МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный университет»

Рубцовский институт (филиал)

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ДИСЦИПЛИНЕ

СХЕМОТЕХНИКА ЭВМ

Специальность - 230101.65 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети.

Форма обучения – очная

Кафедра – математики и прикладной информатики

Рубцовск - 2011

При разработке учебно-методического комплекса в основу положены:

1) ГОС ВПО по специальности 230101.65 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети, утвержденный Министерством образования РФ «27» марта 2000 г., 224 ТЕХ/ДС

2) Учебный план по специальности 230101.65 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети, утвержденный решением Ученого совета РИ (филиала) АлтГУ от «23» мая 2011г., протокол

Учебно-методический комплекс одобрен на заседании кафедры математики и прикладной информатики от «27» июня 2011 г., протокол №15

СОДЕРЖАНИЕ

1. Рабочая программа.. 4

1.1 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.. 4

1.2 ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН.. 6

1.3 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ... 9

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОСВОЕНИЮ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «СХЕМОТЕХНИКА ЭВМ». 18

3. МАТЕРИАЛЫ К ПРОМЕЖУТОЧНОМУ И ИТОГОВОМУ КОНТРОЛЮ... 19

4. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ... 25

5. СПИСОК ОСНОВНОЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, ДРУГИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ.. 26

1. Рабочая программа

1.1 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Цель курса.

Курс «Схемотехника ЭВМ» занимает важное место в учебном процессе, так как знания, полученные в процессе его освоения, необходимы студенту в его будущей профессиональной деятельности, а овладение специализированными информационными технологиями и средствами обеспечивает освоение дисциплин «Микропроцессорные системы», «Интерфейсы периферийных устройств», «Специализированные процессоры», «Конструкторско-технологическое обеспечение производства» и др..

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Основные цели дисциплины: подготовка специалистов к деятельности по проектированию, производству и эксплуатации основных средств вычислительной техники, вычислительных машин, комплексов, систем и сетей.

Задачи курса.

Формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по использованию современных достижений цифровой электронной техники для решения широкого спектра задач в различных областях, а именно:

-  ознакомить студентов с основами теории построения цифровых устройств и систем;

-  привить навыки работы с различными средствами вычислительной техники;

-  изложить основные принципы организации БИС/СБИС программируемой структуры, микропроцессорных комплектов и памяти.

В результате усвоения материала настоящего курса студенты должны знать:

–  важнейшие этапы и тенденции в развитии элементной базы ЭВМ;

–  основные дискретные элементы вычислительных систем;

–  интегральные элементы и основные функциональные узлы ЭВМ;

–  принципы функционирования и взаимодействия основных узлов ЭВМ;

–  принципы построения и особенности функционирования источников питания ЭВМ;

–  методы оценки параметров функционирования элементов, узлов ЭВМ и отдельных устройств.

Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для изучения данного курса:

Дисциплине «Схемотехника ЭВМ» предшествует изучение дисциплин «Теория автоматов» из цикла специальных дисциплин. Данный курс требует от студентов наличия базовых знаний по математической логике и теории алгоритмов, дискретной математике. Знания и навыки, полученные при изучении дисциплины «Схемотехника ЭВМ», используются при изучении специальных дисциплин и дисциплин специализации.

Дисциплина «Схемотехника ЭВМ» относится к циклу СД. Ф.03. Цикл специальных дисциплин. Федеральный компонент.

Программа рассчитана на 200 часов, из них 100 часов отведено на самостоятельную работу студентов и 100 - аудиторных часов.

Программа предусматривает различные формы работы со студентами: проведение лекционных занятий и семинаров, в качестве промежуточного контроля знаний - проведение коллоквиумов.

Итоговой контрольной точкой после освоения данного курса является экзамен.

1.2. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

(распределение часов курса по разделам и видам работ)

Очная форма обучения

Дидактические единицы (ДЕ)

Наименование разделов

Максимальная нагрузка студентов, час.

Количество аудиторных часов при очной форме обучения

Самостоятельная работа студентов, час.

Лекции

Семинары

Лабораторные работы

1

2

3

4

5

6

7

ДЕ 1 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. -40 баллов

1. Классификация, краткая характеристика возможностей и применений СхВМ. Основные понятия и термины.

4

2

-

-

2

2. Простейшие модели и система параметров логических элементов.

4

2

-

-

2

3. Типы выходных каскадов цифровых элементов.

4

2

-

-

2

4. Паразитные связи цифровых элементов по цепям питания.

6

2

2

-

2

5. Передача сигналов в цифровых узлах и устройствах.

4

2

-

-

2

6. Вспомогательные элементы цифровых узлов и устройств.

4

2

-

-

2

7. Типовые ситуации применения цифровых ИС в узлах вычислительной техники.

4

-

2

-

2

Промежуточный контроль

Коллоквиум.

ДЕ 2 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.-30 баллов

8. Введение в проблематику проектирования ЦУ комбинационного типа

4

2

2

9. Двоичные дешифраторы. Приоритетные и двоичные шифраторы.

4

2

2

10. Мультиплексоры и демультиплексоры. УЛМ

6

2

2

2

11. Компараторы, схемы контроля.

4

2

2

12. Сумматоры, АЛУ, ускоренный перенос, умножители.

4

2

2

13. Триггеры. Схемотехника. Применение.

4

2

2

14. Синхронизация цифровых устройств.

4

4

15. Регистры и счетчики.

6

2

2

2

Промежуточный контроль

Коллоквиум.

ДЕ 3 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.-30 баллов

16. Архитектура и схемо-техника ИС с программируемой структурой.

6

2

4

17. Язык AHDL. Общая характеристика. Структура.

4

2

2

18. Типы данных. Выражения. Оператор присваивания.

4

2

2

19. Оператор выбора и оператор условия. Таблицы. Оператор повторения.

6

2

2

2

20. Описание регистровых схем.

2

2

21. Монтажная логика и буферные примитивы.

2

2

22. Цифровые автоматы.

4

2

2

23. Иерархическое проектирование в AHDL.

6

2

2

2

Промежуточный контроль

Коллоквиум.

Лабораторные работы

24. Проектирование простых устройств на базе ПЛИС ALTERA.

28

16

12

25. Проектирование цифровых автоматов на базе ПЛИС ALTERA.

30

16

14

26. Проектирование цифровых узлов с шинной организацией на базе ПЛИС ALTERA.

32

18

24

Промежуточный контроль

Защита лабораторных работ

Итоговый контроль

Экзамен-40 баллов

Итого часов

200

34

16

50

100

1.3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

1.3.1 Обязательный минимум содержания образовательной программы (выписка из ГОС)

-  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.

1.3.2 Содержание разделов учебной дисциплины

ДЕ 1 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.

Раздел 1. Введение. Классификация, краткая характеристика возможностей и применений СхЭВМ. Основные понятия и термины.

Аудиторное изучение:

Место цифровых устройств в современной технике.

История развития цифровых устройств. Область применения.

Понятия степени интеграции. Развитие БИС/СБИС. Основные направления развития и применения. Современные схемотехнологии в производстве ИС.

Самостоятельное изучение:

Отличия схемотехнологий КМОП, ТТЛ и ЭСЛ.

Новейшие схемотехнологии производства ИС с использованием новых материалов.

Раздел 2. Простейшие модели и система параметров логических элементов.

Аудиторное изучение:

Простейшие модели логических элементов.

Статические параметры ЛЭ.

Быстродействие ЛЭ.

Мощность потребления ЛЭ.

Самостоятельное изучение:

Система параметров КМОП (высоковольтных и низковольтных).

Система параметров ТТЛ(Ш).

Система параметров ЭСЛ.

Раздел 3. Типы выходных каскадов цифровых элементов.

Аудиторное изучение:

Логический выход.

Элементы с тремя состояниями выхода.

Выход с открытым коллектором(ОК) и эммитером(ОЭ)

Самостоятельное изучение:

Нагрузочная характеристика элементов с ОК.

Формирование парафазных выходных сигналов в элементах ЭСЛ.

Раздел 4 . Паразитные связи цифровых элементов по цепям питания.

Аудиторное изучение:

Паразитные связи цифровых элементов по цепям питания.

Фильтрация питающих напряжений в схемах ЦУ.

Самостоятельное изучение:

Зависимость помех по цепям питания от качества электрических соединений.

Зависимость помех по цепям питания от качества применяемых блокировочных конденсаторов.

Раздел 5 . Передача сигналов в цифровых узлах и устройствах.

Аудиторное изучение:

Перекрестные помехи.

Искажение сигналов в несогласованных линиях.

Линии передачи сигналов.

Самостоятельное изучение:

Параллельное согласование волновых сопротивлений.

Последовательное согласование волновых сопротивлений.

Раздел 6 . Вспомогательные элементы цифровых узлов и устройств.

Аудиторное изучение:

Элементы задержки.

Генераторы импульсов.

Самостоятельное изучение:

Формирования импульсов по длительности.

Элементы индикации.

Раздел 7 . Типовые ситуации применения цифровых ИС в узлах вычислительной техники.

Аудиторное изучение:

Режим неиспользуемых входов.

Режим неиспользуемых элементов

Наращивание числа входов.

Снижение нагрузок на входах ЛЭ.

Самостоятельное изучение:

Согласование входных и выходных сигналов разных схемотехнологий.

ДЕ 2 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.

Раздел 8 . Введение в проблематику проектирования ЦУ комбинационного типа. Риски.

Аудиторное изучение:

Введение в проблематику проектирования ЦУ комбинационного типа.

Риски.

Самостоятельное изучение:

Способы минимизации логических функций.

Критерии качества проекта цифровых устройств.

Раздел 9 . Двоичные дешифраторы, приоритетные и двоичные шифраторы.

Аудиторное изучение:

Двоичные дешифраторы

Приоритетные и двоичные шифраторы.

Самостоятельное изучение:

Указатели старшей единицы.

Наращивание разрядности приоритетного шифратора.

Раздел 10 . Мультиплексоры и демультиплексоры.

УЛМ.

Аудиторное изучение:

Мультиплексоры и демультиплексоры.

УЛМ. Способы настройки УЛМ.

Самостоятельное изучение:

Наращивание размерности мультиплексора.

Пирамидальные структуры УЛМ.

Теорема Шеннона и ее применение для пирамидальных структур.

Раздел 11 . Компараторы, схемы контроля.

Аудиторное изучение:

Компараторы.

Контроль по модулю 2.

Схемы свертки

Самостоятельное изучение:

Мажоритарный элемент.

Контроль с использованием кода Хемминга.

Схема кодера и декодера для кода Хемминга.

Раздел 12 . Сумматоры, АЛУ, ускоренный перенос, умножители.

Аудиторное изучение:

Одноразрядный сумматор.

Параллельный сумматор с параллельным переносом.

Сумматоры групповой структуры.

Самостоятельное изучение:

Последовательный сумматор.

Накапливающий сумматор. АЛУ, блоки ускоренного переноса.

Матричные умножители. Схемы ускоренного умножения.

Раздел 13 . Триггеры. Схемотехника. Применение.

Аудиторное изучение:

Триггеры.

Схемотехника.

Применение.

Самостоятельное изучение:

Аномальные состояния триггеров.

Применение триггеров в схемах ввода и синхронизации логических сигналов.

Раздел 14 . Синхронизация цифровых устройств.

Аудиторное изучение:

Синхронизация цифровых устройств.

Параметры тактовых импульсов.

Структура устройств синхронизации.

Однофазная синхронизация.

Двухфазная синхронизация

Самостоятельное изучение:

Размножение тактовых импульсов.

Коррекция расфазирования импульсов.

Раздел 15 . Регистры и счетчики.

Аудиторное изучение:

Регистры и регистровые файлы.

Счетчики. Классификация.

Двоичные счетчики.

Счетчики с групповой структурой.

Самостоятельное изучение:

Двоично-кодированные счетчики с произвольным модулем.

Счетчики с недвоичным кодированием (в коде Грея, в коде 1 из N).

ДЕ 3 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.

Раздел 16 . Архитектура и схемотехника ИС с программируемой структурой.

Аудиторное изучение:

Микропроцессорные комплекты БИС/СБИС.

Структура и функционирование микропроцессорной системы.

Самостоятельное изучение:

Микроконтроллеры.

Раздел 17 . Язык AHDL.

Аудиторное изучение:

Общая характеристика. Структура.

Самостоятельное изучение:

Операторы и элементы языка AHDL.

Раздел 20 . Типы данных.

Аудиторное изучение:

Типы данных.

Выражения.

Самостоятельное изучение:

Оператор присваивания.

Раздел 19 . Операторы.

Аудиторное изучение:

Оператор выбора и оператор условия.

Таблицы.

Самостоятельное изучение:

Оператор повторения.

Раздел 20 . Описание регистровых схем.

Аудиторное изучение:

Реализация условной логики.

Самостоятельное изучение:

Комбинационная логика.

Раздел 21 . Монтажная логика.

Аудиторное изучение:

Монтажная логика.

Буферные примитивы.

Самостоятельное изучение:

Реализация булевых выражений и уравнений.

Раздел 22 . Цифровые автоматы.

Аудиторное изучение:

Синтаксис объявления цифрового автомата.

Самостоятельное изучение:

Объявление псевдонима цифрового автомата.

Раздел 23 . Иерархическое проектирование в AHDL.

Аудиторное изучение:

Синтаксис порта.

Самостоятельное изучение:

Синтаксис группы.

Содержание лабораторных занятий

Лабораторная работа №1 (16 часов): «Проектирование простых устройств на базе ПЛИС ALTERA»

Цель работы: получение навыков синтеза и моделирования комбинационных схем в САПР MAX+PLUS II.

Содержание работы:

1. Синтез комбинационной схемы (дешифратора адреса).

2. Описание комбинационной схемы средствами графического редактора MAX+PLUS

3. Симуляция проекта с помощью MAX+PLUS II.

4. Проверка временных параметров средствами MAX+PLUS II..

Список литературы:

1. , , Угрюмов систем на микросхемах программируемой логики. - СПб.: БХВ-Петербург, 20с.

2. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование средств обработки сигналов.- М.:ДОДЕКА, 20с.

3. Altera MAX+PLUS II ver. 10.2 Help

4. Лабораторный практикум по курсу «Схемотехника ЭВМ». Лабораторная работа

Лабораторная работа №2 (16 часов): «Проектирование цифровых автоматов на базе ПЛИС ALTERA»

Цель работы: получение навыков синтеза и моделирования цифровых автоматов в САПР MAX+PLUS II.

Содержание работы:

1. Синтез цифрового автомата по заданной таблице переходов (автомат Мили или Мура).

2. Описание цифрового автомата средствами редактора временных диаграмм MAX+PLUS II.

3. Описание цифрового автомата средствами графического редактора MAX+PLUS II.

3. Симуляция проекта с помощью MAX+PLUS II..

4. Проверка временных параметров средствами MAX+PLUS II.

Список литературы:

1. , , Угрюмов систем на микросхемах программируемой логики. - СПб.: БХВ-Петербург, 20с.

2. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование средств обработки сигналов.- М.:ДОДЕКА, 20с.

3. Altera MAX+PLUS II ver. 10.2 Help

4. Проектирование цифровых логических устройств. - М.: Машиностроение, 19с.

5. Лабораторный практикум по курсу «Схемотехника ЭВМ». Лабораторная работа

Лабораторная работа №3 (18 часов): «Проектирование цифровых узлов с шинной организацией на базе ПЛИС ALTERA»

Цель работы: получение навыков синтеза и моделирования схем с шинной организацией и Z-состоянием выхода в САПР MAX+PLUS II.

Содержание работы:

1. Синтез схем преобразователя кода, регистра и дешифратора адреса средствами текстового редактора MAX+PLUS II.

2. Подключение их к двунаправленной шине средствами графического редактора

MAX+PLUS II.

3. Симуляция проекта с помощью MAX+PLUS II..

4. Проверка временных параметров средствами MAX+PLUS II. Задание для работы в классе.

Список литературы:

1. , , Угрюмов систем на микросхемах программируемой логики. - СПб.: БХВ-Петербург, 20с.

2. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование средств обработки сигналов.- М.:ДОДЕКА, 20с.

3. Altera MAX+PLUS II ver. 10.2 Help

4. Лабораторный практикум по курсу «Схемотехника ЭВМ». Лабораторная работа

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОСВОЕНИЮ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ И ЦИФРОВЫЕ СХЕМЫ»

При проведении практических занятий преподавателю рекомендуется:

-  уделять внимание разбору теоретических вопросов, предлагаемых на лекциях;

-  уделять внимание краткому повторению теоретического материала, который используется при подготовке отчетов;

-  осуществлять регулярную проверку домашних заданий;

-  ставить проблемные вопросы (например, насколько верно выбран способ решения поставленной задачи);

-  по возможности использовать примеры и задачи с прикладным содержанием;

-  использовать при проведении практических занятий активные формы обучения;

-  развивать творческое мышление у студентов при решении сложных и комплексных задач.

Методические указания студентам:

Учиться преодолевать самый высокий уровень непонимания материала («непонятно, что непонятно»).

При разборе примеров в аудитории или при выполнении домашних заданий целесообразно каждый шаг обосновывать теми или иными теоретическими положениями.

При изучении теоретического материала не задерживать внимание на трудных и непонятных местах, смело их пропускать и двигаться дальше, а затем возвращаться к тому, что было пропущено (часто последующее проясняет предыдущее).

С первых студенческих дней конструировать собственный стиль понимания сути изучаемого материала. Специальные дисциплины в этой ситуации являются наиболее успешным полигоном.

Критерии оценки знаний студентов в целом по дисциплине:

«отлично» - выставляется студенту, показавшему всесторонние, систематизированные, глубокие знания учебной программы дисциплины и умение уверенно применять их на практике при решении конкретных задач, свободное и правильное обоснование принятых решений; ответ на экзамене характеризуется научной терминологией, четкостью, логичностью, умением самостоятельно мыслить и делать выводы.

«хорошо» - выставляется студенту, если он твердо знает материал, грамотно и по существу излагает его, умеет применять полученные знания на практике, но допускает в ответе или в решении задач некоторые неточности;

«удовлетворительно» - выставляется студенту, показавшему фрагментарный, разрозненный характер знаний, недостаточно правильные формулировки базовых понятий, нарушения логической последовательности в изложении программного материала, но при этом он владеет основными разделами учебной программы, необходимыми для дальнейшего обучения и может применять полученные знания по образцу в стандартной ситуации;

«неудовлетворительно» - выставляется студенту, который не знает большей части основного содержания учебной программы дисциплины, допускает грубые ошибки в формулировках основных понятий дисциплины и не умеет использовать полученные знания при решении типовых практических задач.

Промежуточный контроль позволяет оценить знания студента по балльно-рейтинговой системе (максимальный рейтинг 100 баллов). Оценке «отлично» соответствует рейтинг более 90 баллов, оценке «хорошо» соответствует рейтинг в диапазоне от 76 до 90 баллов, оценке «удовлетворительно» соответствует рейтинг в диапазоне от 61 до 75 баллов, оценке «неудовлетворительно» соответствует рейтинг не более 60 баллов. Для получения зачета необходим минимум баллов – 61.

Дополнительно баллы можно получить за творческие успехи и индивидуальный подход при выполнении лабораторных работ. Баллы могут быть сняты за пропуски занятий без уважительной причины.

В учебно-методическом комплексе приведены образцы контролирующих материалов для оценки знаний студентов, которые содержат вопросы теоретического и практического характера. Вопросы теоретического характера могут быть либо в форме тестов, либо в форме письменных заданий. Вопросы практического характера обязательно демонстрируются студентом на компьютере.

Используемые методы преподавания: лекционные занятия с использованием проектора, выход в Интернет для поиска информации, подготовка доклада и написание тезисов доклада, подготовка презентаций для выступления с докладом, индивидуальные и групповые задания при проведении практических работ.

В процессе проведения занятий используются активные методы обучения, которые подразумевают периодическое проведение консультаций, активное участие студентов в учебном процессе в ходе выполнения практических работ, иллюстрация изучаемого теоретического материала практическими задачами и примерами, которые выдаются каждому студенту на занятии в качестве раздаточного материла.

ОРГАНИЗАЦИЯ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Самостоятельная работа имеет своей целью углубление знаний студентов по изучаемой дисциплине

Текущая самостоятельная работа предусматривает следующие виды:

–  работа с лекционным материалом;

–  подготовка к лабораторным работам, оформление отчетов по выполненным лабораторным работам, подготовка к защите;

–  подготовка к различным формам промежуточной аттестации (к тестированию, контрольной работе);

–  изучение рекомендованной литературы (основной и дополнительной), работа с библиотечным каталогом, самостоятельный подбор необходимой литературы;

–  поиск необходимой информации через Интернет;

–  изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;

–  изучение аналогов программных продуктов;

–  работа со встроенными справочными системами программных продуктов;

–  работа с техническими справочниками (англо-русский);

–  выполнение тестовых заданий, выполнение контрольных работ;

–  подготовка к экзамену.

Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа включает следующие виды:

–  поиск, анализ, структурирование информации по темам, выносимым на самостоятельное изучение;

–  составление и разработка словаря (глоссария);

–  подготовка доклада и написание тезисов доклада, подготовка к его защите, подготовка презентации.

3. МАТЕРИАЛЫ К ПРОМЕЖУТОЧНОМУ И ИТОГОВОМУ КОНТРОЛЮ

Контрольные вопросы к экзамену по дисциплине «Схемотехника ЭВМ»

1.  Простейшие модели логических элементов.

2.  Статические параметры логических элементов.

3.  Быстродействие логических элементов. Мощности потребления логических элементов.

4.  Типы выходных каскадов цифровых элементов. Логический выход.

5.  Типы выходных каскадов цифровых элементов. Элементы с тремя состояния­ми выхода.

6.  Типы выходных каскадов цифровых элементов. Выход с открытым коллекто­ром.

7.  Типы выходных каскадов цифровых элементов. Выход с открытым эмиттером.

8.  Паразитные связи цифровых элементов по цепям питания. Фильтрация пи­тающих напряжений в схемах ЦУ.

9.  Передача сигналов в цифровых узлах и устройствах. Помехи в сигнальных ли­ниях. Сигнальные линии повышенного качества. Перекрестные помехи.

10. Передача сигналов в цифровых узлах и устройствах. Помехи в сигнальных ли­ниях. Искажения сигналов в несогласованных линиях.

11. Передача сигналов в цифровых узлах и устройствах. Помехи в сигнальных ли­ниях. Параллельное согласование волновых сопротивлений.

12. Передача сигналов в цифровых узлах и устройствах. Помехи в сигнальных ли­ниях. Последовательное согласование волновых сопротивлений.

13. Передача сигналов в цифровых узлах и устройствах. Помехи в сигнальных ли­ниях. Линии передачи сигналов.

14. Вспомогательные элементы цифровых узлов и устройств. Элементы задержки.

15. Вспомогательные элементы цифровых узлов и устройств. Формирование им­пульсов по длительности.

16. Вспомогательные элементы цифровых узлов и устройств. Генераторы импуль­сов.

17. Вспомогательные элементы цифровых узлов и устройств. Элементы индика­ции.

18. Типовые ситуации при построении узлов и устройств на стандартных ИС. Ре­жимы неиспользуемых входов. Режимы неиспользуемых элементов.

19. Типовые ситуации при построении узлов и устройств на стандартных ИС. На­ращивание числа входов. Снижение нагрузок на выходах логических элемен­тов.

20. Функциональные узлы комбинационного типа. Понятие динамического и ста­тического рисков. Переходные процессы. Синхронные комбинационные схе­мы.

21. Функциональные узлы комбинационного типа. Этапы проектирования произ­вольной логики комбинационного типа. Логические блоки табличного ти-ra.(LUTs).

22. Функциональные узлы комбинационного типа. Этапы проектирования произ­вольной логики комбинационного типа. Логические блоки в виде последова­тельности матриц И и ИЛИ. (ПЛМ и ПМЛ).

23. Функциональные узлы комбинационного типа. Этапы проектирования произ­вольной логики комбинационного типа. Универсальные логические блоки на основе мультиплексоров.

24. Функциональные узлы комбинационного типа. Этапы проектирования произ­вольной логики комбинационного типа. Логические блоки, собираемые из эле­ментов некоторого базиса.(SLC).

25. Функциональные узлы комбинационного типа. Проблематика проектирования ЦУ. Критерии качества.

26. Функциональные узлы комбинационного типа. Двоичные дешифраторы. Схе­мотехническая реализация дешифраторов.

27. Функциональные узлы комбинационного типа. Приоритетные и двоичные шифраторы. Указатели старшей единицы.

28. Функциональные узлы комбинационного типа. Мультиплексоры и демультип-лексоры.

29. Универсальные логические модули на основе мультиплексоров. Первый спо­соб настройки УЛМ. Второй способ настройки УЛМ.

30. Универсальные логические модули на основе мультиплексоров. Пирамидаль­ные структуры УЛМ. Способы поиска сигналов настройки УЛМ. (разложение по Шеннону, из таблицы истинности, фиксацией наборов аргументов).

31. Функциональные узлы комбинационного типа. Компараторы.

32. Функциональные узлы комбинационного типа. Схемы контроля. Мажоритар­ные элементы.

33. Функциональные узлы комбинационного типа. Схемы контроля. Контроль по модулю 2.

34. Функциональные узлы комбинационного типа. Схемы контроля. Схемы сверт­ки.

35. Функциональные узлы комбинационного типа. Схемы контроля. Контроль с использованием кодов Хемминга.

36. Функциональные узлы комбинационного типа. Схемы контроля. Схема кодера и декодера для кода Хемминга.

37. Функциональные узлы комбинационного типа. Сумматоры. Одноразрядный сумматор. Последовательный сумматор. Параллельный сумматор с последова­тельным переносом. Параллельный сумматор с параллельным переносом.

38. Функциональные узлы комбинационного типа. Сумматоры. Сумматоры груп­повой структуры. Накапливающий сумматор.

39. Функциональные узлы комбинационного типа. АЛУ и блоки ускоренного пе­реноса.

40. Функциональные узлы комбинационного типа. Матричные умножители. Мно-жительно-суммирующие блоки. Схемы ускоренного умножения.

41. Функциональные узлы последовательностного типа. Триггеры. Классифика­ция. Схемотехника триггерных устройств. Аномальные состояния триггеров.

42. Функциональные узлы последовательностного типа. Применение триггеров в схемах синхронизации логических сигналов.

43. Функциональные узлы последовательностного типа. Синхронизация в цифро­вых устройствах. Структура устройств синхронизации. Размножение тактовых импульсов. Коррекция расфазирования сигналов.

44. Функциональные узлы последовательностного типа. Синхронизация в цифро­вых устройствах. Однофазная синхронизация. Соотношения однофазной син­хронизации. Двухфазная синхронизация.

45. Функциональные узлы последовательностного типа. Регистры и регистровые файлы. Сдвиговые регистры.

46. Функциональные узлы последовательностного типа. Счетчики. Классифика­ция. Двоичные счетчики. Счетчики с групповым переносом.

47. Функциональные узлы последовательностного типа. Счетчики. Двоично-кодированные счетчики с произвольным модулем.

48. Функциональные узлы последовательностного типа. Счетчики. Счетчики с не­двоичным кодированием. Счетчик в коде Грея и в коде «1 из N».

Промежуточный контроль

В течение семестра студенты:

-  выполняют задания, выполнение которых контролируется и при необходимости обсуждается на практических и лабораторных занятиях;

-  отвечают на тестовые вопросы во время сдачи лабораторных работ для выявления практических навыков и знаний.

Итоговый контроль

Экзамен, включающий проверку теоретических знаний по всему пройденному материалу.

4. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Рубцовский институт (филиал) АлтГУ располагает материально-технической базой, соответствующей санитарно-техническим нормам и обеспечивающей проведение всех видов лабораторной, практической подготовки и научно-исследовательской работы студентов, предусмотренных ГОС.

Аудиторный фонд института, оснащенный СВТ, включает 7 компьютерных классов (4 класса по 15 ПК в каждом, 1 – по 17 ПК, 2 – по 18 ПК), и 4 мобильных класса на ноутбуках. 2 класса по 15 ПК используются в режиме свободного доступа студентов. Все компьютеры объединены в единую локальную вычислительную сеть и имеют доступ в Интернет.

Лекционные занятия по дисциплине «Схемотехника ЭВМ» проводятся в аудиториях, оснащенных мультимедийными проекторами.

Лабораторные работы выполняются в комплексной лаборатории электротехники и вычислительной техники.

Мобильные классы на ноутбуках используются в учебно-образовательной деятельности, как для учебных занятий, так и для организации доступа к ресурсам корпоративной сети и Internet на всей территории РИ АлтГУ.

В учебном процессе используется лицензионное программное обеспечение. На различных ПК установлено системное программное обеспечение Windows XP Professional Service Pack 3, Windows 7 Enterprise Service Pack 1, Windows 7 Professional Service Pack 1, Windows 8 Enterprise, Windows 8 Pro.

5. СПИСОК ОСНОВНОЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, ДРУГИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ

Основная литература

1.  Брякин, схемотехники цифровых устройств: конспект лекций / . – Пенза, 2005. – 109 с.

2.  Грушвицкий, Р. И Проектирование систем на микросхемах программируемой логики / , , . - СПб.: БХВ-Петербург, 20с.

3.  Наумкина, схемотехника / .- М.: Горная книга, 2008. – 308 с.

4.  Угрюмов, схемотехника / .- СПб.: БХВ-Санкт-Петербург, 20с.

Дополнительная литература

1.  Гутников, электроника в измерительных устройствах / . - Л.: Энергоатомиздат, 198с.

2.  Пухальский, устройства: учебное пособие для втузов / , . - СПб.: Политехника, 19с.

3.  Стешенко, В. Б. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование средств обработки сигналов / .- М.:ДОДЕКА, 20с.

4.  Шило, цифровые микросхемы: справочник / . 2-е изд. - Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 19с.

Базы данных, Интернет-ресурсы,

информационно-справочные и поисковые системы:

http://www. ict. *****/lib/index. php? id_res=1658 http://is. *****/?i0=works&i1=tech_aut_prog http://logic. pdmi. *****/~hirsch/students/cs-math/lecture9.pdf http://is. *****/download/app-aplu. pdf