МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
УТВЕРЖДЕН на заседании кафедры «____» _________ 2016 г. , протокол № ___ Заведующий кафедрой _____________ (Подпись) (Фамилия, инициалы) |
ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ
ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ
Б1.2.28.1 Системы на кристалле
( индекс дисциплины по учебному плану, наименование дисциплины (модуля))
Направление подготовки 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника»
(код, наименование направления /специальности)
Программа Программное обеспечение средств вычислительной техники и автоматизированных систем
(наименование профиля /специализации/магистерской программы)
Квалификация (степень) выпускника – бакалавр
Форма обучения очная
(очная, заочная, очно-заочная)
Пенза, 2016
Составитель (составители):
Экспертная группа членов методической комиссии ____________ института/факультета в составе: 1.___________________________________________________________________
2.___________________________________________________________________
3. ___________________________________________________________________
провела экспертизу фонда оценочных средств по дисциплине (модулю) _______________
ЗАКЛЮЧЕНИЕ: ФОС соответствует
– целям и задачам освоения дисциплины;
– формам текущего контроля и промежуточной аттестации, определенным рабочей программой дисциплины и учебным планом;
– основной профессиональной образовательной программе;
– требованиям ФГОС ВО.
Экспертное заключение утверждено на заседании методической комиссии, протокол № ___ от «___» _____________ 20__ г.
Председатель методической комиссии ________________
ПАСПОРТ
фонда оценочных средств
по дисциплине Б1.2.28.1 Системы на кристалле
(наименование дисциплины)
1. Модели контролируемых компетенций:
- компетенции (части компетенций), формируемые в процессе изучения дисциплины:
ПК-1, способность разрабатывать модели компонентов информационных систем, включая модели баз данных и модели интерфейсов «человек – электронно-вычислительная машина»;
ПК-2 способностью разрабатывать компоненты аппаратно-программных комплексов и баз данных, используя современные инструментальные средства и технологии программирования..
- требования к результатам освоения дисциплины:
Коды компетенции | Наименование компетенции | Структурные элементы компетенции (в результате освоения дисциплины обучающийся должен знать, уметь, владеть) |
1 | 2 | 3 |
ПК-1 | Способность разрабатывать модели компонентов информационных систем, включая модели баз данных и модели интерфейсов «человек – электронно-вычислительная машина»;. | Знать: методы разработки информационных систем на кристалле на основе ПЛИС. |
Уметь: использовать основные методы построения информационных систем на кристалле на основе ПЛИС. | ||
Владеть: основными методами, способами и средствами построения информационных систем на кристалле при необходимости решения задач управления и проектирования объектов автоматизации. | ||
ПК-2 | Способность разрабатывать компоненты аппаратно-программных комплексов и баз данных, используя современные инструментальные средства и технологии программирования. | Знать: направления развития архитектур современных ПЛИС с процессорными ядрами, методы разработки программного обеспечения для таких аппаратно-программных комплексов. |
Уметь: составлять на языках высокого уровня программное обеспечение для аппаратно-программных систем на кристалле с процессорными ядрами. | ||
Владеть: навыками разработки программного обеспечения для аппаратно-программных систем на кристалле на основе ПЛИС. |
- сведения об иных дисциплинах (в том числе преподаваемых на других кафедрах), участвующих в формировании данных компетенций:
ПК-1: Б1.1.12 Программирование; Б1.1.14 Компьютерная графика моделирование 3D; Б1.1.16 Интерфейсы программирования приложений; Б1.2.6 Конструкторско-технологическое обеспечение ЭВМ; Б1.2.9 Методы защиты компьютерных сетей; Б1.2.23.1 Разработка кибернетических систем; Б1.2.28.2 Цифровая обработка сигналов и др.
ПК-2: Б1.2.12 Проектирование и эксплуатация микропроцессорных систем, Б1.2.14 Встраиваемые средства вычислительной техники, Б1.2.15 Проектирование устройств на программируемых логических интегральных схемах, Б1.2.17 Вычислительные и информационные системы, Б1.2.28.2 Цифровая обработка сиг-налов и др.
2. Программа оценивания контролируемой компетенции:
№ п/п | Контролируемые разделы дисциплины | Код контролируемой компетенции (или ее части) | Наименование оценочного средства |
1 | Введение | ПК-1,2 | Вопросы экзамена. |
2 | Встраиваемые системы с простейшими процессорными ядрами | ПК-1,2 | Темы заданий для лабораторных работ 1-2. Собеседования при сдаче лабораторных работ 1-2. Вопросы экзамена. |
3 | Процессорные ядра с развитой архитектурой | ПК-1 | Темы заданий для лабораторных работ 2-3. Собеседования при сдаче лабораторных работ 2-3. Вопросы экзамена |
4 | Средства отладки встраиваемых систем на кристалле | ПК-1,2 | Тема для лабораторной работы 4. Собеседование при сдаче лабораторной работы 4. Вопросы экзамена |
5 | Встраиваемые системы на кристалле с аппаратными процессорными блоками | ПК-2 | Темы заданий для лабораторных работ 5-7. Собеседования при сдаче лабораторных работ 5-7. Вопросы экзамена |
6 | Передача данных в системах на кристалле | ПК-1,2 | Тема для лабораторной работы 8. Собеседование при сдаче лабораторной работы 8. Вопросы экзамена |
7 | Заключение | ПК-1,2 | Вопросы экзамена |
Приложение 3
(обязательное)
Форма экзаменационного билета
_____________________________________________________________________________
|
|
Федеральное ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1
1. Основные понятия о системах на кристалле. (ЗНАТЬ)
2. Нарисуйте схему системы с процессором Picoblaze, имеющую 3 восьмиразрядных входа и 2 восьмиразрядных выхода. (УМЕТЬ / ВЛАДЕТЬ)
Преподаватель | ||
(подпись) | ||
Зав. кафедрой | ||
(подпись) |
«30» мая 2016 г.
Примечания. 1. Формулировка вопросов и заданий для проверки уровней обученности ЗНАТЬ, УМЕТЬ, ВЛАДЕТЬ определяется преподавателем исходя из требований рабочей программы дисциплины. Количество вопросов и заданий определяется преподавателем.
2. Экзаменационные билеты формируются преподавателем из утвержденных на заседании кафедры экзаменационных вопросов и заданий.
3. К комплекту экзаменационных билетов (вопросов и заданий) прилагаются разработанные и утвержденные на заседании кафедры критерии оценки по дисциплине.
УТВЕРЖДЕНЫ
на заседании кафедры _______________
«___» ___________2016 г., протокол № ___
Зав. кафедрой ______________
Вопросы (задания) для зачета
по дисциплине Б1.2.28.1 Системы на кристалле
(наименование дисциплины)
Вопросы:
1. Цели и задачи курса и его место в подготовке специалиста.
2. Основные понятия о системах на кристалле.
3. Классификация систем на кристалле.
4. Особенности проектирования систем на кристалле.
5. Структура процессорного ядра Picoblaze фирмы Xilinx.
6. Система команд процессорного ядра Picoblaze фирмы Xilinx.
7. Способы разработки программного обеспечения для процессорного ядра Picoblaze. Примеры программирования.
8. Этапы проектирования систем с использованием П. Я. Picoblaze. Построение простейших систем.
9. Система ввода-вывода П. Я. Picoblaze, организация прерываний.
10. Процессорные ядра с развитой архитектурой. Особенности архитектуры процессорного ядра Microblaze, основные конфигурации систем.
11. Система команд процессорного ядра Microblaze фирмы Xilinx, форматы команд, примеры кодирования.
12. Основные внешние сигналы процессорного ядра Microblaze.
13. Организация памяти в системах с процессорными ядрами Microblaze.
14. Основные этапы проектирования систем с процессорными ядрами, разработка аппаратной и программной частей,.
15. Особенности системы EDK.
16. Спецификации аппаратной и программной частей в системе EDK.
17. Особенности моделирования процессорных ядер.
18. Отладка программного обеспечения.
19. Особенности комплексной отладки систем на кристалле с процессорными ядрами.
20. Логические анализаторы для систем на кристалле. Стандарт IEEE 1149.4 JTAG.
21. Добавление блоков IP к процессорному ядру MicroBlaze.
22. Отладка программного обеспечения в системе с подчиненным процессорным ядром, комплексная отладка.
23. Использование специализированных сопроцессоров, способы разработки специализированных сопроцессоров и подключения их к основному процессору.
Задания для проверки уровня обученности УМЕТЬ и ВЛАДЕТЬ:
1. Укажите размер памяти процессорного ядра Picoblaze для Spartan-2.
2. Нарисуйте типовые форматы команд процессорного ядра Picoblaze для Spartan-2.
3. Укажите количество регистров (РОН) процессорного ядра Picoblaze для Spartan-3.
4. Нарисуйте схему системы с процессором Picoblaze, имеющую 3 восьмиразрядных входа и 2 восьмиразрядных выхода.
5. Напишите программу для системы с процессором Picoblaze для Spartan-3, имеющую 4 тумблера, 8 светодиодов. Данные вводятся с тумблеров и выводятся на светодиоды.
6. Нарисуйте основные (типовые) форматы команд процессорного ядра Microblaze.
7. Перечислите основные этапы проектирования систем на базе процессорного ядра Microblaze.
8. Нарисуйте структуру системы с процессором Microblaze, имеющую 4 тумблера, 8 светодиодов и не имеющей внешней памяти (с указанием основных шин).
9. Нарисуйте временные диаграммы работы системы с процессором Microblaze, имеющую 4 тумблера, 8 светодиодов и не имеющей внешней памяти (с указанием основных шин). Данные вводятся с тумблеров и выводятся на светодиоды.
10. Нарисуйте схему подключения логического анализатора ChipScope Pro.
11. Перечислите основные типы HARD-процессоров.
12. Нарисуйте основную схему подключения IP-модулей.
13. Нарисуйте схему системы с процессором Microblaze, имеющую IP-модуль.
14. Нарисуйте схему системы с процессором ARM Cortex-A9, имеющую 3 восьмиразрядных входа и 2 восьмиразрядных выхода.
15. Напишите программу для системы с процессором ARM Cortex-A9, имеющую 4 тумблера, 8 светодиодов. Данные вводятся с тумблеров и выводятся на светодиоды.
16. Напишите программу для системы с процессором ARM Cortex-A9, имеющую 8 тумблеров. Данные вводятся с тумблеров и выводятся в канал RS-232.
Описание показателей и критериев оценивания с указанием шкалы оценивания для очной и других форм обучения (с применением балльно-рейтинговой системы и/или без ее использования):
Оцениваются следующие показатели: понимание вопросов, правильность, полнота и логическое изложение ответов.
Оценка по дисциплине складывается из текущего рейтинга и экзаменационного рейтинга.
Экзаменационный рейтинг определяется следующим образом:
Ответы на 1, 2 вопрос – до 10 баллов, выполнение 3 задания – до 10 баллов, дополнительные вопросы в рамках курса до 10 баллов.
Оценивание ответов на 1, 2 и дополнительные вопросы:
9-10 баллов выставляется, если студент демонстрирует полное понимание вопросов, правильность ответов, полное и логически последовательное изложение материала.
7-8 баллов выставляется, если студент демонстрирует: значительное понимание вопросов, правильность, но недостаточную полноту ответов на заданные теоретические вопросы; допущение неточности ответа;
5-6 баллов выставляется, если студент демонстрирует: понимание вопросов, по существу излагает материал, но не усвоил его деталей, есть погрешности в ответах; допускает неточности, недостаточно правильные формулировки, нарушения логической последовательности в изложении материала;
Менее 5 баллов выставляется, если студент демонстрирует: непонимание вопросов; студент не знает значительной части материала, не ответил на дополнительные вопросы или отказался от ответов на вопросы и задания.
Оценивание 3 задания:
9-10 баллов выставляется, если студент демонстрирует полное понимание заданий, правильность ответов; полное, точное и логически последовательное изложение материала;
7-8 баллов выставляется, если студент демонстрирует: значительное понимание заданий, правильность, но недостаточную полноту ответов на заданные задания; допущение неточности ответа;
5-6 баллов выставляется, если студент демонстрирует: понимание заданий, основные этапы задания выполнены, но есть погрешности в ответах
Менее 5 баллов выставляется, если студент демонстрирует: непонимание заданий; основные шаги задания не выполнены или выполнены неправильно, не ответил на дополнительные вопросы или отказался от ответов на вопросы и задания.
Минимальный балл экзаменационного рейтинга в соответствии с положением о рейтинге равен 24.
Текущий рейтинг определяется как взвешенная сумма оценок за выполненные задания из фонда оценочных средств Q= ∑kiqi, ki - коэффициент сложности i-го задания, qi – набранный за i-е задание балл. Минимальный балл текущего рейтинга в соответствии с положением о рейтинге равен 36, максимальный – 60.
В итоге по курсу, суммируя итоги текущего рейтинга и экзаменационного рейтинга:
- оценка «отлично» выставляется обучающемуся, если он набрал 87-100 баллов;
- оценка «хорошо» выставляется обучающемуся, если он набрал 73-86 баллов;
- оценка «удовлетворительно» выставляется обучающемуся, если он набрал 60-72 балла;
- оценка «неудовлетворительно» выставляется обучающемуся, если он набрал менее 60 баллов;
Составитель ._________________________
Вопросы для собеседований
по дисциплине Б1.2.28.1 Системы на кристалле
(наименование дисциплины)
Собеседование №1
Лабораторная работа 1.
Дайте краткую характеристику архитектуры процессорного ядра Picoblaze? Укажите размер памяти процессорного ядра Picoblaze для Spartan-2? Нарисуйте типовые форматы команд процессорного ядра Picoblaze для Spartan-2? Укажите количество регистров (РОН) процессорного ядра Picoblaze для Spartan-3 Нарисуйте схему системы с процессором Picoblaze, имеющую 3 восьмиразрядных входа и 2 восьмиразрядных выхода. Для каких целей используется сигнал WRITE_STROBE?Собеседование №2
Лабораторная работа 2.
Дайте краткую характеристику архитектуры процессорного ядра Microblaze. Нарисуйте основные (типовые) форматы команд процессорного ядра Microblaze. Перечислите основные этапы проектирования систем на базе процессорного ядра Microblaze. Назовите основные сигналы процессорного ядра Microblaze.Собеседование №3
Лабораторная работа 3.
1. Перечислите основные особенности моделирования процессорных ядер.
2. Назовите основные виды моделирования в системах проектирования на ПЛИС.
3. Назовите основные системы моделирования для ПЛИС.
Собеседование №4
Лабораторная работа 4.
Перечислите основные типы HARD-процессоров. Перечислите основные составляющие Zinq-7000? Назовите основные интерфейсы Zinq-7000?Описание показателей и критериев оценивания с указанием шкалы оценивания для очной и других форм обучения (с применением балльно-рейтинговой системы и /или без ее использования)
Оцениваются следующие показатели: знание теоретических основ лабораторной работы, умение применить их на практике, обосновать используемое решение, выполнение в установленные сроки.
5-6 баллов выставляется, если студент выполнил работу в установленный срок, правильно и полно отвечает на вопросы, объясняет их на примерах, связывает с программной реализацией.
4-5 баллов выставляется, если студент отвечает на вопросы, объясняет их на примерах, связывает с программной реализации, но недостаточно полно и с некоторыми неточностями.
3-4 баллов выставляется, если студент отвечает на большинство из заданных вопросов, и может объяснить ход их решения на примере
0-2 баллов выставляется, если студент не отвечает на большую часть заданных вопросов, не может объяснить их на примере.
Составитель _________________________
«___»__________ 20__ г.
Темы групповых и/или индивидуальных творческих заданий/проектов**
по дисциплине Б1.2.28.1 Системы на кристалле
(наименование дисциплины)
Индивидуальные творческие задания/проекты к лабораторной работе 1:
1. Создать проект, в котором процессорное ядро PicoBlaze3 используется в качестве подчиненного модуля. Задать тип микросхемы xc3s500e-5fg320. Разработать программу обработки, выполнить трансляцию программы. Выполнить реализацию проекта. Исследовать результаты размещения входных и выходных сигналов на контактах ПЛИС.
2. Разработать систему с использованием процессорного ядра PicoBlaze в качестве подчиненного модуля. Разработать программу, которая выполняет управление семисегментным индикатором. Выполнить трансляцию программы. Выполнить функциональное моделирование, проанализировать результаты. Выполнить реализацию проекта. Исследовать результаты размещения с помощью программ Floor Planner и FPGA Editor.
3. Создать блок с использованием интерфейса RS-232 с заданной скоростью передачи и длиной слова. Проверить его работу совместно с персональным компьютером и отладочным модулем.
Индивидуальные творческие задания/проекты к лабораторной работе 2:
1. Создать проект, в качестве главного модуля в котором используется процессорное ядро MicroBlaze. В качестве внешних устройств задать переключатели и светодиоды. Разработать программу обработки. Выполнить загрузку проекта в отладочный модуль и проверить правильность работы системы.
2. Создать проект, в качестве главного модуля в котором используется процессорное ядро MicroBlaze. В качестве внешних устройств задать переключатели, кнопки и светодиоды. Выполнить загрузку проекта в отладочный модуль и проверить правильность работы.
3. Создать проект, в качестве главного модуля в котором используется процессорное ядро MicroBlaze, проект должен содержать тумблеры, а также блок RS-232. Разработать программу обработки, входной сигнал с тумблеров имеет разрядность 8; выходной сигнал передается по каналу RS-232 в компьютер и фиксируется программой Hyper Terminal. Выполнить загрузку проекта в отладочный модуль и проверить правильность работы.
Индивидуальные творческие задания/проекты к лабораторной работе 3:
1. Изучить принципы моделирования систем на кристалле с процессорным ядром Microblaze. Ввести программу обработки, выполнить моделирование. Внести изменения в программу и выполнить моделирование. Проанализировать результаты.
2. В программу добавить оператор ввода. Введенное значение увеличить на m (номер варианта) и вывести в устройство вывода. Оптимизацию программ при трансляции отключить. Изменяя время переключения входных сигналов, определить минимальное и максимальное время (в тактах синхросигнала) реакции программы на это изменение.
Описание показателей и критериев оценивания с указанием шкалы оценивания для очной и других форм обучения (с применением балльно-рейтинговой системы и /или без ее использования):
Оцениваются следующие показатели: соответствие требованиям задания, соответствие требованиям оформления отчета, правильность схем алгоритмов, расчетов и работы разработанной программы во время демонстрации, корректность и обоснованность выводов, самостоятельность выполненной работы.
6-7 баллов выставляется, если студент правильно выполнил все задания к лабораторной работе, составил отчет в установленной форме: представил решения всех заданий, продемонстрировал правильность работы разработанной программы на компьютере. Студент полно и точно ответил на вопросы, свободно ориентируется в предложенном решении, может его модифицировать при изменении условия задачи. Отчет выполнен аккуратно и в соответствии с предъявляемыми требованиями.
5-6 баллов выставляется, студент правильно выполнил задание к лабораторной работе, составил отчет в установленной форме, продемонстрировал правильность работы разработанной программы на компьютере. Студент может объяснить предложенное решение, студент ответил на теоретические вопросы, испытывая небольшие затруднения. Качество оформления отчета к лабораторной работе не полностью соответствует требованиям
4-5 баллов выставляется, если студент правильно выполнил задание к лабораторной работе, составил отчет в установленной форме: представил решения всех заданий, продемонстрировал работу разработанной программы на компьютере. Студент может объяснить предложенное решение.
0-3 баллов выставляется, если студент не выполнил задание: нет программного решения поставленной задачи, не выполнены все задания лабораторной работы, не составлен отчет, студент не может объяснить предложенное решение.
Составитель _________________________
«___»__________ 20__ г.
____________________________
Оформление сведений о дополнениях и изменениях, внесенных в ФОС дисциплины ________________________________________________________________________
Сведения о дополнениях и изменениях, внесенных в ФОС дисциплины
Учебный год | Решение кафедры (№ протокола, дата) | Внесенные в ФОС дополнения и изменения | Подпись заведующего кафедрой |
