Coraz większą część współczesnych urządzeń elektronicznych stanowią urządzenia cyfrowe. Dotyczy to nie tylko komputerów i urządzeń współpracujących wykorzystywanych w informatyce ale również telekomunikacji, robotyki, multimediów, aparatury pomiarowej, aparatury medycznej itp. Podstawy teoretyczne budowy takich urządzeń są wspólne i obejmują między innymi algebry Boole'a, arytmetykę dwójkową, podstawowe układy cyfrowe - bramki, przerzutniki, liczniki, rejestry itd. oraz zasady projektowania z wykorzystaniem takich układów. Wszystkie te elementy składają się na tak zwaną technikę cyfrową.
Znajomość podstaw techniki cyfrowej stanowi niezbędny element wykształcenia każdego informatyka, który w mniejszym lub większym stopniu wykorzystuje sprzęt komputerowy. Wiedza ta potrzebna jest zarówno tym, którzy będą zajmowali się projektowaniem urządzeń cyfrowych jak i tym, którzy będą eksploatowali takie urządzenia i zapewniali ich obsługę techniczną a także tym, którzy będą je jedynie wykorzystywali. Znając zasady budowy i działania urządzeń można je optymalnie wykorzystywać.
W ramach kursu przedstawiono podstawowe informacje z zakresu arytmetyki dwójkowej i funkcji boolowskich, układów logicznych kombinacyjnych i sekwencyjnych oraz cyfrowych układów scalonych. Omówiono właściwości różnych grup układów oraz pokazano metody projektowania z wykorzystaniem takich układów. Podano informacje o układach pamięci półprzewodnikowych. Przedstawiono układy programowalne oraz programowane na przykładzie mikroprocesorów.
Kurs stanowi podstawę dla innych kursów bądź je uzupełnia. Wymienić tu można architekturę komputerów, sieci komputerowe, robotykę itp.
WYKŁADY
Wprowadzenie
Wykład I. Funkcje boolowskie i bramki logiczne
Wykład II. Minimalizacja funkcji boolowskich
Wykład III. Cyfrowe układy scalone
Wykład IV. Multipleksery i demultipleksery
Wykład V. Konwertery kodów
Wykład VI. Sumatory i komparatory
Wykład VII. Układy sekwencyjne. Przerzutniki
Wykład VIII. Projektowanie układów synchronicznych
Wykład IX. Liczniki i rejestry
Wykład X. Arytmetyka dwójkowa
Wykład XI. Pamięci półprzewodnikowe
Wykład XII. Układy programowalne
Wykład XIII. Mikroprocesory
Wykład XIV. Standardowe łącza urządzeń zewnętrznych
Wykład XV. Współpraca urządzeń zewnętrznych z mikroprocesorem
Poszczególne wykłady zostały opracowane przez:
A. Skorupski - wykłady VII, VIII, IX, X, XIII, XIV, XV
J. Zabrodzki - wykłady I, II, III, IV, V, VI, XI, XII
Kurs ma na celu zaznajomienie studenta z podstawami techniki cyfrowej. Po zakończeniu kursu student powinien znać podstawowe pojęcia i układy oraz metody projektowania układów cyfrowych w stopniu wystarczającym dla rozumienia budowy i zasady działania współczesnych układów i urządzeń cyfrowych.
Podstawowa znajomość matematyki oraz układów elektronicznych w zakresie objętym programem studiów internetowych prowadzonych przez PJWSTK.
Kurs składa się z dwóch części: teoretycznej i praktycznej. Część teoretyczna obejmuje wykład, z którym student zapoznaje się samodzielnie. Część praktyczna obejmuje zajęcia laboratoryjne, które student realizuje w czasie tygodniowego zjazdu w siedzibie Szkoły.
Materiał wykładowy dostępny na CD ROMie, odpowiadający zakresem 30 godzinom tradycyjnego wykładu, student poznaje samodzielnie w czasie trwania semestru poprzedzającego zjazd poświęcony zajęciom praktycznym. Przedstawiony materiał teoretyczny jest kompletny z punktu widzenia zakresu i wymagań kursu. Do poszczególnych wykładów są dołączone przykładowe pytania i zadania do samodzielnego rozwiązania. W czasie trwania semestru możliwy jest kontakt z wykładowcami za pośrednictwem internetu.
W czasie tygodniowego zjazdu odbędzie się 30 godzin zajęć praktycznych w laboratorium techniki cyfrowej znajdującym się w Szkole. W ramach zajęć studenci będą mogli praktycznie wykorzystać wiadomości teoretyczne. Każdy ze studentów wykona 8 ćwiczeń. Każde z ćwiczeń będzie polegało na zaprojektowaniu prostego układu, zmontowaniu go, uruchomieniu i testowaniu. Każde z ćwiczeń będzie dotyczyło innej grupy układów cyfrowych.
Znajomość materiału teoretycznego jest weryfikowana w postaci egzaminu testowego przeprowadzanego na początku zjazdu, przed rozpoczęciem zajęć praktycznych. Egzamin będzie zawierał pytania testowe, pytania opisowe i projektowe. Ewentualny egzamin poprawkowy będzie przeprowadzony przed zakończeniem zjazdu.
Warunkiem zaliczenia zajęć laboratoryjnych jest aktywne uczestnictwo we wszystkich zajęciach i wykonanie wszystkich zadań formułowanych przez prowadzącego zajęcia.
Warunkiem zaliczenia kursu jest uzyskanie pozytywnej oceny z egzaminu oraz pozytywnej oceny z zajęć laboratoryjnych. Średnia arytmetyczna z obu ocen określa ocenę końcową.
W chwili opracowywania kursu nie jest dostępny żaden podręcznik odpowiadający dokładnie zakresowi kursu. Stąd, z założenia, przedstawiony na CD ROMie materiał pokrywa zakres wymaganego materiału.
Skorupski A. Podstawy techniki cyfrowe. WKŁ Warszawa 2004, wyd. II
Skorupski A. Podstawy budowy i działania komputerów. WKŁ, Warszawa 2004, wyd. IV
Zieliński C. Podstawy projektowania układów cyfrowych. PWN, Warszawa 2003
Wilkinson B. Układy cyfrowe. WKŁ, Warszawa 2000