Digitális rendszerek

Oktató: Vígh Tamás - ÓE-NIK AII

  • kredit érték: 3

Leírás                         

A tárgy célja a hallgatók megismertetése a műszaki informatikus számára szükséges digitális elektronikai alapismeretekkel, a digitális rendszerek legfontosabb építőelemeivel, a logikai áramkörcsaládok fejlődési tendenciáival, a logikai áramkörcsaládok és az összetett funkciók programozott megvalósítására használható építőelemek alkalmazástechnikai kérdéseivel.

Mit nyújt ez a kurzus?

•         VHDL-lel programozóként is tudsz HW-t tervezni

•         az iparban is használt eszközöket ismersz meg

•         a modern FPGA technológia megismerése

•         megismerkedsz a HW teszteléssel

•         működő terveket (hardvert) készíthetsz, amire
lehet hivatkozni állásinterjúban

•         elméleti és gyakorlati tudást szerezhetsz, ami versenyképessé tesz az álláspiacon

Ismertető

Ezt a kurzust villamosmérnök és informatikus főiskolai vagy egyetemi hallgatóknak, ill. már végzetteknek ajánlom, akik korszerű digitális tervezéssel szeretnének foglalkozni kezdő, ill. középhaladó szinten. A digitális tervezés FPGA (ez egy felhasználó által konfigurálható bonyolult digitális áramkör) és VHDL (nagysebességű integrált áramkörök hardver leíró nyelve) alkalmazásával könnyen megérthető, ha valaki már ismer egy magas szintű programozási nyelvet (C vagy Pascal nyelvcsalád bármelyik változata), esetleg még rendelkezik digitális elektronikai ismeretekkel is. A kurzus a hagyományos digitális áramkörtervezéssel szemben a megtervezendő LSI/VLSI áramkört úgy tekinti, mintha az egyetlen chipen megvalósítandó nagyon sok processzorból (akár több 10 ezer vagy 100 ezer: annyi, ahány konkurens utasítást tartalmaz a teljes terv) álló rendszer lenne, amire számítógépes programot kell írni egy speciális programozási nyelven: ez a nyelv a VHDL (más hardvertervező nyelvek is léteznek, pld. a Verilog). A kurzus a gyakorlat felől közelíti meg a digitális tervezést, ezért számos kidolgozott példát tartalmaz, amelyeket részletesen elmagyarázok, így tanítom meg a digitális tervezést és magát a VHDL programozási nyelvet. A mintapéldák az egyszerű kombinációs áramkörtől az összetett párhuzamos működésű szekvenciális áramkörökig (egy programozó számára ez olyasmi, mintha lenne a rendszerben nagyon sok, rettenetesen gyors CPU) terjednek, amelyek fordíthatók és kipróbálhatók. FPGA és VHDL alkalmazásával egy bonyolult áramkör megvalósítása több hónapról hetekre, esetleg napokra csökken le. A kurzus mintapéldáit egy PC és egy olcsó FPGA gyakorló panel segítségével bárki kipróbálhatja a gyakorlatban is. A kurzus számos videó oktató anyagot és hangos webes prezentációt tartalmaz, amelyek bemutatják a tervező programok használatát és a tervezőmunka minden fázisát, beleértve az elvi tervezés és megvalósítás folyamatát. Az ingyenes tervező programokkal akár 50 ezer soros program is készíthető (ez már igen bonyolult áramkört eredményez, hiszen akár egy 16 bites RISC processzor is leírható néhány 100 soros VHDL programmal).

 

Tematika

Logikai áramkörök általános jellemzői, a logikai áramkörcsaládok fejlődéstörténete. Statikus és dinamikus jellemzők, be- és kimenti jellemzők, transzfer-jellemzők, sebességjellemzők és teljesítményjellemzők, a jellemzők közötti összefüggések. Inverterek, alapkapuk, interfész áramkörök (teljesítményerősítők, szintátalakítók). Jelgeneráló és jelformáló áramkörök. Tároló alapáramkörök, tároló cellák. Programozható áramkörök. Tipikus építőelem funkciók és alkalmazási sajátosságaik, tervezési és vizsgálati konzekvenciák, a programozás eszközei és módszerei. Logikai áramkörcsaládok szimulációs vizsgálata. Digitális rendszerek zaj- és zavarproblémái. A digitális jelátvitel áramkörei, a nagysebességű jelátvitel speciális problémái. Mikroprocesszorok és mikrokontrollerek alkalmazástechnikai jellemzői. Beágyazott mikroszámítógépes rendszerek. FPGA áramkörcsaládok. Bevezetés a VHDL szintézisbe. Kombinációs logika adatfolyam modellezése. Viselkedés és strukturális leírási módszer. FSM állapotgépek VHDL leírása és a kevert módú tervezési módszer.

 

 

Követelmények

A moodle-ban meghirdetett konkrét időpontokban történik minden követelmény teljesítése. A kiadott feladat megoldását tartalmazó projektet a meghirdetett időpont + 90 percen belül kell beadni a moodle-ban. A féléves feladat beadására a hallgatóknak minimum 3 hét áll rendelkezésére. A moodle-ban egy feladatot egyszer lehet leadni.

 

Számonkérés

A vizsga módja: írásbeli és gyakorlati feladatmegoldás. A vizsga első részében elméleti, a második részében gyakorlati feladatot kell megoldani. A sikeres vizsgához mindkét részből legalább elégséges eredményt kell elérni. Az egyes érdemjegyek ponthatárai:

0%.....50%:…….elégtelen(1)

51%.....62%:…....elégséges(2)

63%….74%:........közepes(3)

75%….86%:…….jó(4)

87%….100%:…..jeles(5)

 

EKIK Honlap
Óbudai Egyetem Honlap

2014 szeptember 1-je óta az oldal látogatóinak száma: