Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    IT eszközök technológiája

    A tantárgy angol neve: Technology of IT Devices

    Adatlap utolsó módosítása: 2017. június 21.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Mérnök informatikus szak

    BSc képzés

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIEEAC00 5 2/0/1/f 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Kerecsen Istvánné, Elektronikus Eszközök Tanszéke
    4. A tantárgy előadója

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Rencz Márta

    egyetemi tanár

    Elektronikus Eszközök Tsz.

    Dr. Ress Sándor

    egyetemi docens

    Elektronikus Eszközök Tsz

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    Fizika, digitális technika

    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    (TargyEredmeny("BMETE11AX24" , "jegy" , _ ) >= 2 VAGY
    TargyEredmeny("BMETE11AX04" , "jegy" , _ ) >= 2)
    ÉS
    (TargyEredmeny("BMEVIMIAA01" , "jegy" , _ ) >= 2 VAGY
    TargyEredmeny("BMEVIMIA111" , "jegy" , _ ) >= 2)

    ÉS NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIEEA307" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMEVIEEA307", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

    Ajánlott:
    Számítógép-architektúrák
    7. A tantárgy célkitűzése

    A tantárgy célkitűzése, hogy megismertesse a hallgatókat az IT eszközök legfontosabb hardware elemeinek működésével, ezen elemek elektronikai alapjaival és megvalósításuk technológiáinak alapjaival. Cél továbbá annak bemutatása, hogy a modern mikroelektronika milyen lehetőségeket biztosít a számítástechnika számára, melyek a fizikai megvalósítás korlátai, és mik a fejlődés trendjei. A tárgy további célja az, hogy az informatikus hallgatók megértsék, és a laboratóriumi gyakorlatokon maguk is tapasztalják, hogy a hardver- és szoftverfejlesztés hasonló elvek és eszközök segítségével történik.

    A tárgyat sikeresen teljesítő hallgató:

    ·        (K1) tisztában lesz a jelenleg alkalmazott IT eszközök alapvető működésével és ezek korlátaival

    ·        (K2) elemi megfontolásokat képes alkalmazni egy rendszer teljesítmény és hűtésigényére

    ·        (K2) megérti a modern digitális tervezés alapfogalmait, és megismeri az alapvető fejlesztőeszközöket, így képes lesz csapatban villamosmérnökökkel digitális rendszerek fejlesztésében résztvenni

    ·        (K1) alapszinten tisztában lesz egy elektronikai rendszer fizikai felépítésével. (nyomtatott huzalozás, alkatrészkészlet, tápellátás, órajel előállítás)

     

    ·        (K2) alapvető ismeretekkel fog rendelkezni az érzékelők és A/D – D/A átalakítók területén

    8. A tantárgy részletes tematikája

    A részletes tematikát heti bontásban adjuk meg.

    1.      Rövid bevezetés, az IT eszközök tervezésének absztrakciós szintjei, az alkalmazott technológiák rövid összefoglalása. Példák: tablet felépítése, alkatrészei, érzékelői, szereléstechnológiája. A modern IT eszközökben felhasznált integrált áramkörök, fejlődési tendenciák, roadmap-ek. VLSI alapfogalmak.

    2.      A félvezetők alaptulajdonságai, a MOS tranzisztor felépítése. A MOS tranzisztor, mint kapcsoló eszköz működése. A digitális logika megvalósítása logikai áramkörökkel. A statikus CMOS logika: inverter, alapkapuk. Kapukésleltetés és fogyasztás.

    3.      Mikroprocesszorok és a kapcsolódó logika fizikai megvalósítása. Kombinációs és szekvenciális hálózatok áramköri megvalósítása, tárolók. Az adatút elemei. Nagysebességű digitális rendszerekben alkalmazott elrendezések.

    4.      Digitális (IC) rendszertervezés. A digitális tervezés folyamata. Hardver leíró nyelvek. Szimuláció: rendszerszintű, logikai és áramköri szimuláció.  Rendszertervezés és verifikáció HDL segítségével. Magas szintű, logikai és layout szintézis. A hard és szoft IP.

    5.      Az operatív és a cache memória technológiája. Statikus RAM memória cella, működése. Több portos SRAM, regisztertömb áramköri megvalósítása. Dinamikus RAM memóriák technológiája, a cella működése. Tartalommal címezhető memória. ROM memóriák technológiája. A NAND és NOR típusú elrendezés. Flash EEPROM elemi cellája, működése és technológiája.

    6.      A be- és kimenet. Az ESD védelem. Buszok meghajtása. Órajel generálás és elosztás. IT eszközök tápellátása. Egyenirányítás, DC-DC átalakítás, feszültségstabilizálás. Az akkumulátoros üzem, akkumulátorok jellemzői.

    7.      ASIC áramkörök, system on a chip. ASIC áramkörök alaptulajdonságai. Semi-custom ASIC, gate-array, standard cellás áramkörök, cella bázisú ASIC. Programozható logikai eszközök. FPGA-k felépítése és tulajdonságai.

    8.      Asztali és mobil számítástechnikában használt érzékelők: hőmérséklet, elmozdulás, gyorsulás, érintés érzékelése.  Integrált érzékelők, CMOS képérzékelő. Integrált érzékelő gyártástechnológiája, a MEMS.

    9.      Megjelenítő eszközök és vezérlésük. TFT, a háttérmegvilágítás megvalósítása, fényemittáló és lézerdióda. Érintőképernyők technológiája.

    10.   Mágneses adattárolók felépítése, a felhasznált technológiák és érzékelők, mágneses tér és fényintenzitás érzékelése. Trendek és újdonságok a mágneses adattárolásban.

    11.   AD/DA átalakítás.  Mintavételezés. Ideális és valós konverterek, az A/D és D/A konverterek főbb tulajdonságai, használatuk, tulajdonságaik. Főbb A/D és D/A konverter architektúrák tulajdonságai.

    12.   Modern IT eszközök teljesítmény és hőmérsékleti problémái. A hőellenállás és a hőkapacitás. Passzív és kényszerített hűtési technológiák. A fogyasztáscsökkentés rendszer szintű megvalósítása. Szerverek és adatközpontok termikus problémái.

    13.   Az elektronikai technológia alapjai. Nyomtatott huzalozású lemez, passzív és aktív alkatrészek tokozása, értékkészlete, alapvető tulajdonságai.

    14.   (amennyiben megtartható) A modern CMOS technológia. Skálázási problémák. Trendek és új megoldások a mikroelektronikában. Kitekintés a nanoelektronika felé.

     

    A tárgyhoz laboratórium (1 óra/hét) tartozik.

    A labor elősegíti az előadásokon elhangzott ismeretek megértését és elmélyítését. Az elvégzendő feladatok a szemeszter folyamán 2 órás blokkokban az alábbiak:

     

    1.      Áramköri szimuláció.

    2.      Tervezés HDL segítségével

    3.      A megtervezett rendszer kipróbálása FPGA-n.

    4.      Tervezés SoC-re.

    5.      Tervezés HLS eszköz segítségével

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    A tantárgy elméleti anyagát (heti 2 óra) előadásokon ismertetjük. A félév során 10 alkalommal a hallgatók részben az előadás, részben a laboratóriumi gyakorlat anyagához kapcsolódó önálló házi feladatot kapnak. A házi feladatok egy része az előadás tematikájához kapcsolódó irodalom feldolgozása, más része pedig számítási feladat. Egy házi feladat elkészítése körülbelül 3-4 óra befektetett munkát igényel.

     

    A laboratóriumi gyakorlatokon korszerű eszközök segítségével a hallgatók betekintést nyernek a modern hardvertervezés folyamatába. A megtervezett egyszerű feladatokat pedig rögtön ki is próbálják megfelelő fejlesztőkártya segítségével.

    10. Követelmények

     A szorgalmi időszakban: a félévközi jegy megadásának feltétele:

    §  a laboratóriumi feladatok teljesítése (a laboratóriumi gyakorlat megkezdése előtt a felkészülést minden alkalommal szintfelmérő értékeléssel ellenőrizzük, a feladatok mindegyike min. elégséges szinten teljesítendő)

    §  egy összegző teljesítményértékelés  (nagyzárthelyi) elégséges szintű megírása

     

    §  a kis házi feladatok kétharmadának határidőre történő, elégséges szintű elkészítése 

    11. Pótlási lehetőségek

    Az összegző teljesítményértékelés (nagyzárthelyi) pótlására a szemeszter folyamán egy alkalommal pótzárthelyi írási lehetőséget biztosítunk. A zárthelyi második pótlására főszabály szerint nincs lehetőség.

     

    A laboratóriumi gyakorlatok közül egy pótolható a szemeszter folyamán. A kis házi feladatok nem pótolhatóak.

    12. Konzultációs lehetőségek

    A tárgyból heti rendszerességgel konzultációt tartunk, ennek helyét és idejét előzetes egyeztetéssel határozzuk meg. A nagyzárthelyit megelőzően kívánságra „megerősített” konzultációt biztosítunk.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    A tantárgy honlapján közzétett előadás segédletek és kiegészítő anyagok.

    Székely V.: Elektronika I. Félvezető eszközök, Műegyetemi Kiadó, 55054

    Dr. Mojzes Imre (szerk.): Mikroelektronika és elektronikai technológia (2. kiadás)

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

    Kontakt óra

    42

    Készülés előadásokra

    14

    Készülés gyakorlatokra

    0

    Készülés laborra

    14

    Készülés zárthelyire

    16

    Házi feladat elkészítése

    34

    Önálló tananyag-feldolgozás

    0

    Vizsgafelkészülés

    0

    Összesen

    120

    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Rencz Márta

    egyetemi tanár

    Elektronikus Eszközök Tsz.

    Dr. Poppe András

    egyetemi docens

    Elektronikus Eszközök Tsz

    Dr. Ress Sándor

    egyetemi docens

    Elektronikus Eszközök Tsz

    IMSc tematika és módszer

    Az IMSc-s hallgatók számára külön labor csoportot indítunk. (Az előadás a teljes évfolyam számára közös.) Ezekben a csoportokban ugyanazon tananyag és tematika mellett mélyebb, összetettebb feladatok gyakoroltatják ugyanazokat a témaköröket.

    Az érdeklődők számára a tárgyon tanultak alkalmazását bemutató, illetve a tárgy tananyagán túlmutató szakmai írásokat teszünk közzé a tárgy honlapján. Ezek egyéni elmélyülésre adnak lehetőséget. Feldolgozásukhoz konzultációk keretében segítséget nyújtunk.

    A számonkéréseken alkalmazott pontozás és jegyszámítás mindenkinél egységes. 

    IMSc pontozás

    A jeles alsó ponthatára feletti összes többlet pontszámot IMSc pontszámnak számolunk (legfeljebb 10 pont). További 10 pontot lehet szerezni a laboralkalmakon választható kiegészítő feladattal is.