Рабочая программа дисциплины цифровая схемотехника для специальности 2201 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»

Скачать 178.7 Kb.

Название	Рабочая программа дисциплины цифровая схемотехника для специальности 2201 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»
Дата публикации	29.10.2014
Размер	178.7 Kb.
Тип	Рабочая программа

100-bal.ru > Информатика > Рабочая программа

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

ЦИФРОВАЯ СХЕМОТЕХНИКА

для специальности 2201

«Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»

Составлена в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности 2201 ”Вычислительные машины, системы и сети”

1. Пояснительная записка
Программа дисциплины “Цифровая схемотехника” составлена в соответствии с современным развитием цифровой техники.

Дисциплина “Цифровая схемотехники ” базируется на знаниях, полученных при изучении предметов: «Математические и логические основы электронно-вычислительной техники», «Электротехника», «Электронная техника».

Дисциплина изучается на I курсе в объеме 110 часов, из них 30 часов отводится на практические и лабораторные работы.

Дисциплина состоит из шести разделов:

Элементы схемотехники.
Функциональные узлы комбинационного типа.
Функциональные узлы последовательностного типа.
Схемотехника запоминающих устройств.
Аналоговая схемотехника.
Элементная база схемотехники.

В разделе I изучаются базовые логические элементы и вопросы согласования их по уровню напряжения и нагрузочной способности. Способы представления логических величин физическими параметрами.

В разделе II изучаются принципы организации цифровых устройств не имеющих элементов памяти.

В разделе III изучаются принципы организации цифровых устройств с элементами памяти.

В разделе IV изучаются вопросы организации оперативных и постоянных запоминающих устройств в интегральном исполнении.

В разделе V изучаются аналоговые устройства вычислительной техники и принципы согласования их с цифровыми устройствами.

В разделе VI изучаются пассивные и активные компоненты схемотехники.

Для лучшего усвоения учебного материала теоретические занятия необходимо проводить с применением технических средств обучения, плакатов, действующих изделий вычислительных систем, математического моделирования цифровых и аналоговых устройств.

Практические занятия должны проводиться в лаборатории “Цифровой и микропроцессорной техники”.

По окончании изучения дисциплины обучающиеся должны

знать:

- современную схемотехнику цифровых устройств, ее параметры, характеристики, особенности применения;

- основы схемотехнического проектирования цифровых схем и микроэлектронных устройств;

- условно графические обозначения элементов в соответствии с действующими стандартами;

- современное состояние, тенденции и перспективы развития схемотехнических средств вычислительной техники.

- производить синтез и анализ цифровых cхем с использованием существующей элементной базы;
уметь:

- описывать работу синтезированных узлов и устройств таблицами истинности и временными диаграммами;

- измерять и анализировать физические параметры цифровых устройств;

- производить выбор и обоснование выбора элементной базы для построения узлов и устройств ЭВМ;

- производить сравнительную оценку элементов, узлов и схем, с учетом основных параметров;

- строить функциональные и принципиальные схемы узлов устройств ЭВМ, с соблюдением требований стандартов;

- экспериментально проверять работоспособность цифровых схем;

- пользоваться справочной литературой;

- обеспечивать условия охраны труда и соблюдения правил пожарной безопасности в процессе практической работы с электронной аппаратурой.

Знания дисциплины необходимы для выполнения курсовых проектов и освоения специального оборудования вычислительных и информационных систем.

Контроль знаний проводится в виде тестовых проверок и на экзамене.

2. Тематический план учебной дисциплины

Наименование разделов и тем	Макси-мальная учебная нагрузка студентов, час	Количество аудиторных часов при очной форме обучения			Самосто-ятельная работа студента
Наименование разделов и тем	Макси-мальная учебная нагрузка студентов, час	Всего	Лабора-торные работы	Практи-ческие работы	Самосто-ятельная работа студента
1	2	3	4	5	6
Введение	3	2			1
Раздел 1. Элементы схемотехники.
Тема 1.1. Основные понятия схемотехники.	11	10	4		1
Тема 1.2. Базовые логические элементы.	10	8			2
Тема 1.3. Цифровые (аналоговые) микросхемы.	3	2			1
Итого по разделу:	24	20	4		4
Раздел 2. Функциональные узлы комбинационного типа.
Тема 2.1. Шифраторы и дешифраторы.	3	2			1
Тема 2.2. Мультиплексоры и демультиплексоры.	5	4	2		1
Тема 2.3. Цифровые компараторы.	3	2			1
Тема 2.4. Сумматоры.	5	4	2		1
Тема 2.5. Арифметико-логические устройства.	5	4	2		1
Тема 2.6. Применение комбинационных цифровых устройств.	6	4			2
Итого по разделу	25	18	6		7
Раздел 3. Функциональные узлы последовательностного типа.
Тема 3.1. Триггеры.	13	10	4		3
Тема 3.2. Регистры.	11	8	4		3
Тема 3.3. Счетчики.	11	8	4		3
Итого по разделу	35	26	12		9
Раздел 4. Схемотехника запоминающих устройств.
Тема 4.1. Общие сведения о запоминающих устройствах.	3	2			1
Тема 4.2. Оперативные запоминающие устройства.	11	8	2		3
Тема 4.3. Постоянные запоминающие устройства.	16	12	2		4
Итого по разделу:	30	22	4		8
Раздел 5. Аналоговая схемотехника.
Тема 5.1. Схемотехника аналоговых устройств ЭВМ.	7	6			1
Тема 5.2. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи.	14	12	4		2
Итого по разделу	21	18	4		3
Раздел 6. Элементная база схемотехники.	7	6			1

Всего по дисциплине	143	110	30		33

3. Содержание учебной дисциплины

Введение

Цели и задачи предмета. Краткий обзор развития элементной базы цифровой техники и ее влияние на эволюцию ЭВМ. Основное содержание предмета и его связь с другими предметами специального цикла.
Раздел 1. Элементы схемотехники

Знать:

современную схемотехнику цифровых устройств, ее параметры, характеристики, особенности применения

Уметь:

согласовывать ИМС по логическим уровням и нагрузочным способностям

Тема 1.1. Основные понятия схемотехники
Цифровое устройство. Классификация и определения. Основные параметры и характеристики интегральных элементов. Переключательные функции, основные базисы, минимизация.

Самостоятельная работа:

- типы корпусов ИМС.

Тема 1.2. Базовые логические элементы

Базовые логические элементы ТТЛ, КМДП, ЭСЛ. Интегральное исполнение базовых (активных) элементов. Логическое проектирование в базисах микросхем.

Согласование ИМС по уровню напряжения и нагрузочной способности. Преобразователи уровней логических сигналов.
Лабораторная работа 1. Исследование основных логических элементов и простейших комбинационных устройств.

Лабораторная работа 2. Определение основных статических параметров ИМС К155ЛА3, К155ЛА7.

Самостоятельная работа:

- базовые логические элементы ИИЛ.
Тема 1.3. Цифровые (аналоговые) микросхемы

Классификация и система обозначений цифровых (аналоговых) микросхем. Критерии сравнения цифровых ИМС. Степень интеграции ИМС. Корпуса интегральных микросхем.
Раздел 2. Функциональные узлы комбинационного типа

Знать:

УГО ИМС комбинационного типа в соответствии с действующими стандартами.

- принцип работы и области применения цифровых устройств комбинационного типа.
Уметь:

производить синтез и анализ цифровых схем комбинационного типа с использованием существующей элементной базы.

- экспериментально проверять работоспособность цифровых устройств
Тема 2.1. Шифраторы и дешифраторы

Назначение и классификация дешифраторов. Синтез схем неполных дешифраторов. Схема однокаскадного линейного дешифратора. Схемы каскадных дешифраторов. Сравнительные характеристики дешифратора Организация работы схем дешифраторов в интегральном исполнении.

Назначение и классификация шифраторов. Синтез шифратора на интегральных схемах. Построение функциональных схем шифраторов на различное число входов.

Самостоятельная работа:

- построение подсистем дешифрации памяти и портов ввода-вывода.
Тема 2.2. Мультиплексоры и демультиплексоры

Назначение мультиплексоров. Схемы линейного мультиплексора с прямыми и инверсными управляющими входами. Принцип организации схем мультиплексоров в интегральном исполнении. Способы наращивания мультиплексоров.

Функции, выполняемые демультиплексорами. Организация схем демультиплексоров в интегральном исполнении. Способы наращивания демультиплексоров.

Лабораторная работа 3. Изучение принципов построения основных комбинационных устройств.

Самостоятельная работа:

- построение универсальных логических модулей на основе мультиплексоров и демультиплексовов.
Тема 2.3. Цифровые компараторы

Назначение двоичных компараторов. Устройства сравнения на равенство, на "больше", "меньше". Интегральные компараторы.

Самостоятельная работа:

- назначение, УГО, режимы работы ИМС К555СП1.

Тема 2.4. Сумматоры

Назначение, классификация и характеристики сумматоров. Полусумматор. Полный сумматор. Комбинационные схемы сумматоров. Принцип построения многоразрядного сумматора с последовательным переносом. Комбинационные сумматоры в интегральном исполнении.

Лабораторная работа 4. Исследование различных типов сумматоров.

Самостоятельная работа:

- принцип построения комбинационных вычитателей и умножителей.
Тема 2.5. Арифметико-логические устройства

Функции, выполняемые АЛУ. Построение АЛУ и его принцип функционирования. Интегральные АЛУ.

Лабораторная работа 5. Исследование интегрального АЛУ.

Самостоятельная работа:

- организация АЛУ большой разрядности
Тема 2.6. Применение комбинационных цифровых устройств

Построение подсистемы дешифрации портов ввода-вывода. Построение подсистемы дешифрации памяти.

Раздел 2. Функциональные узлы последовательностного типа

Знать:

УГО ИМС последовательностного типа в соответствии с действующими стандартами.
принцип работы и области применения цифровых устройств последовательностного типатипа.

Уметь:

производить синтез и анализ цифровых схем последовательностного типа с использованием существующей элементной базы.
описывать работу синтезированных узлов и устройств таблицами истинности и временными диаграммами.
экспериментально проверять работоспособность цифровых устройств

Тема 3.1. Триггеры

Классификация и общие характеристики триггеров. Триггерная ячейка. Асинхронные и синхронные триггеры. RS-,JK-, D-,T- триггеры. Схемы построения, УГО, таблицы состояний, временные диаграммы работы. Универсальные триггеры. Примеры использования триггеров.

Лабораторная работа 6. Исследование триггеров.

Самостоятельная работа:

- схема построения двухтактного JK- триггера.

Тема 3.2. Регистры

Назначение, классификация и характеристики регистров. Параллельные регистры. Последовательные регистры. Реверсивные регистры. Схема универсального регистра в интегральном исполнении.

Лабораторная работа 7. Изучение работы последовательного, параллельного и универсального регистров.

Самостоятельная работа:

- регистры специального назначения: кольцевой, кольцевой с самовосстановлением, с перекрестными связями.
Тема 3.3. Счетчики

Назначение, классификация и характеристики счетчиков. Модуль счета – К_с. Принцип построения и работы счетчиков с К_с=2ⁿ, с последовательным, параллельным переносом. Суммирующие, вычитающие, реверсивные счетчики.

Принцип построения счетчиков-делителей с произвольным коэффициентом пересчета, десятичные счетчики с параллельным переносом, с предварительной установкой.

Организация счетчиков с произвольным пересчетом на базе интегральных схем.

Лабораторная работа 8. Изучение принципа работы счетчиков с Кс=2^n. Изучение принципа работы счетчиков с произвольным коэффициентом пересчета.

Самостоятельная работа:

- схемы счетчиков без дополнительных комбинационных вентилей
Раздел 4. Схемотехника запоминающих устройств

Знать:

принципы построения запоминающих устройств.
разновидности запоминающих ОЗУ статического и динамического типов, элементарных запоминающих элементов ПЗУ. Конкретные ИМС памяти.

Уметь:

- строить модули памяти заданной структуры и анализировать их работу
Тема 4.1. Общие сведения о запоминающих устройствах

Виды запоминающих устройств. Классификация, система электрических параметров и корпуса микросхем запоминающих устройств.

Самостоятельная работа:

- зарубежные типы корпусов ИМС памяти.
Тема 4.2. Оперативные запоминающие устройства

Принципы построения ЗУ с произвольным доступом. Структурная организация микросхем памяти. Разновидности запоминающих элементов памяти.

Схемотехника статических и динамических запоминающих устройств.

Статические микросхемы памяти. Динамические микросхемы памяти. Применение динамических микросхем памяти основных серий. Построение модулей памяти динамических ОЗУ.

Ассоциативные запоминающие устройства.

Лабораторная работа 9. Изучение принципа построения и работы полупроводникового ОЗУ в интегральном исполнении.

Самостоятельная работа:

- модули памяти DIP, SIMM, SIPP, DIMM.
Тема 4.3. Постоянные запоминающие устройства

Назначение и классификация постоянных запоминающих устройств (ПЗУ). Способы программирования микросхем памяти.

Схемотехника масочных и прожигаемых запоминающих устройств.

Запоминающие элементы полупроводниковых перепрограммируемых запоминающих устройств. ИМС перепрограммируемых ПЗУ.

Запоминающие устройства на основе БИС/СБИС Организация модулей памяти, построение на их основе устройств управления и преобразования.

Программируемые логические устройства. Назначение и классификация программируемых устройств.

Программируемые логические матрицы (ПЛМ). Программируемые логические интегральные микросхемы (ПЛИС).
Лабораторная работа 10. Программирование микросхем ПЗУ с использованием универсальных программаторов.

Самостоятельная работа:

- универсальность ПЛМ и области применения.
Раздел 5. Аналоговая схемотехника

Знать:

типовые схемы ЦАП и АЦП.
ИМС преобразователей, их параметры и характеристики и типовые схемы включения.

Уметь:

производить выбор элементной базы для построения систем сбора и преобразования данных.
разрабатывать функциональные схемы систем сбора и преобразования данных.

Тема 5.1. Схемотехника аналоговых устройств ЭВМ

Анализ аналоговых устройств, применяемых в вычислительных системах. Интегральные стабилизаторы, генераторы. Построение модулей преобразования и сопряжения. Моделирование работы аналоговых интегральных устройств на персональном компьютере.

Самостоятельная работа:

- построение элементов сопряжения на основе операционных усилителей.

Тема 5.2. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи

Общие сведения о двоичном кодировании в цифро-аналоговых преобразователях. Погрешность, точность, время преобразования. Разновидности схем, параметры, схемы включения

Схемы построения ЦАП с двоично-взвешенными сопротивлениями, на основе резистивной матрицы R-2R. Основы электрического расчета.

Структурные схемы АЦП различных способов построения.

Интегральные микросхемы ЦАП и АЦП. Структуры, основные параметры и схемы включения ИМС.
Лабораторная работа 11. Исследование ЦАП.

Лабораторная работа 12. Исследование АЦП.

Самостоятельная работа:

- ИМС систем сбора аналоговой информации.

Раздел 6. Элементная база схемотехники

Знать:

современное состояние, перспективы развития элементной базы средств вычислительной техники.
основные параметры и характеристики, типовые серии.

Уметь:

пользоваться справочной литературой.

Резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы, микросхемы, элементы оптоэлектроники. Виды и типы.

Электрические, конструкторские, технологические и эксплуатационные параметры компонентов. Ведущие фирмы – изготовители (отечественные и зарубежные).

Маркировка. Методы контроля параметров и особенности применения.
Самостоятельная работа:

- написание рефератов по тематике предложенной преподавателем.
4. Перечень литературы и средств обучения.
4.1.Основная литература:

Калиш Г.Г. Основы вычислительной техники. Учеб. пособ. для средн. проф. учебных заведений. – М.: Высш. шк. 2000.-271с

4.2.Дополнительная литература, учебные и справочные пособия:

Грицевский П.М., Мамченко А.Е., Степенский Б.М. Основы автоматики, импульсной и вычислительной техники. –М.:Радио и связь, 1987.
Стрыгин В.В., Щарев Л.С. Основы вычислительной, микропроцессорной техники и программирования. –М.: Высш. шк., 1989.
Алексеенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника.- М.:Радио и связь, 1982.
Нешумова К.А. Электронные вычислительные машины и системы.- М.: Высш. шк., 1989.
Преснухин Л.Н., Воробьев Н.В., Шишкевич А.А. Расчет элементов цифровых устройств. - М.:Высш.шк.,1991.
Цифровая и вычислительная техника:Учебник для вузов/Э.В. Евреинов,Ю.Т. Бутыльский, И.А. Мамзелев и др.;Под ред.Э.В. Евреинова.-М.: Радио и связь, 1991.
Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы.- Челябинск:Металлургия, 1989.

4.3.Средства обучения:

Проекционные системы.
Комплект плакатов.
IBM- совместимые компьютеры.
Комплект демонстрационного оборудования “ Логика-1”.
Стенд “Основ автоматики и вычислительной техники”
Стенд “УЛС”.
Прибор Л2-60.
Прикладное программное обеспечение моделирования цифровых и аналоговых устройств.

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Рабочая программа дисциплины информатика для специальности 2201 «Вычислительные... Составлена в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности 2201...		Литература для специальности 2201 «Вычислительные машины, комплексы и сети» Составлена в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности 2201...
	Учебной дисциплины обществознание для специальности 2201 «Обществознание» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по...		Программа учебной дисциплины география для специальности 2201 «География» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности...
	Программа учебной дисциплины история для специальности 2201 «История» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности...		Учебной дисциплины культурология для специальности 2201 Составлена в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности 2201...
	Учебно-методический комплекс по дисциплине социология специальность... Гос впо по специальности 230101. 65 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети, утвержденный Министерством образования РФ «27»...		Учебной дисциплины основы социологии и политологии для специальности 2201 Составлена в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности 2201...
	Рабочая программа дисциплины биология для специальности 2201 «Вычислительные... Программа предусматривает изучение теоретических и прикладных основ биологии. В ней отражены задачи, стоящие в настоящее время перед...		Программа дисциплины «Сети ЭВМ и телекоммуникации» для специальности...
	Рабочая программа история России «История» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности...		План-конспект открытого урока «География» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности...
	Рабочая программа дисциплины «Микропроцессорные системы» «Микропроцессорные системы» по специальности 230101. 65 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети		Тема. Внутренняя политика Екатерины II «История» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности...
	Рабочая программа дисциплины «Информационные сети» Перевозник Ю. Я. Рабочая программа дисциплины «Информационные сети» по специальности 230101. 65 Вычислительные машины, комплексы,...		Рабочая программа дисциплины «Экономика» «Экономика» по специальности 230101. 65 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети

Рабочая программа дисциплины цифровая схемотехника для специальности 2201 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»