Дисципліна: Комп`ютерна схемотехніка

Обсяг дисципліни, годин (кредитів ЄКТС): 4 (120).

Мета дисципліни: вивчення особливостей архітектури сучасних обчислювальних систем, процесорів, комп’ютерної периферії та їх взаємодії; розуміння основних тенденцій розвитку та фундаментальних принципів функціонування комп’ютерних систем, сучасними методами та засобами організації обчислювальних процесів у комп’ютерних системах та мережах.

Завдання дисципліни: надання можливості здобувачу вищої освіти отримання знання про апаратну частину комп’ютера, його технічні характеристики та функціональні можливості.

Попередні умови для вивчення даної дисципліни: «Основи програмування» та «Електротехніка та комп`ютерна електроніка».

Навчальні цілі дисципліни полягають у формуванні у студентів:

інтегративної компетентності:

знання сучасної елементної бази комп’ютерної схемотехніки; сучасних систем автоматизованого проєктування; схемотехнічних основ сучасних комп’ютерів; принципів побудови типових вузлів, блоків, пристроїв ЕОМ; засоби оцінки їх якості; методів їх проєктування в різних системах елементів в тому числі і на великих інтегральних схемах.

загальних компетентностей:

ЗК 1. Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу.

ЗК 2. Здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями.

ЗК 3. Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.

ЗК 7. Здатність виявляти, ставити та вирішувати проблеми.

фахових компетентностей:

ФК 5. Здатність використовувати засоби і системи автоматизації проєктування до розроблення компонентів комп’ютерних систем та мереж, Інтернет додатків, кіберфізичних систем тощо.

ФК 11. Здатність оформляти отримані робочі результати у вигляді презентацій, науко-во-технічних звітів.

ФК 14. Здатність проєктувати системи та їхні компоненти з урахуванням усіх аспектів їх життєвого циклу та поставленої задачі, налаштування, експлуатацію, технічне обслуговування та утилізацію.

ФК 16. Здатність проєктувати, впроваджувати та обслуговувати високопродуктивні паралельні та розподілені комп’ютерні системи та їх складові з використання ПЛІС модулів і систем автоматизованого проєктування.

Програмні результати навчання:

ПРН 1. Знати і розуміти наукові положення, що лежать в основі функціонування комп’ютерних засобів, систем та мереж.

ПРН 3. Знати новітні технології в галузі комп’ютерної інженерії.

ПРН 7. Вміти розв’язувати задачі аналізу та синтезу засобів, характерних для спеціальності.

ПРН 9. Вміти застосовувати знання технічних характеристик, конструктивних особливостей, призначення і правил експлуатації програмно-технічних засобів комп’ютерних систем та мереж для вирішення технічних задач спеціальності.

ПРН 13. Вміти ідентифікувати, класифікувати та описувати роботу комп’ютерних систем та їх компонентів.

ПРН 22. Виконувати розрахунки параметрів окремих блоків комп’ютерів, комп’ютерних систем, комп’ютерних мереж.

В результаті вивчення дисципліни студент повинен

знати:

-    основні функції, структуру та основи функціонування обчислювальних систем;

-    методи синтезу типових вузлів, блоків, та пристроїв обчислювальних систем;

-    підходи до розробки вузлів, блоків та пристроїв на структурному, функціональному рівнях та рівні принципових схем в заданому елементному базисі;

-    основні принципи побудови комп'ютерних систем;

-    структуру та функціонування типових вузлів, блоків та пристроїв обчислювальних систем;

-    сучасну елементну базу цифрової техніки – програмовні логічні інтегральні схеми

-    ПЛІС (FPGA), інтегральні схеми пам’яті тощо;

вміти:

-    розробляти структурні, функціональні та принципові схеми вузлів, блоків, пристроїв обчислювальних систем;

-    вирішувати прикладні задачі проєктування типових вузлів, блоків і пристроїв комп’ютерів та дослідження їх характеристик у системі автоматизації проєктування Quartus II і реалізації на кристалі ПЛІС плати компанії Altera DE2 Board (Cyclon II).

Зміст дисципліни (тематика):

Тема 1. Комп’ютерна cхемотехніка. Етапи розвитку. Класифікація інтегральних мікросхем.

Тема 2. Система автоматизації проєктування Quartus II. Створення проєкту з використанням схемного редактора.

Тема 3. Функціональні елементи комп’ютерної схемотехніки. Базові логічні елементи, їх характеристики.

Тема 4. Комбінаційні функціональні пристрої. Суматори. Дешифратори. Шифратори. Перетворювачі кодів. Мультиплексори. Демультиплексори. Компаратори. Схеми контролю.

Тема 5. Комп’ютерні пристрої на тригерах. Регістри. Лічильники.

Тема 6. Аналого-цифрові, цифро-аналогові перетворювачі.

Тема 7. Пристрої мікропрограмного керування.

Тема 8. Арифметико-логічні пристрої.

Тема 9. Напівпровідникові запам’ятовуючі пристрої (ЗП). Статичні оперативні ЗП (SRAM). Динамічні оперативні ЗП (DRAM). Постійні і перепрограмовні ЗП. Кешпам’ять. Асоціативна пам’ять.

Тема 10. Програмовні логічні інтегральні схеми (ПЛІС). ПЛМ, БМК, FPGA.

Тема 11. Мова опису апаратури Verilog. Створення проєкту в САПР Quartus II і реалізація на кристалі FPGA Cyclone II.

Види робіт: лекції, лабораторні, самостійні.

Форма підсумкового контролю: екзамен.