Рабочая программа дисциплины (модуля) по дисциплине

Скачать 150.42 Kb.

Название	Рабочая программа дисциплины (модуля) по дисциплине
Тип	Рабочая программа

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Рабочая программа

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РОССИСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московский физико-технический институт (государственный университет)»

МФТИ

«УТВЕРЖДАЮ»

Проректор по учебной и методической работе

_______________ Д.А. Зубцов

«___»______________ 20___ г.
Рабочая программа дисциплины (модуля)

по дисциплине: Основы проектирования на FPGA

по направлению: Прикладные математика и физика (магистратура)

профиль подготовки/

магистерская программа: Телекоммуникационные сети и системы

факультет: радиотехники и кибернетики

кафедра: проблем передачи информации и анализа данных

курс: 1

квалификация: магистр
Семестр, формы промежуточной аттестации: 9 (Осенний) - Экзамен
Аудиторных часов: 34 всего, в том числе:

лекции: 34 час.

практические (семинарские) занятия: 0 час.

лабораторные занятия: 0 час.
Самостоятельная работа: 5 час. всего, в том числе:

задания, курсовые работы: 0 час.
Подготовка к экзамену: 30 час.
Всего часов: 69, всего зач.ед.: 2

Программу составил: А.О. Орлов, ассистент

Программа обсуждена на заседании кафедры
14 мая 2014 года
СОГЛАСОВАНО:
Заведующий кафедрой А.П. Кулешов
Декан факультета радиотехники и кибернетики С.Н. Гаричев
Начальник учебного управления И.Р. Гарайшина

1. Цели и задачи
Цель дисциплины

Освоение студентами основ проектирования на FPGA.
Задачи дисциплины

- фундаментальная подготовка студентов в области проектирования на FPGA;

- формирование подходов к выполнению самостоятельных исследований студентами в области проектирования на FPGA.

2. Место дисциплины (модуля) в структуре образовательной программы бакалавриата (магистратуры

Дисциплина «Основы проектирования на FPGA» включает в себя разделы, которые могут быть отнесены к вариативной части цикла М.1.
Дисциплина «Основы проектирования на FPGA» базируется на дисциплинах:

Теория информационных систем;

Информатика;

Введение в программирование;

Аналоговая электроника;

Линейная алгебра;

Основы цифровой электроники;

Избранные главы теории кодирования.

3. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю), соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной

Освоение дисциплины «Основы проектирования на FPGA» направлено на формирование следующих общекультурных, общепрофессиональных и профессиональных компетенций бакалавра/магистра:

способность анализировать научные проблемы и физические процессы, использовать на практике фундаментальные знания, полученные в области естественных наук (ОК-1);

способность осваивать новую проблематику, терминологию, методологию и овладевать научными знаниями и навыками самостоятельного обучения (ОК-2);

способность логически точно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь, формулировать свою точку зрения; владение навыками ведения научной и общекультурной дискуссий (ОК-4);

способность применять в своей профессиональной деятельности знания, полученные в области физических и математических дисциплин, включая дисциплины: информатика, программирование и численные методы; физические основы получения, хранения, обработки и передачи информации; высшая математика (ПК-1);

способность понимать сущность задач, поставленных в ходе профессиональной деятельности, и использовать соответствующий физико-математический аппарат для их описания и решения (ПК-3);

способность использовать знания в области физических и математических дисциплин для дальнейшего освоения дисциплин в соответствии с профилем подготовки (ПК-4);

способность применять теорию и методы математики для построения качественных и количественных моделей (ПК-8);

способность работать в коллективе исполнителей над решением конкретных исследовательских и инновационных задач (ПК-9).

В результате освоения дисциплины обучающиеся должны

знать:

- особенности построения систем ЦОС, предназначенных для реализации в FPGA;

- методы разработки и верификации HDL описания систем ЦОС;

- способы отладки систем ЦОС в FPGA;

уметь:

- строить математические модели систем ЦОС, подходящие для реализации на FPGA;

- описывать модели на HDL, верифицировать их с помощью моделирования;

- реализовывать полученные модели в FPGA

владеть:

- навыком освоения большого объема информации;

- навыками постановки научно-исследовательских задач и навыками самостоятельной работы.

4. Содержание дисциплины (модуля), структурированное по темам (разделам) с указанием отведенного на них количества академических часов и видов учебных занятий

4.1. Разделы дисциплины (модуля) и трудоемкости по видам учебных занятий

№	Тема (раздел) дисциплины	Виды учебных занятий, включая самостоятельную работу
№	Тема (раздел) дисциплины	Лекции	Практич. (семинар.) занятия	Лаборат. работы	Задания, курсовые работы	Самост. работа
1	Введение. Обзор основных практических задач ЦОС. Базовые элементы и схемы. Маршрут проектирования.	10				1
2	Основные сведения об устройстве FPGA	6				1
3	Основные вопросы дизайна с использованием HDL	8				1
4	Верификация, создание тестовых окружений, System Verilog/ SystemC	4				1
5	Маршрут проектирования систем ЦОС в современных средствах САПР под FPGA	6				1
Итого часов		34				5
Общая трудоёмкость		69 час., 1 зач.ед.

4.2. Содержание дисциплины (модуля), структурированное по темам (разделам)
Семестр: 9 (Осенний)
1. Введение. Обзор основных практических задач ЦОС. Базовые элементы и схемы. Маршрут проектирования.

Введение. Обзор основных практических задач ЦОС. Обзор современной элементной базы ЦОС (процессоры, FPGA, заказные и полузаказные СБИС). Обзор других применений FPGA (высокоскоростные интерфейсы, управление периферией, прототипирование).

Базовые элементы и схемы цифровой схемотехники, применяемые при разработке систем на FPGA.

Маршрут проектирования в современных средствах САПР. Варианты описания цифровой логики, схемный ввод, история развития языков описания аппаратуры - AHDL, Verilog, VHDL.
2. Основные сведения об устройстве FPGA.

История развития программируемой цифровой логики.

Архитектура FPGA, CPLD, встроенные модули, интерфейсы, программирование FPGA.

Вопросы быстродействия.
3. Основные вопросы дизайна с использованием HDL.

Verilog, типы данных, выражения, синтаксис. Типы присваиваний, модельное время. Синхронный и асинхронный дизайн.

Verilog, gate-level, RTL, синтезируемое описание. Модули, иерархия.

Verilog, моделирование с задержками, системные функции, директивы компилятора, несинтезируемые конструкции.

VHDL, основные понятия.
4. Верификация, создание тестовых окружений, System Verilog/ SystemC.
5. Маршрут проектирования систем ЦОС в современных средствах САПР под FPGA.

Основные приёмы синтеза и отладки для FPGA. SDC описание временных ограничений. Использование IP ядер, soft-процессоров. Описание интерфейсов.

Этапы проектирования при разработке систем ЦОС. Разработка систем на базе моделей Matlab.
5. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине (модулю)
Учебная аудитория, оснащенная мультимедийным оборудованием (проектор или плазменная панель), доской.
6. Перечень основной и дополнительной литературы, необходимой для освоения дисциплины (модуля)
Основная литература

1. Clive Maxfield. The Design Warrior's Guide to FPGAs: Devices, Tools and Flows. 2004. – 542 с.

2. IEEE Standard Verilog® Hardware Description Language.

3. System Verilog 3.1a Language Reference Manual.

4. IEEE Standard VHDL Language Reference Manual.

5. Williams J. Digital VLSI Design with Verilog: A Textbook from Silicon Valley Technical Institute. Dordrecht: Springer, 2008. - 436 с.

6. Поляков А.К. Языки VHDL и VERILOG в проектировании цифровой аппаратуры. М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2009. - 314 с.
7. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы обучающихся по дисциплине (модулю)
1. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника // Учебное пособие. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 528 с.
8. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины (модуля)
1. Электронные ресурсы:

http://www.asic-world.com

http://www.sunburst-design.com/papers/

www.altera.com

www.xilinx.com

http://www.verilog.com/
9. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине (модулю), включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем (при необходимости)
На лекционных занятиях используются мультимедийные технологии, включая демонстрацию презентаций.
10. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Студент, изучающий дисциплину, должен, с одной стороны, овладеть общими понятийным аппаратом, а с другой стороны, должен научиться применять теоретические знания на практике.

В результате изучения дисциплины студент должен знать основные определения, понятия, применяемые методы.

Успешное освоение курса требует напряженной самостоятельной работы студента. В программе курса отведено минимально необходимое время для работы студента над темой. Самостоятельная работа включает в себя:

- чтение и конспектирование рекомендованной литературы;

- проработку учебного материала (по конспектам занятий, учебной и научной литературе), подготовку ответов на вопросы, предназначенные для самостоятельного изучения, решение задач;

- подготовка к экзамену.

Руководство и контроль за самостоятельной работой студента осуществляется в форме индивидуальных консультаций.

Важно добиться понимания изучаемого материала, а не механического его запоминания. При затруднении изучения отдельных тем, вопросов следует обращаться за консультациями к лектору.

11. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации по итогам обучения

Приложение.

ПРИЛОЖЕНИЕ

ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ

ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ОБУЧАЮЩИХСЯ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ



«Основы проектирования на FPGA»
1. Перечень типовых контрольных заданий, используемых для оценки знаний, умений, навыков
Перечень контрольных вопросов к экзамену:
1. Обзор основных практических задач ЦОС. Обзор современной элементной базы ЦОС.

2. Обзор применений FPGA.

3. Базовые элементы и схемы цифровой схемотехники.

4. Варианты описания цифровой логики, схемный ввод, HDL.

5. Архитектура FPGA, встроенные модули, интерфейсы, программирование FPGA.

6. Вопросы быстродействия и синхронизации при разработке на HDL.

7. Verilog, типы данных, выражения, синтаксис.

8. Типы присваиваний, модельное время.

9. Синхронный и асинхронный дизайн.

10. Gate-level, RTL, синтезируемое описание.

11. Верификация, создание тестовых окружений.

12. Маршрут проектирования систем ЦОС в современных средствах САПР под FPGA.

13. Основные приёмы синтеза и отладки для FPGA. SDC описание временных ограничений.

14. Использование IP ядер, soft-процессоров при разработке для FPGA.

15. Разработка систем на базе моделей Matlab.

16. Этапы проектирования при разработке систем ЦОС.

17. Несинтезируемые конструкции, моделирование с задержками.

18. VHDL, System Verilog, основные понятия.
2. Критерии оценивания

Оценка	Баллы	Критерии
отлично	10	Выставляется студенту, показавшему всесторонние, систематизированные, глубокие знания учебной программы дисциплины, проявляющему интерес к данной предметной области, продемонстрировавшему умение уверенно и творчески применять их на практике при решении конкретных задач, свободное и правильное обоснование принятых решений.
	9	Выставляется студенту, показавшему всесторонние, систематизированные, глубокие знания учебной программы дисциплины и умение уверенно применять их на практике при решении конкретных задач, свободное и правильное обоснование принятых решений.
	8	Выставляется студенту, показавшему систематизированные, глубокие знания учебной программы дисциплины и умение уверенно применять их на практике при решении конкретных задач, правильное обоснование принятых решений, с некоторыми недочетами.
хорошо	7	Выставляется студенту, если он твердо знает материал, грамотно и по существу излагает его, умеет применять полученные знания на практике, но недостаточно грамотно обосновывает полученные результаты.
	6	Выставляется студенту, если он твердо знает материал, грамотно и по существу излагает его, умеет применять полученные знания на практике, но допускает в ответе или в решении задач некоторые неточности.
	5	Выставляется студенту, если он в основном знает материал, грамотно и по существу излагает его, умеет применять полученные знания на практике, но допускает в ответе или в решении задач достаточно большое количество неточностей.
удовлетворительно	4	Выставляется студенту, показавшему фрагментарный, разрозненный характер знаний, недостаточно правильные формулировки базовых понятий, нарушения логической последовательности в изложении программного материала, но при этом он освоил основные разделы учебной программы, необходимые для дальнейшего обучения, и может применять полученные знания по образцу в стандартной ситуации.
удовлетворительно	3	Выставляется студенту, показавшему фрагментарный, разрозненный характер знаний, допускающему ошибки в формулировках базовых понятий, нарушения логической последовательности в изложении программного материала, слабо владеет основными разделами учебной программы, необходимыми для дальнейшего обучения и с трудом применяет полученные знания даже в стандартной ситуации.
неудовлетворительно	2	Выставляется студенту, который не знает большей части основного содержания учебной программы дисциплины, допускает грубые ошибки в формулировках основных принципов и не умеет использовать полученные знания при решении типовых задач.
неудовлетворительно	1	Выставляется студенту, который не знает основного содержания учебной программы дисциплины, допускает грубейшие ошибки в формулировках базовых понятий дисциплины и вообще не имеет навыков решения типовых практических задач.

3. Методические материалы, определяющие процедуры оценивания знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности
Экзамен проводится в устной форме.
При проведении устного экзамена обучающемуся предоставляется 30 минут на подготовку. Опрос обучающегося по билету на устном экзамене не должен превышать двух астрономических часов.
Во время проведения экзамена обучающиеся могут пользоваться программой дисциплины, а также справочной литературой, вычислительной техникой и проч.

	Рабочая программа дисциплины (модуля) по дисциплине Семестр, формы промежуточной аттестации: 8 (Весенний) Дифференцированный зачёт		Рабочая программа учебной дисциплины (модуля) деловые коммуникации Деловые коммуникации: Рабочая программа учебной дисциплины (модуля) / Н. П. Пасешник. – Челябинск: оу во «Южно-Уральский институт...
	Рабочая программа дисциплины (модуля) утверждаю Планируемые результаты обучения по дисциплине (модулю), соотнесенные с планируемыми результатами освоения образовательной программы...		Рабочая программа дисциплины (модуля) утверждаю Планируемые результаты обучения по дисциплине (модулю), соотнесенные с планируемыми результатами освоения образовательной программы...
	Рабочая программа дисциплины (модуля) Кубисэп (филиал) оуп во «АТиСО» Планируемые результаты обучения по дисциплине, соотнесенные с планируемыми результатами освоения образовательной программы		Рабочая программа дисциплины (модуля) по дисциплине Программу составили: А. Б. Дерендяев, кандидат технических наук, В. Н. Сорокин, доктор физико-математических наук, доцент
	Рабочая программа дисциплины (модуля) Кубисэп (филиал) оуп во «АТиСО»... Планируемые результаты обучения по дисциплине, соотнесенные с планируемыми результатами освоения образовательной программы		Рабочая программа модуля анализ проблемных ситуаций современного... ...
	Рабочая программа дисциплины (модуля) по дисциплине Освоение студентами теории марковских цепей как составной части теории случайных процессов, а также связанных с ней разделов общей...		Рабочая программа дисциплины (модуля) Деловое общение Целью освоения дисциплины является формирование у студентов научного представления о роли этики деловых отношений в профессиональной...
	Рабочая программа профессионального модуля Рабочая программа профессионального модуля пм 04 «Приготовление блюд из рыбы» является частью основной образовательной программы...		Рабочая программа профессионального модуля пм. 03 Рабочая программа профессионального модуля пм 03 «Приготовление супов и соусов» является частью основной профессиональной образовательной...
	Рабочая программа профессионального модуля является частью программы... Рабочая программа профессионального модуля: пм. 02 Обеспечение электроснабжения сельскохозяйственных организаций		Рабочая программа дисциплины (модуля) «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского»
	Рабочая программа профессионального модуля Рабочая программа профессионального модуля пм 06 «Приготовление и оформление холодных блюд и закусок» является частью примерной основной...		Кк «Крымский технический колледж» рабочая программа профессионального модуля Рабочая программа профессионального модуля пм. 02 Организация и выполнение работ по эксплуатации промышленного оборудования рассмотрена...

Рабочая программа дисциплины (модуля) по дисциплине

Программу составил: А.О. Орлов, ассистент

2. Место дисциплины (модуля) в структуре образовательной программы бакалавриата (магистратуры

3. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю), соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной

В результате освоения дисциплины обучающиеся должны

4. Содержание дисциплины (модуля), структурированное по темам (разделам) с указанием отведенного на них количества академических часов и видов учебных занятий

4.1. Разделы дисциплины (модуля) и трудоемкости по видам учебных занятий

№

Тема (раздел) дисциплины

Виды учебных занятий, включая самостоятельную работу

Лекции

Практич. (семинар.) занятия

Лаборат. работы

Задания, курсовые работы

Самост. работа

1

Введение. Обзор основных практических задач ЦОС. Базовые элементы и схемы. Маршрут проектирования.

10

1

2

Основные сведения об устройстве FPGA

6

1

3

Основные вопросы дизайна с использованием HDL

8

1

4

Верификация, создание тестовых окружений, System Verilog/ SystemC

4

1

5

Маршрут проектирования систем ЦОС в современных средствах САПР под FPGA

6

1

Итого часов

34

5

Общая трудоёмкость