Учебный контракт на изучение дисциплины «Проектирование микропроцессорных систем»

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
Оценка
Компетенции
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
1.
Наименование
модуля
Установочный
2.
Введение
в
проектирование
СБИС
3.
Системы
автоматизированн
ого
проектирования в
электронике
4.
Языки
программировани
я
аппаратных
средств
5.
Проектирование
автоматизированн
ой
системы
согласно
ГОСТ
34.601-90
«Автоматизирован
ные
системы.
Содержание модуля
1
Введение
в
курс.
Тематический
1
план лекций,
лабораторный
практикум.
Балльно-рейтинговая
система.
Классификация
цифровых
интегральных
схем.
Микросхемы
с
программируемой логикой.
Уровни
проектирования
СБИС.
Методология
2
2
проектирования
систем на
кристалле.
Формируемые
компетенции
ПК–1
ПК–1, 4, 5
Форма
контроля
Тест
Тест
САПР
ModelSim
фирмы
Mentor
Graphics.
3
Программное обеспечение
3
Quartus II.
ПК–4, 5
Тест
Возможности
языка
VHDL.
Назначение языка
4
4
VHDL.
Структура описания
схемы на VHDL.
ПК–4, 5
Тест
ГОСТ
34.601-90
«Автоматизированные
системы. Стадии создания»
5
5
Примеры
курсовых
проектов
ПК–1, 4, 5
Защита
презентаций
№
модуля
Наименование
модуля
Стадии создания»
Области
применения ПЛИС
6.
Содержание модуля
Суперкомпьютеры на базе
6
FPGA.
ПЛИС-нейрочипы,
6
современное состояние.
Формируемые
компетенции
ПК–1
Форма
контроля
Защита
презентаций
5. Лабораторные занятия
Таблица 3
1
Неделя
Тема работы
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
8, 10
Лабораторная работа № 5
Работа в Quartus II и моделирование в ModelSim
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
ПК
Методы и
(тема лекции,
стратегия
лабораторной
изучения
работы)
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.
Магистр второго года
вычислительная техника»:
(подпись)
Ершова Н.Ю.
обучения
по
направлению
подготовки
(ФИО)
«Информатика
и