Рабочая программа по курсу "Основы микроэлектроники" Факультет информатики

Скачать 123.15 Kb.

Название	Рабочая программа по курсу "Основы микроэлектроники" Факультет информатики
Дата публикации	01.05.2015
Размер	123.15 Kb.
Тип	Рабочая программа

100-bal.ru > Информатика > Рабочая программа

Красноярский Государственный Педагогический Университет

Декан факультета информатики,

Адольф В.А.
Зав. каф. информатики и ВТ

профессор Пак Н.И.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по курсу "Основы микроэлектроники"

Факультет информатики

Курс 2

Семестр 4

Общее распределение часов:

Лекции

Всего

Отчетность:

6 семестр – зачет.

Составитель:

ассистент кафедры информатики и ВТ Пальц В.В.

Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе.
Развитие современных средств вычислительной техники, робототехники, аппаратуры цифровых коммуникаций основано на использовании достижений микроэлектроники в разработке и выпуске интегральных микросхем (ИМС), а также широком применении микропроцессоров и микрокомпьютеров, создаваемых на базе больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС).

Основной целью курса является обучение будущего учителя информатики продуктивному восприятию технических аспектов информатики настолько, чтобы представлять суть современных электронных систем и творчески применять полученные знания на практике, например, в школьной кружковой работе.

Результатом изучения курса должны стать:

знания о физических основах полупроводниковой микроэлектроники;
представления о принципах построения электронных приборов и устройств средствами

микроэлектроники;

представления о технологических и технических аспектах средств информатики и, прежде всего, принципах конструирования элементной базы цифровой вычислительной техники и средств коммуникаций.

Программа и тематический план курса

«Основы микроэлектроники».

№ п/п	Наименование разделов тем	Всего часов	В том числе аудиторных						Самостоят. Работа
№ п/п	Наименование разделов тем	Всего часов	Всего	Лекции	Лаборат.	Семинары		Контр.	Самостоят. Работа
1 семестр
1.	Основные положе-ния и направления развития микро-электроники	10	10	2	8			контр
2.	Физические основы полупроводниковой микроэлектроники. Физические явления и процессы в полупроводниковых структурах.	16	16	4	12			Контр
3.	Элементы полупроводниковой микроэлектроники	10	10	2	8			Контр
4.	Цифровая и анало-говая микроэлек-троника: узлы, уст-ройства, блоки	16	16	4	12			Контр
5.	Микропроцессоры.	14	14	2	12			Контр
6.	Построение микро-электронных при-боров, устройств и систем.	14	14	2	12			Контр
	Зачет	17
	Итого:	97		16	64		6 к / р

Содержание разделов дисциплины.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ МИКРО-ЭЛЕКТРОНИКИ

Этапы развития электроники. Основные положения и принципы микроэлектроники. история развития микроэлектроники. Факторы, определяющие развитие микроэлектроники. Классификация изделий микроэлектроники. Современные направления развития микро-электроники.

2. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ МИКРОЭЛЕКТРОННИКИ.

ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ И ПРОЦЕССЫ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУРАХ

Общие сведения о полупроводниках. Собственная и примесная проводимость. Основные и не основные носители заряда. Статистика подвижных носителей заряда. Кинетические процессы в полупроводниковых структурах. Поверхностные процессы в полупроводниковых структурах. Физика процессов в p-n - переходе при отсутствии внешнего поля. Концентрация подвижных носителей заряда. Диффузия. Переход носителей заряда через р-n переход. Запирающий слой. Потенциальный барьер. Физика процессов в p-n- переходе при наличии внешнего поля. Дрейф носителей. Изменение высоты потенциального барьера. Процесс переноса носителей через p-n - переход. Зависимость между полным током через р-n переход и приложенным напряжением. Полупроводниковый диод, его вольт-амперная характеристика. Биполярные и униполярные транзисторы.

3. ЭЛЕМЕНТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

Сигнал, его информационная; суть. Сигналы аналоговые и цифровые. Сигналы в системах автоматики и вычислительной техники. Цифровые сигналы: перепады и импульсы. Схемы преобразования сигналов: RC- цепи, диодные ключи, транзисторные ключи на биполярных транзисторах. Критерий насыщения. Транзисторные ключи на униполярных транзисторах Реализация базовых логических функций. Диодно-транзисторная логика. Транзисторно-транзисторная логика и её реализация на ТТЛ, ТТЛЕЛ и КМОП-структурах. Быстродействие логических элементов. Серии интегральных схем. Триггер как элемент памяти. RS- триггер, синхронизируемый RS-триггер, D-триггер, JK- триггер. Комбинированные RS- и D- триггеры, RS- и JK- триггеры. Графическое изображение. Таблица истинности.

4. ЦИФРОВАЯ И АНАЛОГОВАЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКА: УЗЛЫ, БЛОКИ И УСТРОЙСТВА

Узлы цифровой электроники. Дешифраторы, шифраторы, мультиплексоры, де-мультиплексоры. Принцип работы, графические изображения. Одноразрядный двоичный полусумматор Полный одноразрядный двоичный сумматор. Принцип построения много разрядных сумматоров. Арифметико-логические устройства. Графическое изображение. Таблица истинности. Устройства памяти компьютера. Классификация запоминающих устройств (ЗУ) по назначению, способам записи, хранения и поиска информации. Оперативные ЗУ статического (SRAM) и динамического (DRAM) типов Принципы построения памяти большой разрядности и адресного пространства из интегральных схем ИС RAM. Структурная схема запоминающего устройства (ЗУ). Устройства памяти компьютера Постоянные, полупостоянные ЗУ и постоянные ЗУ (ПЗУ). Принципы записи и хранения информации. Структурная схема ЗУ. Долговременная память компьютера. Физические принципы хранения информации на магнитном носителе. Организация памяти на жёстком (HDD) и гибком (FDD) магнитном диске. Физи-ческие принципы записи и хранения информации на лазерном диске (CD ROM),

5. МИКРОПРОЦЕССОРЫ

Микропроцессоры (МП) - основа персональных компьютеров. История развития: 4-хразрядные, 8-миразрядные, 16-тиразрядные 32-хразрядные микропроцессоры.

Однокристальные МП. Тактовая частоты и принципы потактовой реализации команд, микрокоманды. Реализация функции МП: выборка команд из оперативного ЗУ, декодирование команд, выполнение операций, управление пересылкой информации между своими внутренними регистрами, оперативной памятью и периферийными устройствами, обработка прерываний, управление различными устройствами компьютера. Работа микропроцессора с внешними устройствами. Принципы микроэлектронной системе и схемотехники. Модель микрокомпьютера. Основные тенденции развития универсальных микропроцессоров: повышение тактовой частоты, увеличение пропускной способности подсистемы памяти, повышение степени внутреннего параллелизма

6. ПОСТРОЕНИЕ МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ, УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ.

Классификация ИМС. Полупроводниковые ИМС. Пленочные и гибридные ИМС. Большие интегральные микросхемы (СБИС). Особенности технологии и методы создания БИС и СБИС. Способы защиты ИМС. Качество ИМС. Надежность ИМС. Имитационные методы оценки надежности параметров ИМС.

Лабораторные работы

1. Измерение параметров импульсных сигналов. Монтаж и исследование расширяющей и укорачивающей RC-цепи. Монтаж и исследование диодных ключей. Монтаж и исследование транзисторного ключа на биполярном и полевом транзисторах. Монтаж и исследование ДТЛ- и ТТЛ-логики на ИС ТТЛ, ТТЛШ и КМОП.

2. Монтаж и исследование генераторов на ИС ТТЛ, ТТЛШ, КМОП. Монтаж и исследование одновибраторов на ИС названных серий. Монтаж и исследование RS-триггера на дискретных элементах. Монтаж и исследование RS-триггеров на ИС ТТЛ, ТТЛШ, КМОП. Монтаж и исследование схемы устранения дребезга контактных датчиков информации на базе RS-триггера.

3. Исследование работы комбинированного R.S- и D-триггера на базе ИС ТТЛ, ТТЛШ, КМОП. Исследование работы комбинированного RS и Ж-триггера на ИС названных серий. Монтаж и исследование реверсивных счетчиков на ИС ТТЛ, ТТЛШ, КМОП. Исследование много разрядных счетчиков на ИС средней степени интеграции названных серий

4. Монтаж и исследование универсальных сдвигающих регистров на ИС ТТЛ, ТТЛШ, КМОП. Исследование много разрядных регистров на ИС средней степени интеграции названных серий. Монтаж и исследование полного 3-х-входового дешифратора, построенного на ИС ТТЛ, ТТЛШ, КМОП. Исследование дешифраторов на ИС средней степени интеграции названных серий.

5. Монтаж и исследование шифратора 8 - 3, построенного на ИС ТТЛ, ТТЛШ, КМОП. Преобразователи кодов. Исследование 4-х-разрядного селектора-мультиплексора 2-1 с тремя состояниями. Изучение средств отображения информации. Светодиодный семисегментный индикатор АЛС324. Средства управления им на ИС ТТЛ.

6. Монтаж и исследование ЗУПВ статического типа на ИС ТТЛ, ТТЛШ. КМОП.

7. Монтаж одноразрядного программатора. Занесение информации и исследование работы постоянного ЗУ.

8. Монтаж и исследование одноразрядного полусумматора и сумматора на ИС ТТЛ, ТТЛШ, КМОП. Исследование работы много разрядных АЛУ на ИС средней степени интеграции названных серий.

9. Изучение принципов построения ЭВМ традиционной неймановской архитектуры. Монтаж макета ЭВМ.

10. Исследование работы Р1С°процессора, программирование PIC-процессора.

11. Монтаж и исследование цифро-аналогового преобразователя (ПАП) с резисторной сеткой "R-2R". Монтаж и исследование аналого-цифрового преобразователя (АЦП) типа "напряжение-цифра".

12. Построение электронных приборов, устройств и систем на средствах микроэлектроники. Расчет, монтаж и исследование фотореле. Монтаж и настройка электронных часов. Монтаж системы управления аварийным выключением мощного электродвигателя. Монтаж и настройка автомата управления освещённостью. Монтаж электронного частотомера на PlC-процессоре. Монтаж и настройка системы передачи информации по инфракрасному и радиоканалу связи.

Перечень вопросов для самостояьельной работы

1. Гибридные ИМС, их компоненты технологии изготовления.

2. Диэлектрические пленки и их применение в микроэлектронике.

3. Технологические основы полупроводниковой микроэлектроники.

4. Технологические основы пленочной микроэлектроники.

5. Сборка и защита ИМС и БИС.

6. Испытания интегральных микросхем.

Рефераты и курсовые работы

1. Контактные свойства полупроводниковых структур.

2. Физические явления и процессы в пленочных структурах.

3. Качество интегральных микросхем.

4. Сравнительные характеристики микропроцессоров современных компьютеров.

Вопросы к зачету по всему курсу

1. Основные положения и принципы микроэлектроники.

2. Классификация изделий микроэлектроники. Современные направления развития

микроэлектроники.

3. Кинетические процессы в полупроводниковых структурах.

4. Физика процессов в р-n- переходов (основные характеристики).

5. Интегральные схемы. Серии интегральных схем.

6. Сигнал, его основные характеристики, физический и информационный аспекты сигнала

7. Узлы цифровой электроники и их основные характеристики

8. Структурная схема и физические принципы работы запоминающих устройств (ЗУ)

9. Назначение и функции микропроцессора (МП).

10. Особенности технологии и методы создания БИС и СБИС.
Cписок литературы:

Аванесян Г.Р., Лёвшин В.П. Интегральные микросхемы ТТЛ, ТТЛШ. -М.: «Машиностроение», 1993
Арсеньев Ю.Н. Проектирование систем логического управления на микропроцессорных

средствах. Учебное пособие для ВУЗов. -М.: "Высшая школа", 1991

Вычислительные машины, системы и сети /Под ред. Пятибратова А.П., М.: "Финансы и

статистика", 1991

4. Ефимов И.Е., Козырь И.Я., Горбунов Ю.И. Микроэлектроника. Физические и тех-

нологические основы, надежность: Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк,, 1986

Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной

аппаратуре. -Л.: Энергоатомиздат, 1986

Иванов Е.Л., Степанов И.М., Хомяков К.С. Периферийные устройства - ЭВМ и систем:

Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1987

Корнеев В.В., Киселёв А.В. Современные микропроцессоры. ,М.: "Нолидж", 1998
ЛевинГ.Н., Левина В.Е. Введение в схемотехнику IBM PC/AT. - М.: МПИ, 1991
Могилев А.В., Пак Н.И., Хеннер Е.К. Информатика: Учеб. пособие для студ. педвузов/ под. ред. Е.К. Хеннера. - М.: ACADEMIA, 1999.
Пальц В.В. Основы микропроцесорной техники. Учебное пособие для ВУЗов. – Красноярск.: КГПУ, 2002

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

$Рабочая программа по курсу \"Основы микроэлектроники\" Факультет информатики icon$	Аннотации основной профессиональной образовательной программы для... Аннотация к рабочей программе дисциплины оп. 02. «Основы электротехники и микроэлектроники»	$Рабочая программа по курсу \"Основы микроэлектроники\" Факультет информатики icon$	Учебное пособие по информатики и икт по Главе 1 «Основы социальной... Добро пожаловать на страницы электронного учебника! Я, Петрова Алина, студентка III курса специальности «Прикладная информатика»...
$Рабочая программа по курсу \"Основы микроэлектроники\" Факультет информатики icon$	Рабочая программа дисциплины «наноэлектроника» Целью дисциплины является изучение Формирование научной основы для осознанного и целенаправленного использования полученных знаний...	$Рабочая программа по курсу \"Основы микроэлектроники\" Факультет информатики icon$	Рабочая программа по курсу «Основы безопасности жизнедеятельности» Рабочая программа по курсу «Основы безопасности жизнедеятельности» для 8 класса составлена на основе программы «Основы безопасности...
$Рабочая программа по курсу \"Основы микроэлектроники\" Факультет информатики icon$	Рефератов по дисциплине «основы микроэлектроники и вычислительной техники» История развития микропроцессоров (от создания первого мп до настоящего времени)	$Рабочая программа по курсу \"Основы микроэлектроники\" Факультет информатики icon$	Учебно-методический комплекс дисциплины специальность: 050202. 65. Информатика Канск Компьютерные сети, интернет, мультимедиа технологии, основы микроэлектроники, курсы по выбору
$Рабочая программа по курсу \"Основы микроэлектроники\" Факультет информатики icon$	Рабочая программа По предмету (курсу ) основы безопасности жизнедеятельности По предмету (курсу ) основы безопасности жизнедеятельности Количество часов по программе 34часа Класс 7 Учитель высшей категории...	$Рабочая программа по курсу \"Основы микроэлектроники\" Факультет информатики icon$	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Факультет русской филологии и журналистики. Факультет истории и юриспруденции. Факультет татарской и сопоставительной филологии....
$Рабочая программа по курсу \"Основы микроэлектроники\" Факультет информатики icon$	Рабочая программа по учебному курсу «обж» для 8 класса Рабочая программа по курсу «Основы безопасности жизнедеятельности» для 8 класса составлена на основе программы «Основы безопасности...	$Рабочая программа по курсу \"Основы микроэлектроники\" Факультет информатики icon$	Если Вас интересует компьютер и все, что с ним связано, поступайте на факультет информатики! Урок сопровождается слайдами презентации и мультимедийными фрагментами с cd-диска «Мир информатики»
$Рабочая программа по курсу \"Основы микроэлектроники\" Факультет информатики icon$	Красноярский государственный педагогический университет факультет информатики Задание: Разработать требования к оборудованию и оснащению кабинета информатики с заданным количеством персональных эвт в учебном...	$Рабочая программа по курсу \"Основы микроэлектроники\" Факультет информатики icon$	Рабочая программа по курсу «Информатика и икт» для 10 класса учителя информатики Рабочая программа составлена на основе инструктивного письма мо и н рт №9127/13 от 09. 07. 2013
$Рабочая программа по курсу \"Основы микроэлектроники\" Факультет информатики icon$	Рабочая программа по курсу «культурология» для специальности факультет ДиКТ Федеральное государственное образовательное учреждении высшего профессионального образования	$Рабочая программа по курсу \"Основы микроэлектроники\" Факультет информатики icon$	Образования Российской Федерации томский государственный университет... Алгоритм построения совокупной модели пересечения трехмерных объектов, 3ds формат, dll, плагин для 3ds max
$Рабочая программа по курсу \"Основы микроэлектроники\" Факультет информатики icon$	«Согласовано» Рабочая программа по курсу «Основы безопасности жизнедеятельности» для 8 класса составлена на основе программы «Основы безопасности...	$Рабочая программа по курсу \"Основы микроэлектроники\" Факультет информатики icon$	Министерство образования и науки российской федерации томский государственный... Целью дисциплины является ознакомление студентов с базовыми понятиями следующих разделов информатики: теория информации, технические...

Школьные материалы