., Сенько Є. В. та ін. Електроніка і мікросхемотехніка. - Т. 2. Аналогові та імпульсні пристрої. - Харків.: Фоліо, 2002.-510с.
11. Прянишников В. А. Электроника: Курс лекций. - СПб.: КОРОНА принт, 1998. - 400 с.
12. Getting Started with NI Circuit Design Suite.pdf.
13. Макаренко В.В. Моделирование радиоэлектронных устройств с помощью программы NI Multisim / Электронный журнал "Радиоежегодник" – Выпуск: апрель, 2013 (23), с.141-267 – http://www.rlocman.ru
14. Стахів П. Г., Коруд, В. І., Гамала О. Є Основи електроніки: функціональні елементи та їх застосування. Львів: : «Новий Світ—2000»; «Магнолія плюс».—2003. —208 с.
15. Филатов М. Разработка схемы электрической принципиальной в программной среде Proteus 8.1// Компоненты и технологии. 2015. № 6.
16. http://www.aldec.com/
17. Сафронов В. Практика математического синтеза микропрограммных управляющих автоматов на основе ПЗУ и ПЛМ // Компоненты и технологии. 2014. № 6.
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).