TIE-50100 Digitaalisuunnittelu, 5 op
Digital Design

Vastuuhenkilö

Timo D. Hämäläinen

Opetus

Toteutuskerta Periodi Vastuuhenkilö Suoritusvaatimukset
TIE-50100 2019-01 1 - 2 Timo D. Hämäläinen
Sakari Lahti
Läpipääsyyn vaaditaan minimimäärä osasuorituspisteitä PC- ja teoriaharjoituksista. Hyväksytysti suoritettu tentti parantaa arvosanaa.

Osaamistavoitteet

Kurssin jälkeen opiskelija pystyy pienehkön järjestelmän tekstimuotoisen spesifikaation perusteella suunnittelemaan järjestelmän digitaalisen toteutuksen. Opiskelija osaa nimetä ja kuvata sekä käyttää eri suunnittelunkuvaustapoja (portit, totuustaulut, tilakaaviot, HDL) digitaalisen järjestelmän suunnittelussa. Opiskelija muistaa että digitaalisen järjestelmän voi suunnitella eri suunnittelunkuvaustapoja tai niiden yhdistelmää käyttäen sekä osaa valita sopivan kuvaustavan kullekin järjestelmän osalle. Opiskelija osaa käyttää EDA-työkalujen perusominaisuuksia digitaalipiirien suunnitteluun ja simulointiin valmiiksiannettujen testipenkkien avulla.

Sisältö

Sisältö Ydinsisältö Täydentävä tietämys Erityistietämys
1. Synkronisen logiikan määrittely, suunnittelu ja analyysi. Aikakäsite. Suunnittelun abstraktiotason vaikutus suunnitteluun.  Suunnittelun jakaminen Y-mallin mukaan toiminnallisuuteen, alustaan ja näiden yhdistämiseen. Suunnittelun hierarkiatasot.   
2. Kombinatoriset verkot. Kaksi- ja useampitasoiset porttiverkot. Kriittinen polku. Porttiverkon tasot.  Viiveiden muodostuminen kytkennässä. Tekijät, jotka vaikuttavat portin kykyyn ajaa kuormaa.   
3. Sekventiaaliset verkot. Mealyn ja Mooren tilakoneet. Tilakoneiden muunnokset. Sekventiaalisten verkkojen ajoitusparametrit. Kellotaajuuden määrittäminen.  Laajennetut tilakoneet paikallisten ja globaalien apumuuttujien avulla.  Ekvivalenttiset tilakoneet. 
4. Standardilohkot. Useiden lohkojen liittäminen yhteen väylärakenteilla. Data- ja kontrolliosan erottaminen. Järjestelmän suunnittelu RTL-tasolla.  Hajautettu ja keskitetty arbitrointi. Ohjelmoitavan laitteen perusrakenne. Rinnakkaisuuden hallinta.   
5. FPGA-piirin rakenne. Käyttö digitaalisuunnittelussa. Käytännön harjoituksia suunnittelutehtävillä, joita tarvitaan työelämässä. Suunnittelu- ja simulointiohjelmistojen käyttö.  FPGA-piirin resurssien hallinta ja suunnittelun sijoittelu. FPGA-kehitysalustat ja niiden laajennusmahdollisuudet.  FPGA-piirin käyttö itse tehtynä mikroprosessorina. Simulaattorit. 

Ohjeita opiskelijalle osaamisen tasojen saavuttamiseksi

Kurssin arvosana määräytyy tentin ja osasuorituspisteiden perusteella. Hallittuaan ydinaineksen hyvin opiskelijalla on mahdollisuus läpäistä kurssi arvosanalla 3. Arvosana 4 ja 5 on mahdollista saavuttaa syvällisellä perehtymisellä opintojakson sisältöön. Harjoituksista annettavat ylimääräiset osasuorituspisteet korottavat hyväksytyä tenttiarvosanaa maksimissaan yhdellä numerolla.

Arvosteluasteikko:

Arvosteluasteikko on numeerinen (0-5)

Osasuoritukset:

Osasuoritusten pitää liittyä samaan toteutuskertaan

Oppimateriaali

Tyyppi Nimi Tekijä ISBN URL Lisätiedot Tenttimateriaali
Kirja   Introduction to Digital Systems   Ercegovac, Lang, Moreno   0471527998       Ei   
Luentokalvot     Hämäläinen, Haavisto       Jaetaan kurssin edetessä   Kyllä   

Esitietovaatimukset

Opintojakso P/S Selite
TIE-05210 Johdatus sulautettuihin järjestelmiin Suositeltava    



Vastaavuudet

Opintojakso Vastaa opintojaksoa  Selite 
TIE-50100 Digitaalisuunnittelu, 5 op TIE-50106 Digital Design, 5 op  
TIE-50100 Digitaalisuunnittelu, 5 op TKT-1202 Digitaalisuunnittelu, 5 op  

Päivittäjä: Kunnari Jaana, 05.03.2019