BME VIK - Digitális technika 2.

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Arató Péter,

4. A tantárgy előadója

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Horváth Tamás	tudományos munkatárs	Irányítástechnika és Informatika
Dr. Vajda Ferenc Pilászy György	egyetemi docens tud. segédmunkatárs	Irányítástechnika és Informatika Irányítástechnika és Informatika
Dr. Vajda Ferenc	docens	Irányítástechnika és Informatika

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít -

6. Előtanulmányi rend

Kötelező:

(TargyEredmeny("BMEVIIIA104", "JEGY", _) >= 2 VAGY
TargyEredmeny("BMEVIIIA105", "JEGY", _) >= 2 VAGY
TargyEredmeny("BMEVIFO1016", "JEGY", _) >= 2 VAGY
TargyEredmeny("BMEVIFO1503", "JEGY", _) >= 2 )
ÉS
NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIIIAA02" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIIIAA02", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

ÉS Training.Code=("5N-A7")

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

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

Ajánlott:

TárgyEredmény( "BMEVIIIA105" , "jegy" , _ ) >= 2

TárgyEredmény( "BMEVIIIA104" , "jegy" , _ )   >= 2
VAGY
TárgyEredmény( "BMEVIFO1016" , "jegy" , _ )   >= 2
VAGY
TárgyEredmény( "BMEVIFO1503" , "jegy" , _ )   >= 2

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

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

7. A tantárgy célkitűzése A tárgy rendeltetése, hogy egyszerű példákon keresztül megadja mindazokat az alapfogalmi és rendszertechnikai alapismereteket, amelyek a mikroprocesszor alapú digitális berendezések logikai tervezési szintjén szükségesek. A tervezői szemlélet kialakítása érdekében a hallgatók házi feladatok révén tervezési részfeladatok önálló megoldásával mélyítik el a tananyagot. Ennek keretében

módszereket ismernek meg és készséget szereznek a mikroprocesszoros rendszerek analízisében és szintézisében,
egy mikroprocesszoros eszközbázis és egy assembly nyelv alapszintű megismerése révén olyan alapismereteket kapnak, amelyek birtokában további mikroprocesszor rendszerek megismerése és alkalmazása könnyen elsajátítható.

8. A tantárgy részletes tematikája MSI áramkörök alkalmazása (számlálók, komparátorok, multiplexerek, dekódolok, dekóderek).

Bináris aritmetikai alapműveletek. Egyes és kettes komplemens számábrázolás. Teljes összeadókból felépülő összeadó/kivonó. Az átvitelképzés gyorsítása: carry-look-ahead típusú összegző

ALU megvalósítása összegző felhasználásával. BCD számok összeadása. Lebegőpontos számábrázolás és a lebegőpontos aritmetikai egység.

Vezérlőegységek tervezésének alapjai.

Memória-áramkörök: írható és olvasható memóriák. Statikus RAM felépítése.

Statikus és dinamikus RAM memóriák. ROM jellegű memóriák.

Alkalmazás-specifikus (ASIC) áramkörök, fontosabb csoportok. Memória, PLA és FPGA építőelemek felépítése és alkalmazásuk módszerei kombinációs és sorrendi feladatok megoldására. FPGA áramkörök. RAM bázisú FPGA áramkör felépítése, erőforrásai, konfigurálása.

A digitális rendszerek tervezésének lépései, adatstruktúra vezérlés. Sínrendszerek definíciója, kialakulása, osztályozása. Szinkron és aszinkron működésű sínrendszerek. Vezetékek csoportosítása, az egyes vezetékcsoportok feladata.

A digitális számítógép felépítése, működése. Az utasítás-szervezés fejlődése. Mikroprocesszoros rendszerek kialakulása, fejlődése.

A mikroszámítógépek általános felépítése, blokkvázlata, a funkcionális egységek jellemzői, a működés modellje. Egy egyszerű mikroprocesszor sínrendszerének felépítése. Alaphelyzetbe állítás, órajel generálás, READY kezelés.

Memóriák illesztése sínrendszerekhez. ROM, RAM memória elemek. Időzítési viszonyok a memóriák szempontjából. Az adatszélesség növelése. Flash memóriák alkalmazástechnikája.

Az assembly programozás alapfogalmai. Egyszerű mikroprocesszor utasításkészlete. Adatmozgató utasítások, ugró utasítások, aritmetikai és logikai utasítások. Címzési módok, makrók és direktívák.

Egyszerű mikroprocesszor utasításkészlete. FIFO, FILO memóriaszervezés. Stack memória, hardver szoftver megvalósítás. Szubrutin fogalma, feltétel nélküli és feltételes szubrutinhívó és RET utasítások.

A mikroszámítógépek megszakítási rendszerének általános ismertetése A megszakítás fogalma (egyszintű, többszintű, programvezérelt megszakítások). A megszakítási szubrutin felépítése, automatikus és programozható mentések, prioritási megoldások.

Egyszerű mikroprocesszorokban lévő speciális egységek. Feles megszakítások, nem tiltható megszakítások alkalmazása, teszt bemenetek és közvetlen kimenetek mikroprocesszorokban. Speciális utasítások.

Sínrendszerre csatlakoztatható, programozható megszakítás-kezelő egységek felépítése, működése, alkalmazása.

Programozható I/O egységek. A soros adatátvitel szervezése, megoldási változatok. Aszinkron és szinkron adatátvitel. Soros adatátviteli egység felépítése, működése, programozása.

Programozható I/O egységek. A párhuzamos adatátvitel szervezése. Programozható párhuzamos adatátviteli egység felépítése, működése, programozása.

A DMA működés fogalma, megvalósítása. Egy és kétciklusú DMA átvitel. A processzor sínjére csatlakoztatható DMA vezérlő működése, programozása.

Mikrokontrollerek: generációk, családok, irányzatok., alkalmazási lehetőségek. Mikrokontrollerek felépítése: egy elterjedt architektúra bemutatása.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Heti 4 óra előadás és kéthetenként 2 óra gyakorlat tanulókörönkénti szervezésben.

10. Követelmények a. A szorgalmi időszakban öt házi feladatot ad ki a tanszék, amelyek mindegyikére legfeljebb 6 pont adható. A félévvégi aláírás feltétele legalább 18 pont elérése a házi feladatok alapján és az előadások és gyakorlatok legalább 70 %-án való részvétel.

A be nem adott házi feladat 0 pontot jelent. A házi feladatokkal szerzett pontszámok összege a vizsgaeredményben plusz pontokkal lesz figyelembe véve.

A gyakorlatokon a házi feladatok kiadása, beadása, értékelése és konzultáció történik.

b. A vizsgaidőszakban:

A vizsga írásbeli. A vizsgán elérhető maximális pontszám 60, ebből 20 a belépő rész és 40 pont a nagyfeladatok megoldásával szerezhető meg. Az elégséges osztályzathoz a belépő kérdésekből legalább 12 pontot, a vizsgán összesen legalább 24 pontot kell elérni. A legalább elégséges eredményt elért hallgatóknál a vizsgán elért eredményhez hozzáadjuk a házi feladatokra kapott plusz pontokat. A vizsgajegy az így kapott összpontszám alapján a következő táblázat szerint kerül megállapításra:

Összpontszám Osztályzat

0-23 1

24-32 2

33-41 3

42-50 4

51 felett 5

A házi feladatokra kapott pontszámok az alábbi módon befolyásolják az osztályzat alapját képező összpontszámot:

A házi feladatokra kapott pontszámok összege Az osztályzatot meghatározó összpontszámban figyelembe vett pluszpont

20 0

21-22 1

23-24 2

25-26 3

27-28 4

29-30 5

A kreditpont megszerzésének feltétele legalább elégséges vizsgaosztályzat elérése.

c. Elővizsga: nincs

Minden egyéb kérdésében a TVSZ rendelkezései irányadók.

11. Pótlási lehetőségek Nincs pótlási lehetőség.

12. Konzultációs lehetőségek A gyakorlatokon, vagy egyéni jelentkezés alapján az előadóknál, vagy a gyakorlatvezetőknél.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom IRODALOM:

Kötelező:

Dr. Arató Péter: Logikai rendszerek tervezése - Egyetemi tankönyv, Tankönyvkiadó, 1984.
Grantner - Horváth - László: Mikroprocesszor alkalmazási segédlet (J5-1428)

Ajánlott:

D. M. Harris, S.L. Harris

Digital Design and Computer Architecture

Morgan Kaufmann, 2013, ISBN 9978-0-12-394424-5

dr. Gál Tibor: Digitális rendszerek I-II. Egyetemi jegyzet (J5-1429)
Dr. Selényi Endre - Benesóczky Zoltán: Digitális technika - Példatár, BME, Budapest, 1991

M. Morris Mano, Charles R. Kime: Logic and Computer Design Fundamentals, Prentice Hall, 2001, ISBN 0-13-031486-2

John F. Wakerly: Digital Design, Prentice Hall, 2001, ISBN 0-13-089896-1

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	70
Félévközi készülés órákra	28
Tervezési feladat	30
Laboratóriumi feladatok megoldása	-
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása	-
Vizsgafelkészülés	52
Összesen	180

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Arató Péter	Egyetemi tanár	Irányítástechnika és Informatika
Dr. Kalmár Péter	Egyetemi docens	Irányítástechnika és Informatika
Dr. Horváth István	Egyetemi adjunktus	Irányítástechnika és Informatika
Dr. Horváth Tamás	Tudományos munkatárs	Irányítástechnika és Informatika
Dr. Móczár Géza	Egyetemi adjunktus	Irányítástechnika és Informatika
Pilászy György	Tudományos segédmunkatárs	Irányítástechnika és Informatika