Рабочая программа дисциплины Цифровая схемотехника
Государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования города москвы
«МОСКОВСКИЙ КОЛЛЕДЖ УПРАВЛЕНИЯ И НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»
рабочая программа
ДИСЦИПЛИНЫ Цифровая схемотехника
специальность 230113.51 Компьютеные системы и комплексы (базовая подготовка)
2013
Одобрена
на заседании предметной (цикловой) комиссии «Технические дисциплины»,
протокол №_______
от _____________________ 201__г.
Председатель ___________ /Федосова Т.А./
(подпись)
СОСТАВЛЕНА
на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальности 230113.51 Компьютерные системы и комплексы (базовая подготовка)
Зам. директора по УВР _____________ /Галдина Т.А/
(подпись)
Составитель:
Алферова Жанна Олеговна, преподаватель Государственного бюджетного образовательного учреждения среднего профессионального образования города Москвы «Московский колледж управления и новых технологий».
Рецензент:
Коробейников Андрей Владимирович, преподаватель Государственного бюджетного образовательного учреждения среднего профессионального образования города Москвы «Московский колледж управления и новых технологий».
СОДЕРЖАНИЕ
1. Паспорт рабочей программы учебной дисциплины
2. Структура и содержание учебной дисциплины
3. Условия реализации рабочей программы учебной дисциплины
4. Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины
1. ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
______________________Цифровая схемотехника__________________
1.1. Область применения рабочей программы
Рабочая программа учебной дисциплины является частью основной профессиональной образовательной программы по специальности 230113.51 «Компьютерные системы и комплексы (базовая подготовка).
Данная рабочая программа разработана в соответствии с примерной программой учебной дисциплины одобренной и рекомендованной Экспертным советом по профессиональному образованию Федерального государственного автономного учреждения Федерального института развития образования (ФГАУ ФИРО).
Рабочая программа служит основой для разработки календарно-тематического плана и является основным документом нормативного компонента комплексного методического обеспечения по дисциплине.
Рабочая программа может быть использована в дополнительном профессиональном образовании (в программах повышения квалификации и переподготовки) работников в области вычислительной техники.
1.2. Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы:
Цифровая схемотехника - обязательная дисциплина профессионального цикла. Входит в профессиональный модуль ПМ.01 Проектирование цифровых устройств
Содержание учебной дисциплины направлено на формирование общих компетенций и профессиональных компетенций, соответствующих основным видам профессиональной деятельности:
1.3. Цели и задачи учебной дисциплины, требования к результатам освоения учебной дисциплины
Программа ориентирована на достижение следующих целей:
научить студентов разбираться в работе цифровых электронных схем (анализировать схемы), т. е. по известной схеме охарактеризовать её работу и назначение элементов, записать таблицу истинности или построить временные диаграммы;
научить студентов проектировать простейшие цифровые схемы по заданной таблице истинности или алгоритму работы.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
уметь: анализировать работу цифровых устройств на интегральных микросхемах, строить простые цифровые схемы по заданной таблице истинности, а также:
проводить исследования работы цифровых устройств и проверку их на работоспособность; разрабатывать схемы цифровых устройств на основе интегральных схем разной степени интеграции;
выполнять требования технического задания на проектирование цифровых устройств;
проектировать топологию печатных плат, конструктивно-технологические модули первого уровня с применением пакетов прикладных программ;
разрабатывать комплект конструкторской документации с использованием САПР;
определять показатели надежности и давать оценку качества СВТ;
выполнять требования нормативно-технической документации;
участвовать в разработке проектной документации с использованием современных пакетов прикладных программ в сфере профессиональной деятельности;
знать: основные типы цифровых интегральных микросхем, комбинационные узлы – логические элементы, компараторы, шифраторы и дешифраторы, мультиплексоры, сумматоры, АЛУ, последовательностные узлы – триггеры, регистры и счётчики, запоминающие устройства – ОЗУ, ПЗУ, FLASH-память, а также:
арифметические и логические основы цифровой техники;
правила оформления схем цифровых устройств;
принципы построения цифровых устройств;
основы микропроцессорной техники;
основные задачи и этапы проектирования цифровых устройств;
конструкторскую документацию, используемую при проектировании;
условия эксплуатации цифровых устройств, обеспечение их помехоустойчивости и тепловых режимов, защиты от механических воздействий и агрессивной среды;
особенности применения систем автоматизированного проектирования, пакеты прикладных программ;
методы оценки качества и надежности цифровых устройств;
основы технологических процессов производства СВТ;
нормативно-техническую документацию: инструкции, регламенты, процедуры, технические условия и нормативы.
Содержание учебной дисциплины направлено на формирование:
общих и профессиональных компетенций , включающих в себя способность:
ПК 1.1 Разрабатывать схемы цифровых устройств на основе интегральных схем разной степени интеграции
ПК 1.2 Выполнять требования технического задания на проектирование цифровых устройств
ПК 1.3 Использовать средства и методы автоматизированного проектирования при разработке цифровых устройств
ПК 1.4 Определять показатели надежности и качества проектируемых цифровых устройств
ПК 1.5 Выполнять требования нормативно – технической документации
ОК 1 Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес
ОК 2 Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество
ОК 3 Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность
ОК 4 Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития
ОК 5 Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности
ОК 6 Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями
ОК 7 Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий
ОК 8 Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации
ОК 9 Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности
ОК 10 Исполнять воинскую обязанность, в том числе с применением полученных профессиональных знаний (для юношей)
1.4. Количество часов на освоение программы учебной дисциплины: максимальная учебная нагрузка студента часов, в том числе:
- обязательной аудиторной учебной нагрузки – 226 часов,
- самостоятельной работы – 113 часов.
2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Объем часов
Максимальная учебная нагрузка (всего)
339
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)
226
в том числе:
- лекции
134
- практические занятия
92
Самостоятельная работа обучающегося (всего)
113
в том числе:
- подготовка к аудиторным занятиям (домашнее задание)
30
- подготовка к практическим занятиям, разработка комбинационных схем, подготовка рефератов, анализ и разработка предложений по профессиональной проблеме, работа со справочниками, работа с нормативными документами, работа по изучению теоретического материала.
73
- подготовка к промежуточной аттестации
10
Итоговая аттестация по дисциплине: 1 семестр –дифференцированный зачёт
2 семестр – экзамен
2.2. Тематический план и содержание учебной дисциплины
Наименование разделов и тем
Содержание учебного материала, лабораторные работы, практические занятия,
самостоятельная работа обучающихся
Объем часов
Уровень освоения
1
2
3
4
Раздел 1. Логическое проек-тирование схем цифровой схемотехники
42
Тема 1.1. Функциональная и структурная организация ЭВМ
Содержание учебного материала
3
Функциональная организация ЭВМ.
2
1, 2, 3
Структурная организация ЭВМ
1, 2, 3
Характеристика фон-неймановской архитектуры ЭВМ
1, 2, 3
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
1
Тема 1.2. Архитектура ЭВМ 5-го поколения и ее особенности
Содержание учебного материала
3
Архитектура ПЭВМ
2
1, 2, 3
Особенности современных поколений ПЭВМ.
1, 2, 3
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
1
Тема 1.3. Кодирование и обработка чисел
Содержание учебного материала
10
Измерение количества информации
4
1, 2, 3
Кодирование чисел
1, 2, 3
Обработка чисел
1, 2, 3
Практические занятия.
Арифметические действия над числами с фиксированной точкой.
Арифметические действия над числами с плавающей точкой
4
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
2
Тема 1.4. Логические операции, формулы логики
Содержание учебного материала
6
Логические операции.
2
1, 2, 3
Формулы логики.
1, 2, 3
Практические занятия.
Построение таблиц истинности формул алгебры логики.
2
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
2
Тема 1.5. Законы алгебры логики
Содержание учебного материала
6
Законы алгебры логики
2
1, 2, 3
Применение законов алгебры логики
1, 2, 3
Практические занятия.
Эквивалентные преобразования формул алгебры логики.
2
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
2
Тема 1.6. Переключательные функции
Содержание учебного материала
3
Переключательные функции
2
1, 2, 3
Основные базисы.
1, 2, 3
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
1
Тема 1.7. Минимизация переключательных функций
Содержание учебного материала
12
Совершенные нормальные формы
2
1, 2, 3
Способы минимизации переключательных функций
1, 2, 3
Практические занятия.
Алгоритмы построения совершенных нормальных форм.
Минимизация логических функций методом Квайна
Минимизация логических функций методом карт Карно
6
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
4
Тема 1.8. Логическое проектирование в базисах микросхем
Содержание учебного материала
12
Базовые логические элементы.
2
1, 2, 3
Логическое проектирование в базисах микросхем.
1, 2, 3
Практические занятия.
Исследование основных логических устройств
Правила оформления схем цифровых устройств
Синтез и анализ комбинационных схем.
6
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
4
Тема 1.9. Принципы построения цифровых устройств
Содержание учебного материала
6
Основные принципы построения цифровых устройств
2
1, 2, 3
Типовые ситуации при построении узлов и устройств на цифровых ИС
1, 2, 3
Практические занятия.
Анализ цифрового устройства, построенного на базовых логических элементах
2
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
2
Тема 1.10. Совместная работа цифровых элементов в составе узлов и устройств
Содержание учебного материала
6
Проблематика построения устройств на цифровых ИС
2
1, 2, 3
Совместная работа цифровых элементов в составе узлов и устройств.
1, 2, 3
Практические занятия.
Расчет времени задержки распространения сигнала в элементе.
2
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
2
Тема 1.11. Согласование уровней сигналов при сопряжении разнотипных элементов
Содержание учебного материала
3
Компоненты согласования уровней сигналов
2
1, 2, 3
Согласование уровней сигналов при сопряжении разнотипных элементов.
1, 2, 3
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
1
Тема 1.12. Синхронизация в цифровых устройствах
Содержание учебного материала
6
Параметры тактовых сигналов
2
1, 2, 3
Структура устройств сигнализации.
1, 2, 3
Размножение тактовых сигналов
1, 2, 3
Синхронизация в цифровых устройствах
1, 2, 3
Практические занятия.
Расчет времени задержки распространения сигнала в устройствах
2
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
2
Раздел 2. Функциональные узлы комбинационного типа
26
Тема 2.1. Дешифраторы
Содержание учебного материала
6
Определение. Область применения. Классификация.
2
1, 2, 3
Синтез. Построение схем
1, 2, 3
УГО. Применяемые ИМС. Реализация на ИМС
1, 2, 3
Практические занятия.
Исследование работы дешифратора на ИМС.
2
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
2
Тема 2.2. Шифраторы
Содержание учебного материала
9
Определение. область применения. Классификация.
2
1, 2, 3
Синтез. Построение схем
1, 2, 3
УГО. Применяемые ИМС. Реализация на ИМС
1, 2, 3
Практические занятия.
Исследование работы шифратора
Преобразование двоичных кодов в семисегментный код и код Грея
4
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
3
Тема 2.3. Мультиплексоры
Содержание учебного материала
6
Определение. область применения. Классификация.
2
1, 2, 3
Синтез. Построение схем
1, 2, 3
УГО. Применяемые ИМС. Реализация на ИМС
1, 2, 3
Практические занятия.
Исследование работы мультиплексора на ИМС.
2
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
2
Тема 2.4. Демультиплексоры
Содержание учебного материала
4
Определение. область применения. Классификация.
2
1, 2, 3
Синтез. Построение схем
1, 2, 3
УГО. Применяемые ИМС. Реализация на ИМС
1, 2, 3
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
2
Тема 2.5. Цифровые компараторы
Содержание учебного материала
6
Определение. Область применения. Классификация.
2
1, 2, 3
Синтез. Построение схем
1, 2, 3
УГО. Применяемые ИМС. Реализация на ИМС
1, 2, 3
Практические занятия.
Исследование работы компаратора на ИМС.
2
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
2
Тема 2.6. Сумматоры
Содержание учебного материала
6
Определение. Область применения. Классификация.
2
1, 2, 3
Синтез. Построение схем
1, 2, 3
УГО. Применяемые ИМС. Реализация на ИМС
1, 2, 3
Практические занятия.
Исследование работы двоичного сумматора на ИМС.
2
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
2
Тема 2.7. Арифметико-логическое устройство (АЛУ)
Содержание учебного материала
6
Определение. Область применения. Классификация.
2
1, 2, 3
Синтез. Построение схем
1, 2, 3
УГО. Применяемые ИМС. Реализация на ИМС
1, 2, 3
Практические занятия.
Исследование работы АЛУ на ИМС.
2
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
2
Тема 2.8. Способы организации АЛУ
Содержание учебного материала
4
Способы организации АЛУ
2
1, 2, 3
Построение схем в ПЭВМ
1, 2, 3
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
2
Раздел 3. Функциональные узлы последовательностного типа
48
Тема 3.1. Цифровые автоматы с памятью
Содержание учебного материала
3
Определение. Область применения. Назначение.
2
1, 2, 3
Цифровые автоматы с памятью
1, 2, 3
Классификация типов триггеров.
1, 2, 3
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
1
Тема 3.2. Триггеры
Содержание учебного материала
3
Определение. Область применения. Классификация.
2
1, 2, 3
Синтез. Условные графические обозначения (УГО).
1, 2, 3
Применяемые ИМС.
1, 2, 3
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
1
Тема 3.3. Асинхронные и синхронные триггеры
Содержание учебного материала
6
Определение. Область применения. Классификация.
2
1, 2, 3
Синтез. Построение схем
1, 2, 3
УГО. Применяемые ИМС. Реализация на ИМС
1, 2, 3
Практические занятия.
Исследование работы асинхронных и синхронных триггеров.
2
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
2
Тема 3.4. Двухступенчатые триггеры MS - типа
Содержание учебного материала
6
Определение. Область применения. Классификация.
2
1, 2, 3
Синтез. Построение схем
1, 2, 3
УГО. Применяемые ИМС. Реализация на ИМС
1, 2, 3
Практические занятия.
Исследование работы RS -, D -, Т - и JK – триггеров на базе ИМС.
2
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
2
Тема 3.5. Универсальные триггеры
Содержание учебного материала
6
Определение. Область применения. Классификация.
2
1, 2, 3
Синтез. Построение схем
1, 2, 3
УГО. Применяемые ИМС. Реализация на ИМС
1, 2, 3
Практические занятия.
Исследование работы универсальных триггеров на базе ИМС.
2
Внеаудиторная (самостоятельная) работа обучающихся:
2
Тема 3.6. Регистры параллельного действия
Содержание учебного материала
6
Определение. Область применения. Классификация.
2
1, 2, 3
Синтез. Построение схем
1, 2, 3
УГО. Применяемые ИМС. Реализация на ИМС
1, 2, 3
Практические занятия.
Исследование работы параллельных регистров на базе ИМС.
2