Учебный контракт
на изучение дисциплины
«Проектирование микропроцессорных систем»
1. Общие сведения о дисциплине
Дисциплина – Проектирование микропроцессорных систем
Факультет, на котором преподается данная дисциплина – физико-технический
Направление подготовки – 230100.68. Информатика и вычислительная техника
Квалификация (степень) выпускника – магистр
Форма обучения – очная
Цикл – профессиональный, вариативная часть
Лекции – 12 часов
Лабораторные работы – 24 часа
Самостоятельная работа – 36 часов, в том числе аудиторная индивидуальная работа (контактные часы) – 10 часов
Всего – 108 часов
Итого зачетных единиц – 3
Курс – 6
Семестр - 11
Форма контроля – экзамен
2. Цели освоения дисциплины:
Целью освоения дисциплины «Проектирование микропроцессорных систем» является: систематизация знаний в области архитектуры и функциональных возможностей современных микропроцессоров и микроконтроллеров, методов и технических средств отладки, диагностики, моделирования и проектирования микропроцессорных систем.
Задачами дисциплины является изучение этапов проектирования микропроцессорных систем, СБИС.
3. Компетенции обучающегося:
а) основные компетенции, формируемые в процессе изучения дисциплины через результаты обучения в виде знаний, умений и навыков на основе предметного содержания модуля:
способность применять перспективные методы исследования и решения профессиональных задач на основе знания мировых тенденций развития вычислительной техники и информационных технологий (ПК-1);
способность формировать технические задания и участвовать в разработке аппаратных и/или программных средств вычислительной техники (ПК-4);
способность выбирать методы и разрабатывать алгоритмы решения задач управления и проектирования объектов автоматизации (ПК-5);
б) сопутствующие компетенции, формируемые дополнительно к основным как результаты применения соответствующих технологий преподавания и не связанные с предметным содержанием модуля:
способность самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ОК-6);
способность к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы) (ОК-7).
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: методы проектирования аппаратных и программных средств вычислительной техники
Уметь: планировать, организовывать и проводить научные исследования, использовать типовые программные продукты, ориентированные на решение научных, проектных и технологических задач
Владеть: навыками самостоятельной научно-исследовательской и научно-педагогичес-кой деятельности, методиками сбора, переработки и представления научно-технических материалов по результатам исследований к публичному представлению в виде рефератов, отчетов, докладов и лекций.
Для оценки уровня овладения компетенциями дисциплины воспользуемся таксономической таблицей результатов обучения, задающей дескрипторы уровней знаний, предложенной в Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики:
• знание-знакомство – З1,
• знание-копия – З2,
• знание-продукция (аналитические знания) – З3,
• знание-трансформация (системные знания) – З4,
дескрипторы уровней умений:
• первичные умения – У1,
• репродуктивные умения – У2,
• продуктивные умения (умелая деятельность) – У3,
• исследовательские умения – У4
и дескрипторы уровней личностных качеств:
• безответственность – 0,
• ответственность – СЛ1,
• инициативная ответственность – СЛ2.
Планируемые результаты освоения основных компетенций приведены в таблице 1.
Таблица 1
Компетенции
|
Оценка
|
удовлетворительно
|
хорошо
|
отлично
|
ПК-1
|
З2, У2, СЛ1
|
З3, У3, СЛ1
|
З4, У4, СЛ2
|
ПК-4
|
З2, У2, СЛ1
|
З3, У3, СЛ1
|
З4, У4, СЛ2
|
ПК-5
|
З2, У2, СЛ1
|
З3, У3, СЛ1
|
З4, У4, СЛ2
|
4. Содержание дисциплины
Таблица 2
№ модуля
|
Наименование
модуля
|
Содержание модуля
|
Формируемые компетенции
|
Форма контроля
|
11
|
Установочный
|
Введение в курс. Тематический план лекций, лабораторный практикум. Балльно-рейтинговая система. Классификация цифровых интегральных схем. Микросхемы с программируемой логикой.
|
ПК–1
|
Тест
|
22
|
Введение в проектирование СБИС
|
Уровни проектирования СБИС. Методология проектирования систем на кристалле.
|
ПК–1, 4, 5
|
Тест
|
33
|
Системы автоматизированного проектирования в электронике
|
САПР ModelSim фирмы Mentor Graphics. Программное обеспечение Quartus II.
|
ПК–4, 5
|
Тест
|
44
|
Языки программирования аппаратных средств
|
Возможности языка VHDL. Назначение языка VHDL. Структура описания схемы на VHDL.
|
ПК–4, 5
|
Тест
|
55
|
Проектирование автоматизированной системы согласно ГОСТ 34.601-90 «Автоматизированные системы. Стадии создания»
|
ГОСТ 34.601-90 «Автоматизированные системы. Стадии создания»
Примеры курсовых проектов
|
ПК–1, 4, 5
|
Защита презентаций
|
66
|
Области применения ПЛИС
|
Суперкомпьютеры на базе FPGA. ПЛИС-нейрочипы, современное состояние.
|
ПК–1
|
Защита презентаций
|
5. Лабораторные занятия
Таблица 3
Неделя
|
Тема работы
|
1
|
Лабораторная работа № 1
Знакомство с симулятором ModelSim, языком описания аппаратуры VHDL
|
2, 3
|
Лабораторная работа № 2
Структурное и поведенческое описание схемы на языке VHDL
|
4
|
Лабораторная работа № 3
Знакомство со средой разработки Quartus II и платой miniDiLab-CIV
|
5
|
Лабораторная работа № 4
Базовые возможности Quartus II
|
6, 7
|
Лабораторная работа № 5
Работа в Quartus II и моделирование в ModelSim
|
8, 10
|
Лабораторная работа № 6
Проектирование микроконтроллера в ПЛИС
|
Форма контроля – листинги программ. Отчеты по лабораторным работам
6. Образовательные технологии – в учебном процессе применяются электронные лекции, деловая игра «Спорщики» по теме «Области применения ПЛИС», лабораторные занятия, онлайн тестирование, балльно-рейтинговая система оценивания образовательных результатов, самостоятельная работа студентов, дискуссия на защитах презентаций по курсовым проектам
Для самостоятельной работы студенты могут пользоваться:
1. VHDL-портал для студентов и разработчиков [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http:// www.bsuir.by/vhdl.
2. Адамов Ю. Ф. Проектирование систем на кристалле [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://bmstu-sm5.narod.ru/puchkov/puchkov_lec.pdf
3. База и Генератор Образовательных Ресурсов [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://bigor.bmstu.ru/.
4. Бибило П. Н. Основы языка VHDL. – Изд. 3-е, доп. – М. : Изд. ЛКИ, 2007. – 308 с.
5. Каршенбойм И. Микропроцессор своими руками // Компоненты и технологии [Электронный ресурс]. – 2002. – № 6. – Режим доступа: http://iosifk.narod.ru/up6.
6. Каршенбойм И. Микропроцессор своими руками // Компоненты и технологии [Электронный ресурс]. 2002. – № 7. – Режим доступа: http://iosifk.narod.ru/up6.pdf.
7. Методика обучения проектированию СБИС с помощью САПР [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://julie-maslova.narod.ru/metodika_obucheniya_proektirovaniyu_sbis_s_pomoschyu_sapr/.
8. Поляков А. К. Языки VHDL и Verilog в проектирование цифровой аппаратуры. – М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2003. – 313 с.
9. Прихожий А. Язык описания аппаратуры VHDL // Hardware [Электронный ресурс]. – 1997. – № 28. – Режим доступа: http://www.kv.by/index1997280501.htm.
10. Язык проектирования электронных устройств VHDL [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://rk6.bmstu.ru/electronic_book/develop/ecad/vhdl.htm.
и дополнительными ресурсами, представленными в системе дистанционного обучения https://blackboard.petrsu.ru.
Типовое задание на курсовой проект
Курсовое проектирование предполагает создание проекта автоматизированной системы согласно ГОСТ 34.601-90 «Автоматизированные системы. Стадии создания», включая:
• формирование требований к АС;
• разработку концепции АС;
• разработку технического задания на создание микропроцессорной системы согласно ГОСТ 34.602-89 «Техническое задание на создание автоматизированной системы»;
• эскизный проект;
• технический проект.
Большая часть заданий на курсовую работу носит индивидуальный характер и связана с использованием соответствующих инструментальных средств поддержки процесса разработки.
Вопросы к экзамену
1. Уровни и процесс проектирования СБИС. Блочно-ориентированное проектирование.
2. Проектирование систем на кристалле.
3. Диаграмма Гайского-Кана. Области и уровни моделей в проектировании СБИС.
4. Элементная база технической реализации СБИС.
5. Микросхемы с программируемой логикой. Классификация
6. История развития архитектур ПЛИС. Области применения интегральных схем с ПЛ.
7. FPGA архитектура. Технология Antifuse фирмы Actel.
8. Выбор ПЛИС для реализации проекта.
9. Перепрограммируемые микросхемы FPGA второго поколения – семейство ProAsicPlus.
10. Пример разработки микроконтроллера в FPGA. Методика разработки.
11. Проект в FPGA.
12. Семейство изделий микроэлектроники FPSLIC корпорации Atmel (США).
13. Общая структурная схема FPSLIC. Аппаратные средства FPSLIC.
14. Программные средства для FPSLIC.
15. ГОСТ 34.601-90 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания. (Рассмотреть на примере).
Учебный контракт
на изучение дисциплины
«Проектирование микропроцессорных систем»
Тема магистерской диссертации:
Индивидуальное задание на курсовой проект по дисциплине:
https://blackboard.petrsu.ru
Содержание (тема лекции, лабораторной работы)
|
ПК
|
Методы и стратегия изучения материала
|
Ресурсы
|
Каким образом студент продемонстрирует то, что он узнал
|
Кто будет оценивать результаты работы студента (тестирование, преподаватель, группа)
|
Дата контроля результата
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обязательно необходимо выполнить все лабораторные работы, сдать тесты, защитить курсовой проект.
Выбрать два вида деятельности по лекционным материалам:
1) выполнить письменно (подбор литературы по теме с аннотациями, создание презентации, анимации по тематике дисциплины, разработка тестовых заданий и т.д.);
2) представить устно на занятии доклад, сообщение, презентацию, реферат, методические материалы к новой лабораторной работе и т.д.
По лабораторному практикуму:
1) выполнить все лабораторные работы;
2) защитить любые два отчета по лабораторному практикуму;
3) выполнить индивидуальный проект.
Преподаватель:
доцент КИИСиФЭ, к. ф.-м.н. Ершова Н.Ю.
Магистр второго года обучения по направлению подготовки «Информатика и вычислительная техника»:
(подпись) (ФИО) |
