Digitális technika 2.

A tantárgy angol neve: Digital Design 2.

Adatlap utolsó módosítása: 2014. február 5.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Villamosmérnöki Szak

 

Szakmai törzsanyag tárgy

 

BSc. képzés

 

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIIIA106 2 4/1/0/v 6  
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 rendek grafikus formában itt láthatók.

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 óra70
Félévközi készülés órákra28
Tervezési feladat 30
Laboratóriumi feladatok megoldása-
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása-
Vizsgafelkészülés52
Összesen180
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