Рабочая программа по дисциплине: «Схемотехника эвм» Цикл: специальные дисциплины (федеральный компонент) Для специальности: 230101 « - shikardos.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Учебного плана по специальности «Вычислительные машины, комплексы... 1 90.28kb.
Рабочая программа учебной дисциплинЫ «Введение в специальность» Направление... 1 134.03kb.
1 Классификация вс по вычислительным возможностям 1 134.96kb.
Рабочая учебная программа по дисциплине конспект лекций по дисциплине 4 1158.1kb.
Рабочая программа дисциплины: «история педагогики и философия образования» 1 240.14kb.
Рабочая программа по географии для 8 класса составлена на основе... 2 623.64kb.
Рабочая программа дисциплины «Страховое право» Специальность: 030503... 2 412.79kb.
Рабочая программа дисциплины «русский язык и культура речи» Специальность... 1 256.29kb.
Рабочая программа дисциплины «цитология» Специальность: 020201. 1 316.21kb.
Рабочая программа составлена в соответствии с нормативно-правовыми... 2 649.44kb.
Рабочая программа учебного курса «Обществознание» 1 197.6kb.
Список телефонов Апостоловского район ного узла электросвязи составлен... 12 3486.93kb.
- 4 1234.94kb.
Рабочая программа по дисциплине: «Схемотехника эвм» Цикл: специальные дисциплины - страница №1/1



Вятский государственный университет

Факультет автоматики и вычислительной техники


УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета АВТ В.Ю. Вахрушев _____________________________

«__»____________2009 г.


Рабочая программа

по дисциплине: «Схемотехника ЭВМ»


Цикл: специальные дисциплины (федеральный компонент)
Для специальности: 230101
«Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»

Факультет: Автоматики и вычислительной техники

Кафедра: Электронные вычислительные машины

Курс: 2, 3

Семестры: 4, 5

Экзамен: 5

Зачет: 4

Курсовой проект (работа): 5


Лекции: всего – 68 часов

Лабораторные занятия: всего – 34 часа

Практические занятия: всего – 34 часа

Самостоятельная работа: всего – 68 часов

Киров 2012

Рабочую программу составил:



_______________________Томчук Максим Николаевич____________________

( ф.и.о. преподавателя)



________________доцент кафедры ЭВМ, к.т.н.____________

( должность, ученая степень и звание)


__________________________

( подпись)


На основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 230100 – «Информатика и вычислительная техника» для специальности 230101 – «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети», утвержденного Министерством образования РФ от 27.03.2000 года.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры ЭВМ.

Протокол № ___ от “ ___”__________ 2012 г.


Заведующий кафедрой ЭВМ __________________ Д.А. Страбыкин

“____”___________2012 г.

СОГЛАСОВАНО:

Председатель

методического совета ФАВТ __________________ О.В. Караваева

“____”___________2012 г.



Требования к обязательному минимуму содержания дисциплины

«Схемотехника эВМ»,

сформированные на основании данных Государственного образовательного стандарта по направлению подготовки дипломированного специалиста

654600 – Информатика и вычислительная техника

(для специальности 230101 (220100))

Совместная работа цифровых элементов в составе узлов и устройств: типы выходных каскадов, цепи питания, согласование связей, элементы задержки, формирователи импульсов, элементы индикации, оптоэлектронные развязки; триггеры; синхронизация в цифровых устройствах; риски сбоя в комбинационных и последовательных схемах; функциональные узлы комбинационного типа; функциональные узлы последовательностного типа: регистры, счетчики, распределители; матричные умножители; БИС/СБИС с программируемой структурой: программируемые логические матрицы, программируемая матричная логика, базовые матричные кристаллы, оперативно-перестраиваемые FPGA; схемотехника запоминающих устройств: статические, динамические, масочные, прожигаемые; запоминающие устройства на основе БИС/СБИС; микропроцессорные комплекты БИС/СБИС; автоматизация функционально-логического этапа проектирования цифровых узлов и устройств.



Распределение часов на изучение дисциплины по видам занятий

в соответствии с Учебным планом


Вид занятий

Семестр 4

Семестр 5

Всего

Всего аудиторных часов

68

68

136

Лекции

34

34

68

Лабораторные работы

17

17

34

Практические занятия

17

17

34

Всего самостоятельной работы

вне аудитории

34

34

68

Лекции

6

6

12

Лабораторные работы

14

8

22

Практические занятия

14

4

14

Курсовой проект (работа)



16

16

ИТОГО

102

102

204

1 Цель и задачи дисциплины

Учебная дисциплина «Схемотехника ЭВМ» относится к циклу специальных дисциплин.

Предметом изучения курса «Схемотехника ЭВМ» являются элементы, узлы и блоки ЭВМ различных типов.

Целью дисциплины «Схемотехника ЭВМ» является формирование систематизированных теоретических знаний о принципах организации и функционирования аппаратных средств ЭВМ.

Задачей дисциплины «Схемотехника ЭВМ» является освоение эмпирических и формальных методов эффективной разработки аппаратных средств ЭВМ.

В результате изучения курса студент


должен знать:

  • принципы организации и функционирования элементов и узлов ЭВМ, их номенклатуру;

  • методы расчёта и конструирования основных подсистем ЭВМ;

  • особенности организации подсистем ЭВМ с учётом требований быстродействия, аппаратурных затрат, надёжности и помехоустойчивости;

  • основные направления научно-технического развития аппаратных средств ЭВМ.


должен владеть:

  • методами проектирования аппаратных средств ЭВМ;

  • методами разработки моделей, архитектур и структур подсистем ЭВМ;

  • методами тестирования подсистем ЭВМ на соответствие требованиям правильности функционирования, надёжности и помехоустойчивости;

  • современными инструментами автоматизации проектирования средств вычислительной техники.

Для успешного освоения курса дисциплины, студенты должны владеть материалами предшествующих дисциплин: «Информатика», «Вычислительная математика», «Теория автоматов», «Электротехника и электроника».


2 Тематический план





Содержание раздела

Лекции

(час.)


Практ.

(час.)


Лаб. раб.

(час.)


Сам.

раб.


(час.)

Лекционные и лабораторные занятия в 4 семестре

1 Введение

0,5










2 Логические элементы

10

2

4

6,5

3 Триггерные устройства

4

4

4

5

4 Функциональные узлы ЭВМ

19,5

11

9

22,5

4.1 Функциональные узлы ЭВМ последовательностного типа

10

8

4

12

4.2 Функциональные узлы ЭВМ комбинационного типа

8

3

5

9,5

4.3 Риски сбоя в комбинационных и последовательностных схемах, синхронизация в цифровых устройствах

1,5







1

Итого в 4 семестре:

34

17

17

34

Лекционные и лабораторные занятия в 5 семестре

5 Вспомогательные элементы и узлы ЭВМ

11

8

4

13

6 Запоминающие устройства (ЗУ)

10

4

4

7

7 БИС/СБИС с программируемой структурой

4




4

4

8 Микропроцессорные комплекты БИС/СБИС

3




5

2

9 Совместная работа цифровых элементов в составе узлов и устройств

4

5




6

10 Автоматизация функционально-логического этапа проектирования цифровых узлов и устройств

2







2

Итого в 5 семестре:

34

17

17

34


3 Лекционные занятия

Содержание раздела

Часов

Лекции

Сам. работа

Лекционные занятия в 4 семестре

1. Введение. Предмет дисциплины

0,5




2. Логические элементы

10

1,5

2.1. Основные характеристики логических элементов

1




2.2. Элементы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ)

4




2.3. Элементы ТТЛ с диодами Шоттки (ТТЛШ)

2




2.4. Элементы комплиментарной структуры металл-окисел-полупроводник (КМОП)

2

0,5

2.5. Элементы интегральной инжекционной логики (I2L)

0,5

0,5

2.6. Элементы эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ)

0,5

0,5

3. Триггерные устройства

4




3.1. Определение и классификация

0,5




3.2. Триггеры RS, D, JK и Т типов. Принципы построения

3




3.3. Варианты синтеза триггеров одного типа на базе триггеров другого типа. Способы применения различных типов триггеров

0,5




4. Функциональные узлы ЭВМ

19,5

4,5

4.1. Функциональные узлы ЭВМ последовательностного типа







4.1.1. Регистры (RG). Определение и классификация. Регистры хранения и сдвиговые, регистры. Регистры работающие в парафазном коде

3




4.1.2. Счетчики (CT). Определение и классификация. Прямые, обратные и реверсивные счётчики. Счётчики с последовательным, сквозным и параллельным переносом. Счётчики с произвольным коэффициентом пересчёта

5

1

4.1.3. Распределители и матричные умножители

2

1




Содержание раздела

Часов

Лекции

Сам. работа

4.2. Функциональные узлы ЭВМ комбинационного типа







4.2.1. Шифраторы (CD) и дешифраторы (DC). Определения. Способы наращивания разрядности

1




4.2.2. Мультиплексоры (MUX) и демультиплексоры (DMX). Определения. Способы наращивания разрядности

1




4.2.3. Схемы сравнения (CMP). Определение. Варианты использования

0,5




4.2.4. Сумматоры (SM). Определение. Организация сумматоров большей разрядности.

1,5

0,5

4.2.5. Арифметико-логические устройства. Схемы ускоренного переноса. Определения. Варианты совместного использования

4

1

4.3. Риски сбоя в комбинационных и последовательностных схемах, синхронизация в цифровых устройствах

1,5

1

Итого в 4 семестре:

34

6

Лекционные занятия в 5 семестре

5. Вспомогательные элементы и узлы ЭВМ

11

0,5

5.1. Формирователи сигналов

1




5.2. Стабилизаторы напряжения. Преобразователи уровней сигналов

1




5.3. Оптоэлектронные элементы

0,5




5.4. Формирователи импульсов. Одновибраторы. Элементы задержки. Генераторы

2,5

0,5

5.5. Элементы индикации и схемы управления ими

2




5.6. Аналого-цифровые преобразователи. Классификация

2




5.7. Цифро-аналоговые преобразователи. Классификация

2




6. Запоминающие устройства (ЗУ)

10




6.1. Классификация и основные характеристики

2




6.2. Оперативные ЗУ (ОЗУ). Статические и динамические ОЗУ

2




6.3. Постоянные ЗУ (ПЗУ). Масочные, прожигаемые ПЗУ

2




6.4. Последовательностные ЗУ

2




6.5. ЗУ на основе БИС/СБИС

2




7. БИС/СБИС с программируемой структурой

4

0,5

7.1. Классификация

0,5




7.2. Базовые матричные кристаллы (БМК)

0,5




7.3. Программируемые логические матрицы (ПЛМ)

1




7.4. Программируемая матричная логика (ПМЛ)

1




7.5. Оперативно перестраиваемые FPGA

1

0,5

Содержание раздела

Часов

Лекции

Сам. работа

8. Микропроцессорные комплекты БИС/СБИС. Классификация. Функции отдельных БИС. Построение микро-ЭВМ на базе микропроцессорных комплектов

3

0,5

9. Совместная работа цифровых элементов в составе узлов и устройств

4

2

9.1. Типы выходных каскадов цифровых устройств

0,5




9.2. Построение цепей электропитания

1

0,5

9.3. Гальваническая развязка электрических цепей

0,5

0,5

9.4. Построение и согласование линий связи

1

0,5

9.5. Интерфейсы. Классификация. Основные характеристики

1

0,5

10. Автоматизация функционально-логического этапа проектирования цифровых узлов и устройств. Примеры пакетов автоматизированного проектирования, характеристика выполняемых ими функций. Описание процесса проектирования цифрового устройства с использованием средств автоматизации.

2

0,5

Итого в 5 семестре:

34

4


4 Перечень лабораторных работ




л.р.

Наименование работы

Часов

Методическая литература

аудит.

сам. работа

Лабораторные работы в 4 семестре

1

Исследование параметров микросхем логических элементов

4

3



2

Исследование микросхем триггеров

4

3



3

Исследование микросхем последовательностного типа

4

4



4

Исследование микросхем комбинационного типа

5

4






Итого

17

14




Лабораторные работы в 5 семестре

1

Синтез схем управления элементами индикации

4

1



2

Синтез модулей запоминающих устройств

4

1



3

Синтез схем на базе программируемых логических БИС

4

1



4

Синтез подсистемы микро-ЭВМ на базе микропроцессорного комплекта БИС

5

1






Итого

17

4



Лабораторные работы по дисциплине «Схемотехника ЭВМ» представляют собой вид практических занятий, на которых студенты получают навыки по синтезу и исследованию характеристик цифровых схем различного типа. Лабораторные работы должны проводиться в лаборатории, оснащённой учебными стендами, с сопутствующим им инвентарём, и измерительной аппаратурой (мультиметрами и осциллографами).




  1. Перечень практических занятий



л.р.

Наименование работы

Часов

Методическая литература

аудит.

сам. работа

Практические занятия в 4 семестре

1




2

2




1

Параметры и характеристики логических элементов

2

2



2

Анализ работы и построение временных диаграмм работы RS и D триггеров

2

1



3

Анализ работы и построение временных диаграмм работы JK и T триггеров

2

1



4

Синтез регистров на базе триггеров

2

1



5

Анализ работы микросхем регистров с построением временных диаграмм

2

1



6

Синтез прямых, обратных и реверсивных счетчиков на базе триггеров

2

2



7

Анализ работы микросхем счетчиков с построением временных диаграмм

2

2



8

Синтез комбинационных схем на базе микросхем

1

2



9

Построение многоразрядных АЛУ на базе микросхем типа ИП3 со схемами ускоренного переноса ИП4, оценка быстродействия

2

2






Итого

17

14









л.р.

Наименование работы

Часов

Методическая литература

аудит.

сам. работа

Практические занятия в 5 семестре

1

Синтез счетчиков с произвольным коэффициентом пересчета на базе микросхем триггеров и счетчиков

2

0,5



2

Построение многоразрядных сумматоров, оценка быстродействия

2

0,5



3

Анализ работы микросхем одновибраторов, расчет параметров времязадающих элементов, расчет параметров генератора тактовых сигналов

2

0,5



4

Изучение элементов индикации, расчет параметров элементов схемы управления

2

0,5



5

Анализ работы БИС ОЗУ, построение схем ОЗУ на основе БИС ОЗУ

2

0,5



6

Анализ работы БИС ПЗУ, построение ПЗУ на основе БИС ПЗУ

2

0,5



7

Расчет коэффициентов разветвления и нагрузочных резисторов микросхем, построение схем анализа содержимого регистра на нуль

2

0,5



8

Расчет потребляемой мощности схем, расчет параметров и выбор типа конденсаторов, устанавливаемых в цепи электропитания

3

0,5






Итого

17

4



Практические занятия по дисциплине «Схемотехника ЭВМ» проводятся в форме семинара. В ходе занятия подробно рассматривается одна из тем курса, после чего студентам предлагается самостоятельно выполнить практическое задание по данной теме.



6 Курсовой проект

Курсовой проект предназначен для получения практических навыков применения материалов основных разделов дисциплины «Схемотехника ЭВМ», а именно: «Логические элементы», «Триггерные устройства», «Функциональные узлы ЭВМ», «Функциональные узлы ЭВМ комбинационного типа», «Риски сбоя в комбинационных и последовательностных схемах, синхронизация в цифровых устройствах», «Вспомогательные элементы и узлы ЭВМ», «Совместная работа цифровых элементов в составе узлов и устройств».

Объектом курсового проектирования является операционная часть арифметико-логического устройства процессора ЭВМ.

Курсовые проекты выполняются по индивидуальным заданиям, утвержденным заведующим кафедрой. Задание на проектирование выдается студенту в течение первых двух недель с начала семестра.

Курсовой проект выполняется в течение одного семестра. Предусматривается аудиторная групповая проработка основных разделов задания на практических занятиях, проработка отдельных вопросов выполнения курсового проекта в процессе индивидуальных консультаций с преподавателем, самостоятельная работа студента и индивидуальная защита проекта.
При выполнении курсового проекта студенты должны уметь:


  • конкретизировать поставленную перед ними задачу;

  • выполнять поиск литературы по теме проекта;

  • выполнять сравнительную оценку различных вариантов реализации проектируемого устройства, методов и алгоритмов его функционирования, с целью выбора оптимального;

  • эффективно применять знания курса дисциплины для выполнения возникающих при работе над курсовым проектом задач.

Законченный курсовой проект предъявляется индивидуально каждым студентом для защиты перед комиссией преподавателей, утвержденной заведующим кафедрой.



Календарный график выполнения курсового проекта




Содержание этапа курсового проекта

Срок окончания этапа (номер недели)



Выбор и оптимизация алгоритмов функционирования операций АЛУ

3



Разработка функциональных схем операционного устройства для отдельных операций

4



Разработка граф-схем алгоритмов отдельных операций

5



Разработка объединённой функциональной схемы операционного устройства

7



Разработка объединённой граф-схемы алгоритма операционного устройства

9



Разработка принципиальной схемы операционного устройства

11



Разработка генератора тактовых импульсов АЛУ

13



Выполнение расчётов характеристик АЛУ

14



Оформление пояснительной записки и чертежей

15



Защита курсового проекта

16


7 Самостоятельная работа (общий объем - 68 часов)
Самостоятельная работа выполняется в соответствии с тематическим планом лекционных, лабораторных и практических занятий.

Самостоятельная работа студентов по дисциплине «Схемотехника ЭВМ» включает в себя подготовку ко всем видам занятий с использованием учебников и учебных пособий из списка основной и дополнительной литературы, а также материалов из специальной периодической печати.


Самостоятельная работа при выполнении курсового проекта предусматривает:

  • анализ задания на курсовой проект;

  • изучение теоретического материала и стандартов ЕСКД;

  • непосредственно выполнение курсового проекта;

  • подготовку к защите курсового проекта.



8 Литература

Основная литература


  1. Хоровиц, Пауль. Искусство схемотехники / Хоровиц, Пауль, Хилл, Уинфилд. - 6-е изд., перераб. - М.: Мир, 2001, 2003. - 704с.: ил. (в библиотеке - 3 экз.)




  1. Угрюмов, Е. П. Цифровая схемотехника: Учеб. пособие / Угрюмов, Е. П. - СПб.: БХВ-Петербург, 2001. - 528c.: ил. - Библиогр.: с. 511. (в библиотеке - 2 экз.)




  1. Райхлин, Вадим Абрамович. Основы цифровой схемотехники: Учеб. пос. для вузов / Райхлин, Вадим Абрамович; КГТУ. - Казань: Изд-во КГТУ, 2000. - 352c.: ил. (в библиотеке - 6 экз.)




  1. Алексенко, Андрей Геннадьевич. Основы микросхемотехники / Алексенко, Андрей Геннадьевич. - 3-е изд. , перераб. и доп. - М.: Лаборатория Базовых Знаний: ФИЗМАТЛИТ: ЮНИМЕДИАСТАЙЛ, 2002. - 448c.: ил. - Библиогр.: с. 438. (в библиотеке - 5 экз.)




  1. Разевиг, Всеволод Данилович. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-CAP 7 / Разевиг, Всеволод Данилович. - М.: Горячая линия-Телеком, 2003. - 368c.: ил. (в библиотеке - 2 экз.)




  1. Схемотехника ЭВМ : учеб. / под ред. Г. Н. Соловьева. - М. : Высш. шк., 1985. - 391 с. : ил.. - Библиогр.: с. 386 (в библиотеке - 47 экз.)




  1. Схемотехника электронных систем. Цифровые устройства. - СПб. : БХВ-Петербург, 2004. - 512 с. : ил.. - Библиогр.: с. 493-497 (в библиотеке - 60 экз.)



Дополнительная литература


  1. Кучумов, Александр Иванович. Электроника и схемотехника: Учеб. пособие / Кучумов, Александр Иванович. - 2-е изд. , перераб. и доп. - М.: "Гелиос АРВ", 2004. - 336c.: ил. - Библиогр.: с. 335. (в библиотеке - 2 экз.)




  1. Фрике, К. Вводный курс цифровой электроники: Учеб. пособие / Фрике, К.; Пер. с нем. под ред. В. Я. Кремлева. - М.: Техносфера, 2003. - 432c.: ил. - (Мир электроники). - Библиогр.: с. 427-428. (в библиотеке - 1 экз.)




  1. Костиков, Владимир Георгиевич. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учеб. для вузов / Костиков, Владимир Георгиевич, Парфенов, Евгений Михайлович, Шахнов, Вадим Анатольевич. - 2-е изд. - М.: Горячая линия-Телеком, 2001. - 344c.: ил. (в библиотеке - 6 экз.)




  1. Разевиг, Всеволод Данилович. Система схемотехнического моделирования Micro-CAP 6 / Разевиг, Всеволод Данилович. - М.: Горячая линия-Телеком, 2001. - 344c.: ил. (в библиотеке - 2 экз.)




  1. Сучков, Дмитрий Иванович. Основы проектирования печатных плат в САПР P-CAD 4. 5, P-CAD 8. 5-8. 7 и ACCEL EDA / Сучков, Дмитрий Иванович. - М.: Горячая линия-Телеком, 2000. - 620c.: ил. (в библиотеке - 1 экз.)




  1. Разевиг, Всеволод Данилович. Система проектирования цифровых устройств OrCAD / Разевиг, Всеволод Данилович. - М.: Солон-Р, 2000. - 160c.: ил. (в библиотеке - 1 экз.)




  1. Гелль, Патрик. Электронные устройства с программируемыми компонентами / Гелль, Патрик. - М.: ДМК Пресс, 2001. - 176c.: ил. (в библиотеке - 1 экз.)




  1. Прянишников, Виктор Алексеевич. Электроника: полный курс лекций / Прянишников, Виктор Алексеевич. - 5-е изд. - СПб. ; М.: КОРОНА принт: Бином-Пресс, 2006. - 416c.: ил. - (Учебник для высших и средних учебных заведений). - Библиогр.: с. 415. (в библиотеке - 4 экз.)




  1. Павлов, Владимир Николаевич. Схемотехника аналоговых электронных устройств : учеб. / В. Н. Павлов, В. Н. Ногин. - 2-е изд. , испр.. - М. : Горячая линия-Телеком, 2003. - 320 с. : ил.. - Библиогр.: с. 315 (в библиотеке - 45 экз.)




  1. Схемотехника электронных систем. Аналоговые и импульсные устройства : учеб.. - СПб. : БХВ-Петербург, 2004. - 496 с. : ил. (в библиотеке - 2 экз.)




  1. Схемотехника электронных систем. Микропроцессоры и микроконтроллеры. - СПб. : БХВ-Петербург, 2004. - 464 с. : ил.. - Библиогр.: с. 445-449 (в библиотеке - 3 экз.)




  1. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств / Г. И. Волович. - 2-е изд., испр.. - М. : Изд. дом "Додэка-XXI", 2007. - 528 с. : ил. (в библиотеке - 1 экз.)

Методическая литература


  1. Методическое руководство по выполнению лабораторных работ: Дисциплина "Схемотехника ЭВМ" / ВятГУ, ФАВТ, каф. ЭВМ; Сост. В. И. Муравьев. - Киров, 2003 (СИО)