Digitális technika

Digital Design

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

2026. March 21.

Hatályosság vége:

—

Tantárgy neve (magyarul, angolul)

Digitális technika

Digital Design

Tantárgykód

BMEVIMIAA03

Tantárgyjelleg

—

Képzési szint

—

Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)

Kurzustípus	elmélet	gyakorlat	laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti)	2	1	1
jelleg (kapcsolt/önálló)	—	kapcsolt	kapcsolt

Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa

vizsga

Tantárgy kreditértéke

Tantárgyfelelős

DR. Kovácsházy Tamás

beosztás: egyetemi docens

elérhetőség: kovacshazy.tamas@vik.bme.hu

Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység

Mesterséges Intelligencia és Rendszertervezés Tanszék

Kar

Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Tantárgy weboldala

http://www.mit.bme.hu/oktatas/targyak/VIMIAA03

Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege

—

Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel

nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram

1	EA	Bevezetés a digitális technikába. Boole algebra. Logikai kapuk és kapcsolási rajz szimbólumaik, logikai függvények és leírásaik.
	GY	Logikai kapuk. Logikai függvények.
	L	Egyszerű logikai függvények megadása kapcsolási rajzzal.
2	EA	Számrendszerek, számábrázolás. Kettes komplemens számábrázolás. Aritmetikai műveletek. Hardver tervezés folyamata CAD rendszerrel, hardver leíró nyelvek: Verilog, Verilog modul. Egyszerű értékadás.
	GY	Számábrázolás, bináris összeadás.
	L	Egyszerű logikai függvények megadása Verilog nyelven. Verilog leírás - kapcsolási rajz kapcsolata. Szimuláció, megvalósítás.
3	EA	Kombinációs funkcionális egységek: dekóder, enkóder, multiplexer, demultiplexer, komparátor, összeadó. Verilog: always blokk, regiszter típusú változó. Funkcionális elemek viselkedési leírása.
	GY	Multiplexer, dekóder
	L	7 szegmenses dekóder.
4	EA	Szinkron sorrendi hálózatok: tároló elemek. Órajel, időzítési követelmények. Állapotgépek (FSM): (szöveges) specifikáció -> állapotgráf -> realizáció. Verilog: élérzékeny always blokk, FSM leírása.
	GY	Állapotgráf készítése specifikáció alapján.
	L	FSM realizációja.
5	EA	Sorrendi funkcionális egységek: multifunkciós regiszter, shiftregiszter, számláló.
	GY	Shiftregiszter, bináris számláló.
	L	Shiftregiszter, bináris számláló.
6	EA	Sorrendi funkcionális egységek: regiszter tömb, RAM, ROM, FIFO, LIFO
	GY	Funkcionális elem alapú tervezés (7 szegmenses kijelző vezérlő).
	L	Funkcionális elem alapú tervezés (7 szegmenses kijelző vezérlő).
7	EA	Komplex feladat HLSM leírása. Vezérlő és adatstruktúra szétválasztás, építkezés funkcionális elemekből.
	GY	Adatstruktúra és vezérlés példa.
	L	Adatstruktúra és vezérlés példa.
8	EA	Processzor felépítése: az általános célú adatstruktúra és vezérlő. 3 regiszter címes és 2 regiszter címes processzor adatstruktúra. A MiniRISC processzor felépítése, utasítás feldolgozás lépései.
	GY	Assembly programozás.
	L	Egyszerű assembly program.
9	EA	Utasításkészlet felépítése. Címzési módok. Program leírása folyamatábrával. Assembly programozás. Ciklusok. Szubrutinok.
	GY	Ciklusok, szubrutinok. C - assembly kapcsolat.
	L	Ciklusok, szubrutinok megvalósítása.
10	EA	Perifériák funkciója. Perifériák programozói interfésze (üzemmód, parancs, státus, adat regiszterek). Mikroprocesszoros busz, periféria illesztés.
	GY	Periféria illesztés.
	L	Regiszter illesztése a buszra.
11	EA	Tipikus perifériák: GPIO, időzítő. Periféria kezelési módszerek. Megszakítás fogalma.
	GY	Indirekt címzés és periféria használat: GPIO és 7 szegmenses kijelző.
	L	Indirekt címzés és periféria használat: GPIO és 7 szegmenses kijelző.
12	EA	Megszakítás rendszerek, megszakítás kezelése.
	GY	SW és HW időzítés.
	L	Időzítő periféria használata. (Programozott státusz lekérdezéssel és megszakítással)
13	EA	Egyszerű adatátviteli interfészek: UART, SPI.
	GY	Perifériakezelés: UART.
	L	Perifériakezelés: UART.
14	EA	Tartalék
	GY	Tartalék
	L	Tartalék

A Digitális technika egy fontos alapozó tárgy a mérnökinformatikus szak tantervében. Legfontosabb célkitűzése azon digitális technikai ismeretek átadása, amelyek elsajátításával megérthető egy egyszerű processzor felépítése, működése és a programozásának alapjai. Ennek folyamán a hallgató megismerkedik a mérnöki feladatmegoldás lépéseivel, alapvető gyakorlati ismeretekre és önálló problémamegoldási készségekre tesz szert. A tárgy bemutatja a számítástechnikai rendszerek alapelemeinek működését, a digitális absztrakció tulajdonságait, az egyszerűbb feladatok közvetlen hardveres, ill. alacsony szintű szoftveres (assembly) megoldását. A bináris aritmetika, a műveletvégzők, funkcionális egységek, vezérlők, állapotgépek tervezésének bemutatásán keresztül jut el az általános célú CPU architektúra ismertetéséig, az elemi mikrokontroller használat (periféria illesztés és programozás) alkalmazásáig. A tárgyhoz kapcsolódó gyakorlatok és laboratóriumi foglalkozások során a hangsúly a korszerű számítógépes tervezői módszerek megismerésén és a közvetlen, alapfokú tervezési/fejlesztési lépések elsajátításán van.

Tanulmányi eredmények

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Tudás

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Képességek

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Attitűd

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Autonómia és felelősség

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Oktatási módszertan

Heti 2 előadás, egymás utáni időpontban tartott gyakorlat és labor (1. óra gyakorlat, 2. óra labor).

Tanulástámogató anyagok

Online források

Frank Vahid: Digital Design, John Wiley & Sons, 2007, (ISBN 978-0-470-04437-7) ; Milos Ercegovac, Tomás Lang, Jaime H. Moreno: Introduction to Digital Systems, John Wiley & Sons, 1999, (ISBN 0-471-57299-8) ; Richard S. Sandige: Digital Design Essentials, Prentice Hall, 2002, (ISBN 0-201-47689-4) ; David Money Harris, Sarah L. Harris: Digital Design and Computer Architectures, Elsevier, 2013, (ISBN 978-0-12-394424-5) ; Linda Null, Julia Lobur: Computer Organization and Architecture, Jones &Bartlett Learning, 2014, ISBN-13: 9781284045611 ; Az előadás vázlatok a tárgy honlapján (TBD) érhetők el.

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák

(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Képesség típusú kompetenciák

(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák

(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)

nincs

Általános szabályok

Követelmények: Szorgalmi időszakban2 nagyzárthelyi. Az aláírás feltétele mindkét ZH legalább elégséges (>40%) szintű teljesítése. A tárgy gyakorlatainak és laboratóriumi foglalkozásainak látogatása kötelező. A jelenlét ellenőrzése egyedileg történik. Aláírást nem kaphat az a hallgató, aki több, mint 3 gyakorlatról, vagy több, mint 3 laboratóriumról hiányzott. Az órarendi szünetek miatt elmaradó gyakorlatok, laboratóriumi foglakozások nem számítanak hiányzásnak. Vizsgaidőszakban Vizsga. Az elégséges osztályzathoz a vizsgadolgozat minimum 40%-os teljesítése szükséges. Az osztályzat megállapítása 75%-ban az írásbeli vizsga és 25%-ban a félévközi ZH-k eredménye alapján történik. Pótlási lehetőségek: Az 1. ZH pótlására a félév során egy pótzárthelyi alkalmat biztosítunk. A 2. ZH pótlására a pótlási időszakban egy pótzárthelyi alkalmat biztosítunk. A kari előírásoknak megfelelően pót-pót zárthelyi megírására is biztosítunk lehetőséget. A gyakorlat és laboratórium jelenlét nem pótolható, a 14 alkalomból legalább 11 alkalmon részt kell venni.

Teljesítményértékelési módszerek

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

IMSc program: A tárgyban IMSc pontok IMSCs zárthelyi és vizsgafeladatokkal szerezhetők meg. IMSc pontok: A tárgy teljesítése során a tárgy kreditszámának megfelelő 25 IMSc pont szerezhető: 1. ZH IMSc feladatok: 7 pont 2. ZH IMSc feladatok: 7 pont Vizsga IMSc feladatok: 11 pont

Ajánlott tantárgyak

Nincs megadva.

A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága

Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:

—

Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:

—

Tantervi elhelyezés

Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.