IT eszközök technológiája

A részletes tematikát heti bontásban adjuk meg.

1.      Rövid bevezetés, az IT eszközök tervezésének absztrakciós szintjei, az alkalmazott technológiák rövid összefoglalása. Példák: tablet felépítése, alkatrészei, érzékelői, szereléstechnológiája. A modern IT eszközökben felhasznált integrált áramkörök, fejlődési tendenciák, roadmap-ek. VLSI alapfogalmak.

2.      A félvezetők alaptulajdonságai, a MOS tranzisztor felépítése. A MOS tranzisztor, mint kapcsoló eszköz működése. A digitális logika megvalósítása logikai áramkörökkel. A statikus CMOS logika: inverter, alapkapuk. Kapukésleltetés és fogyasztás.

3.      Mikroprocesszorok és a kapcsolódó logika fizikai megvalósítása. Kombinációs és szekvenciális hálózatok áramköri megvalósítása, tárolók. Az adatút elemei. Nagysebességű digitális rendszerekben alkalmazott elrendezések.

4.      Digitális (IC) rendszertervezés. A digitális tervezés folyamata. Hardver leíró nyelvek. Szimuláció: rendszerszintű, logikai és áramköri szimuláció. Rendszertervezés és verifikáció HDL segítségével. Magas szintű, logikai és layout szintézis. A hard és szoft IP.

5.      Az operatív és a cache memória technológiája. Statikus RAM memória cella, működése. Több portos SRAM, regisztertömb áramköri megvalósítása. Dinamikus RAM memóriák technológiája, a cella működése. Tartalommal címezhető memória. ROM memóriák technológiája. A NAND és NOR típusú elrendezés. Flash EEPROM elemi cellája, működése és technológiája.

6.      A be- és kimenet. Az ESD védelem. Buszok meghajtása. Órajel generálás és elosztás. IT eszközök tápellátása. Egyenirányítás, DC-DC átalakítás, feszültségstabilizálás. Az akkumulátoros üzem, akkumulátorok jellemzői.

7.      ASIC áramkörök, system on a chip. ASIC áramkörök alaptulajdonságai. Semi-custom ASIC, gate-array, standard cellás áramkörök, cella bázisú ASIC. Programozható logikai eszközök. FPGA-k felépítése és tulajdonságai.

8.      Asztali és mobil számítástechnikában használt érzékelők: hőmérséklet, elmozdulás, gyorsulás, érintés érzékelése.  Integrált érzékelők, CMOS képérzékelő. Integrált érzékelő gyártástechnológiája, a MEMS.

9.      Megjelenítő eszközök és vezérlésük. TFT, a háttérmegvilágítás megvalósítása, fényemittáló és lézerdióda. Érintőképernyők technológiája.

10.   Mágneses adattárolók felépítése, a felhasznált technológiák és érzékelők, mágneses tér és fényintenzitás érzékelése. Trendek és újdonságok a mágneses adattárolásban.

11.   AD/DA átalakítás.  Mintavételezés. Ideális és valós konverterek, az A/D és D/A konverterek főbb tulajdonságai, használatuk, tulajdonságaik. Főbb A/D és D/A konverter architektúrák tulajdonságai.

12.   Modern IT eszközök teljesítmény és hőmérsékleti problémái. A hőellenállás és a hőkapacitás. Passzív és kényszerített hűtési technológiák. A fogyasztáscsökkentés rendszer szintű megvalósítása. Szerverek és adatközpontok termikus problémái.

13.   Az elektronikai technológia alapjai. Nyomtatott huzalozású lemez, passzív és aktív alkatrészek tokozása, értékkészlete, alapvető tulajdonságai.

14.   (amennyiben megtartható) A modern CMOS technológia. Skálázási problémák. Trendek és új megoldások a mikroelektronikában. Kitekintés a nanoelektronika felé.

A tárgyhoz laboratórium (1 óra/hét) tartozik.

A labor elősegíti az előadásokon elhangzott ismeretek megértését és elmélyítését. Az elvégzendő feladatok a szemeszter folyamán 2 órás blokkokban az alábbiak:

1.      Áramköri szimuláció.

2.      Tervezés HDL segítségével

3.      A megtervezett rendszer kipróbálása FPGA-n.

4.      Tervezés SoC-re.

5.      Egy komplex mintapélda kipróbálása, módosítása