Кафедра автоматизації та комп'ютерних технологій — Силабус академічної дисципліни «Прикладна теорія цифрових автоматів»

Українська академія друкарства

Факультет комп’ютерної поліграфічної інженерії

Кафедра автоматизації та комп'ютерних технологій

Назва навчальної дисципліни *українською* *англійською*	Прикладна теорія цифрових автоматів Applied theory of digital automata
Мова викладання	українська
Викладачі	Нерода Тетяна Валентинівна, доцент кафедри автоматизації та комп’ютерних технологій Української академії друкарства
Профайл викладача	akt.uad.lviv.ua/index.php/about/profesors-ko-vikladats-kij-sklad/item/309-neroda-tetiana-valentynivna
Консультації	Особистісно орієнтовані консультації згідно з розкладом консультацій кафедри: (akt.uad.lviv.ua)

Анотація навчальної дисципліни

Дослідження загальних принципів подання та опрацювання цифрової інформації; осягнення базових понять про абстрактний цифровий автомат та алгоритм; засвоєння основ алгебри логіки, теорії множин і схемотехніки.. Під час навчання студенти набувають теоретичних знань та практичних навичок з дослідження загальних принципів подання та опрацювання цифрової інформації; основ алгебри логіки, теорії множин і схемотехніки.

Мета та завдання навчальної дисципліни

Вивчення прикладних задач аналізу й синтезу електронних схем як базових складових перетворювачів дискретної інформації, називаних цифровими автоматами.

Компетентності, що отримає студент після опанування дисципліни

загальні компетентності:
К01. Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
К02. Здатність спілкуватися державною мовою як усно, так і письмово.
К03. Здатність спілкуватися іноземною мовою
К04. Навички використання інформаційних і комунікаційних технологій.
К05. Здатність до пошуку, опрацювання та аналізу інформації з різних джерел.
К06. Навички здійснення безпечної діяльності.
К07. Прагнення до збереження навколишнього середовища.
К08. Здатність працювати в команді.
фахові компетентності:
К11. Здатність застосовувати знання математики, в обсязі, необхідному для використання математичних методів для аналізу і синтезу систем автоматизації.
К12. Здатність застосовувати знання фізики, електротехніки, електроніки і мікропроцесорної техніки, в обсязі, необхідному для розуміння процесів в системах автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологіях
К13. Здатність виконувати аналіз об’єктів автоматизації на основі знань про процеси, що в них відбуваються та застосовувати методи теорії автоматичного керування для дослідження, аналізу та синтезу систем автоматичного керування
К15. Здатність обґрунтовувати вибір технічних засобів автоматизації на основі розуміння принципів їх роботи аналізу їх властивостей, призначення і технічних характеристик з урахуванням вимог до системи автоматизації і експлуатаційних умов; налагоджувати технічні засоби автоматизації та системи керування.
К16. Здатність використовувати для вирішення професійних завдань новітні технології у галузі автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій, зокрема, проектування багаторівневих систем керування, збору даних та їх архівування для формування бази даних параметрів процесу та їх візуалізації за допомогою засобів людино-машинного інтерфейсу
К18. Здатність проектування систем автоматизації з врахуванням вимог відповідних нормативно-правових документів та міжнародних стандартів
К19. Здатність вільно користуватись сучасними комп’ютерними та інформаційними технологіями для вирішення професійних завдань, програмувати та використовувати прикладні та спеціалізовані комп’ютерно інтегровані середовища для вирішення задач автоматизації
К20. Здатність враховувати соціальні, екологічні, етичні, економічні аспекти, вимоги охорони праці, виробничої санітарії і пожежної безпеки під час формування технічних рішень
К21. Врахування комерційного та економічного контексту при проектуванні систем автоматизації.

Програмні результати, що отримає студент після опанування дисципліни

ПР03. Вміти застосовувати сучасні інформаційні технології та мати навички розробляти алгоритми та комп’ютерні програми з використанням мов високого рівня та технологій об’єктно-орієнтованого програмування, створювати бази даних та використовувати інтернет-ресурси.

ПР04. Розуміти суть процесів, що відбуваються в об’єктах автоматизації (за галузями діяльності) та вміти проводити аналіз об’єктів автоматизації і обґрунтовувати вибір структури, алгоритмів та схем керування ними на основі результатів дослідження їх властивостей.

ПР05. Вміти застосовувати методи теорії автоматичного керування для дослідження, аналізу та синтезу систем автоматичного керування

ПР08. Знати принципи роботи технічних засобів автоматизації та вміти обґрунтувати їх вибір на основі аналізу їх властивостей, призначення і технічних характеристик з урахуванням вимог до системи автоматизації та експлуатаційних умов; мати навички налагодження технічних засобів автоматизації та систем керування.

ПР010. Вміти обґрунтовувати вибір структури та розробляти прикладне програмне забезпечення для мікропроцесорних систем управління на базі локальних засобів автоматизації, промислових логічних контролерів та програмованих логічних матриць і сигнальних процесорів.

ПР011. Вміти виконувати роботи з проектування систем автоматизації, знати зміст і правила оформлення проектних матеріалів, склад проектної документації та послідовність виконання проектних робіт з врахуванням вимог відповідних нормативно-правових документів та міжнародних стандартів

ПР012. Вміти використовувати різноманітне спеціалізоване програмне забезпечення для розв’язування типових інженерних задач у галузі автоматизації, зокрема, математичного моделювання, автоматизованого проектування, керування базами даних, методів комп’ютерної графіки.

ПР013. Вміти враховувати соціальні, екологічні, етичні, економічні аспекти, вимоги охорони праці, виробничої санітарії і пожежної безпеки під час формування технічних рішень. Вміти використовувати різні види та форми рухової активності для активного відпочинку та ведення здорового способу життя.

ПР014. Вміти використовувати у виробничій і соціальній діяльності фундаментальні поняття і категорії державотворення для обґрунтування власних світоглядних позицій та політичних переконань з урахуванням процесів соціально-політичної історії України, правових засад та етичних норм.

Обсяг навчальної дисципліни

Вид заняття	лекції	практичні заняття	самостійна робота	загальний баланс часу роботи	кількість кредитів ECTS
К-ть годин	34	17	54	105	3,5

Ознаки навчальної дисципліни

Курс, (рік навчання)	семестр	спеціальність	ступінь вищої освіти	вид підсумкового контролю	нормативна\вибіркова	формат курсу
3	6	автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології	бакалавр	іспит	В	Змішаний (blendedlearning)

В структурно-логічній схемі варіативної частини програми підготовки фахівця дисципліна пов’язана з такими дисциплінами та тематичними модулями:

Зміст навчальної дисципліни (перелік тем)

І змістовний модуль

Вступ. Місце курсу в системі наук інформаційної сфери

Передумови виникнення цифрових автоматів

Розвиток елементної бази перетворювачів дискретної інформації

Інформаційні основи цифрових автоматів

Інформація та загальні принципи її перетворення

Обмін інформацією між інформаційними пристроями

Апаратні засоби зберігання та опрацювання інформації

Загальні відомості про цифровий автомат

Форми подання чисел в цифрових автоматах

Подання чисел у формі з фіксованою комою. Подання від’ємних чисел

Подання чисел з плавучою комою. Похибки подання чисел

Арифметичні основи цифрових автоматів

Формальні правила двійкової арифметики

Додавання двійкових чисел у різних форматах

Модифікований прямий, обернений та доповняльний коди

Множення / ділення двійкових чисел. Оцінка точності виконуваних операцій

Контроль та діагностика цифрових автоматів

Основні поняття теорії кодування.

Ефективне кодування

Система залишкових класів

Коди Хеммінга

ІІ змістовний модуль

Логічні основи цифрових автоматів

Елементи теорії множин

Основні поняття алгебри логіки

Властивості функцій алгебри логіки

Способи опису функцій алгебри логіки. Довершені нормальні форми

Проектування комбінаційних схем

Задачі аналізу і синтезу електронних схем

Базові комбінаційні вузли ЦА

Метод мінімізації Квайна та імплікативні матриці

Метод мінімізації Квайна-МакКласкі

Метод мінімізовуваних карт.

Метод Петрика

Альтернативні й часткові методи мінімізації

Синтез послідовнісних цифрових автоматів

Типи керуючих автоматів

Абстрактний синтез керуючих автоматів

Структурний синтез керуючого автомата за методом декомпозиції тригерів

Метод прямого синтезу послідовнісних логічних схем

Огляд перспективних питань теорії цифрових автоматів

Альтернативні методи опрацювання та збереження інформації у ЦА

Принципи побудови дискретних перетворювачів V-го покоління

8. Система оцінювання та вимоги

Контроль набутих компетенцій (поточний, модульні та семестровий) з дисципліни «Прикладна теорія цифрових автоматів» здійснюється згідно з кредитно-модульною системою організації навчального процесу. Рейтинговий розподіл балів студента із засвоєння дисципліни за семестр визначається за 100 бальною шкалою. Підсумкова (загальна оцінка) курсу навчальної дисципліни є сумою балів, одержаних за окремі оцінювані форми навчальної діяльності: поточне (виконання практичних робіт), підсумкове засвоєння теоретичного матеріалу змістовних модулів (модульний контроль). Форма семестрового контролю: — іспит.

Критерії оцінювання кожного виду заняття передбачають врахування наступних чинників: повна та ґрунтовна відповідь на задані запитання з теми заняття, чітке послідовне виконання навчальної вправи з отриманням правильного результату, проявлення знань теоретичних основ проблеми та впевнене володіння термінологією предметної області. Кожне повторне проходження поточного контролю призводить до декременту отриманого за нього накопичувального балу. Також, при невиконанні окремих критеріїв з тієї чи іншої форми контролю знань кількість балів, яка виставляється студентові, може бути понижена. За активність при проведенні актуалізації опорних знань, участь у науковій роботі за темами дисципліни студенти можуть отримувати додаткові бали. Для підвищення рівня успішності припускається виконання індивідуального завдання, яке є проміжним звітом студента за самостійно опрацьований матеріал у реферативній формі; варіант індивідуального завдання вибирається студентом або призначається викладачем. Результати досліджень, отримані при виконанні індивідуального завдання необхідно публічно доповісти.

Рекомендовані джерела

9.1. Перелік рекомендованих джерел до теоретичного курсу

9.1.1. Основні джерела

Самофалов К.Г., Каневский Ю.С., Пиневич М.М. Прикладная теория цифровых автоматов: учебник для вузов Украины по спец. ЭВМ. – К.:Вища школа, 1987. – 375 с.
Дурняк Б.В., Стрепко І.Т., Тітов Г.Н., Тимченко О.В. Основи проектування цифрових логічних пристроїв: Навчальний посібник. – Львів: В-во Української академії друкарства, 2006. – 272 с.
Рицар Б.Є. Цифрова техніка: Навчальний посібник. – К.: НМК ВО, 1991. – 112 с.
Савельев А.Я., Романкевич А.М., Валуйский В.Н. Прикладная теория цифровых автоматов: учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 1987. – 272 с.
Технические средства переработки текста и иллюстраций: Учебник / Под. ред. М.Ф. Ефимова. – М.: Изд-во МГАП «Мир книги», 1994. – 532 с.

9.1.2. Додаткові джерела

Лысиков Б.Г. Арифметические и логические основы цифровых автоматов: учебник для вузов по спец. ЭВМ. – Минск: Высшая школа, 1980. – 254 с.
Самофалов К.Г., Корнейчук В.И., Тарасенко В.П. Цифровые ЭВМ: Теория и проектирование: учебник для вузов Украины по спец. “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети”. 3-е изд. – К.: Вища школа, 1989. – 255 с.
Цимбал В.П. Теория информации и кодирования: учебник. – К.: Вища школа, 1992. – 136 с.10.2. Перелік рекомендованих джерел до практичних занять

9.2. Перелік рекомендованих джерел до практичних занять

9.2.1. Основні джерела

Бабич М.П., Жуков І.А. Комп’ютерна схемотехніка: Навч. посібник. – К.: МК-Прес, 2004. – 412 с.
Жабін В.І., Ткаченко В.В. Цифрові автомати: Практикум. – К.: ВЕК +, 2004. – 160 с.
Дмитренко Т.А. Логические основы проектирования цифровых автоматов. – К.: УМК ВО, 1991. – 140 с.
Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: справочник. Т.1-12. – М.: ИП РадиоСофт, 1998-2003.
Нікольський Ю.В., Пасічник В.В., Щербина Ю.М. Дискретна математика: Підручник. – Львів: “Магнолія Плюс”, 2006. – 608 с.
Поспелов Д.А. Логические методы анализа и синтеза схем. – М.: Энергия, 1974. – 367 с.
Стеклов В.К. Проектування систем автоматичного керування. – К.: Вища школа, 1995. – 231 с.
IEC 60617-12. Стандарти міжнародної електротехнічної комісії. Позначення умовні графічні в схемах: елементи двійкової логіки. – К.: Держстандарт України, 2007. – 148 с.

9.2.2. Додаткові джерела

Історія Одиниці / The Story of 1. Directed by Nick Murphy. – BBC, 2005. – 60 min.
Межі простору / The Frontiers of Space: The Story of Maths. Directed by Karen McGann. – BBC, 2008. – 60 min.
За межами нескінченності / The Frontiers of Space: The Story of Maths. Directed by Karen McGann. – BBC, 2008. – 60 min.

10. Технічне та програмне забезпечення

Технічне забезпечення: обладнання аудиторії мультимедійним проектором, комп’ютерами в локальній мережі, друкаркою. Апаратна обчислювальна платформа Arduino Uno та набір плат розширення. Розповсюджені конструктивні інтерфейси.

Системне та службове програмне забезпечення: операційні системи сімейства Windows/Linux; інженерний калькулятор, конвертори систем числення, об’єктно-орієнтоване інформаційне та допоміжне програмне забезпечення для симулювання арифметичних операцій у заданій розрядній сітці та комплекс програмних засобів для симулювання логічних вентилів перемикальних функцій, середовище розробки Processing/Wiring, бази знань та аналітичний апарат комп’ютеризованої навчальної системи КоНаС.

Супровідні файли методичного та дидактичного призначення.

Програма підготовки бакалаврів

Log in