A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
2026. March 21.
Hatályosság vége:
—
| Tantárgy neve (magyarul, angolul) |
Logikai tervezés
Logic Design
|
||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tantárgykód | BMEVIMIMA13 | ||||||||||||
| Tantárgyjelleg | — | ||||||||||||
| Képzési szint | — | ||||||||||||
| Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves) |
|
||||||||||||
| Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa | vizsga | ||||||||||||
| Tantárgy kreditértéke | 4 | ||||||||||||
| Tantárgyfelelős |
Szántó Péter
beosztás: tanársegéd
elérhetőség:
szanto.peter@vik.bme.hu
|
||||||||||||
| Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység |
Mesterséges Intelligencia és Rendszertervezés Tanszék
|
||||||||||||
| Kar | Villamosmérnöki és Informatikai Kar | ||||||||||||
| Tantárgy weboldala | — | ||||||||||||
| 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
- A logikai tervezés alapjai (1. hét)
Célkitűzés: A témakör bemutatása, a tárgy alapjainak megismertetése. Alapfogalmak. A logikai rendszerek tervezésének általános szempontjai. Tervfeladatok specifikációja, a specifikáció finomítása, dekompozíció. A specifikáció különböző szintjei és megadási módjai. Rendszermegvalósítási alternatívák, technológiai áttekintés.
- A hardver leíró nyelvek
szerepe a digitális rendszerek tervezésben (2.-5. hét)
A Verilog és VHDL nyelvek kialakulása, használata és elterjedése. A rendszer komplexitás és kezelhetőségének kapcsolata a tervezői eszközök tulajdonságai alapján. A leírás aspektusai: a viselkedési és strukturális leírás. A Verilog és VHDL nyelvek részletes ismertetése, a nyelvi szabályok, struktúrák, szintaktika bemutatása. A nyelv használata a szimulációs technológiában. Az általános digitális funkcionális elemek leírási módjai a nyelv eszközkészletével. A szintézis paradigma. A konkurens programozási modell értelmezése, a hardver komponensek párhuzamos működése. A regiszter transzfer modell és használata.
- A programozható logikai
áramkörök általános bemutatása (6. hét)
Rendszermegvalósítási alternatívák, technológiai áttekintés. Integrált áramköri realizációk: ASIC, ASSP, COTS eszközök. Általános célú elemek és használatuk előnyei: CPU, memória, PLD, FPGA.
- FPGA áramkörök bemutatása (7.-10. hét)
Az FPGA áramkörök kialakulása, fejlődése, általános jellemzők. Technológiai áttekintés, programozási és rendszertechnikai tulajdonságok. Architektúra szerinti csoportosítás, a logikai alapelemek jellemzőinek értékelése méret, kihasználhatóság és komplexitás szerint. Tranzisztor, kapu, multiplexer és memória tábla alapú alapelemek. A főbb típusok ismertetése technológia és gyártók szerint. A Xilinx és Altera SRAM technológiájú FPGA-k részletes áttekintése. Az egyes FPGA családok elemei, a generációs fejlődés története. A memóriatáblázat alapú logika (LUT), és a konfigurálható logikai blokk (CLB) elemzése (LUT4, LUT6, ALM). A kiegészítő erőforrások ismertetése: aritmetikai áramkörök (carry logika, DSP blokkok), kaszkádosító logikák, huzalozás elemek és ezek felépítése. Belső memória hierarchia, az elosztott és blokk memóriák használatának tipikus esetei. Az I/O elemek paraméterei, I/O interfész szabványok, rendszerszintű jeltisztaság kezelési szempontok. I/O mintavételezés, jelkésleltetés lehetőségei. Nagy sebességű I/O vonalak. Szinkron FPGA-k órajel kezelési kérdései. Órajel bufferek, órajel menedzsment. SoC eszközök. FPGA áramkörök programozása, konfigurációja. A soros és párhuzamos konfigurációk, konfigurációs memóriák. A JTAG felprogramozás.
- Attribútumok és megkötések (11. hét)
A szintézis és implementációs lépések befolyásolása. Verilog és VHDL direktívák, attribútumok. Időzítési kritériumok megadása és ellenőrzése.
- Periféria illesztés (12.-14. hét)
Soros interfészek (UART, SPI, I2C, I2S, SAI) és megvalósításuk. Videó interfészek és perifériák (ADC_DAC, DVI, HDMI). Külső buszrendszerek (pl. PCI, PCIe, Local Bus, Link Port). Statikus memóriák (aszinkron, DDR, QDR), dinamikus memóriák (SDRAM, DDR1/2/3/4). Ethernet: MII, GMII, RGMII.
A tantárgy a logikai rendszerek tervezésének általános
szempontjait, a terület ismeretéhez szükséges eszközöket és módszertanokat
mutatja be. Megismerteti a hallgatókat a digitális rendszertervezés korszerű
módszereivel, bemutatja a modern, nagybonyolultságú, felhasználó által
programozható logikai áramköröket, demonstrálja a korszerű tervező környezetek
szolgáltatatásait, és ezek hatékony használatát. Az oktatási cél a megfelelő
eszközkészlet és módszertan bemutatásán túl a mérnöki alkotó tevékenység
különböző fázisainak bemutatása a probléma megfogalmazásától a rendszermodell
kidolgozásán át a konkrét architektúrák specifikációján keresztül az egyedi
funkcionális egységek megvalósításáig és ellenőrzéséig. A tervezési módszereket
a széles körben elterjedt, ipari szabványnak tekinthető eszközkészlet
használatával konkrét tervezési példákon keresztül ismertetjük. Az elméleti ismereteket
így közvetlen gyakorlati tapasztalatok is kiegészítik, ill. elmélyítik.
A tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő
hallgatóktól elvárható, hogy:
tájékozott legyen a
logikai rendszerek tervezésének általános módszereivel, a rendelkezésre
álló eszközökkel és komponensekkel, képes legyen egy adott probléma
megoldásához szükséges feltételek meghatározására,
ismerje a korszerű
tervezői környezetek alapszolgáltatásait, a tervezési lépések egymásra
épülését, az egyes szinteken elvégezhető feladatokat és műveleteket,
különböző módon
megfogalmazott előzetes felhasználói specifikáció alapján a
követelményeket megvalósító berendezés rendszertervének kiinduló verzióját
megtervezze,
a kialakított
rendszermodell alapján hatékony ellenőrzési és szimulációs stratégiákat
használva ellenőrizze a specifikáció teljesülését,
a tervezési folyamat
végrehajtása során eredményesen alkalmazza a felülről lefelé és alulról
felfelé történő tervezési stratégiákat, a követelmények, a rendelkezésre
álló eszközök és komponensek ismeretében,
képes legyen elemezni a
tervezési folyamat eredményeképpen megvalósult rendszer műszaki, technikai
paramétereit, különös tekintettel az erőforrásigény, sebesség és energia
fogyasztás adatokra,
ismerjék meg a napjainkban
használatos interfész technikákat, különös tekintettel az áramkörök
közötti és az áramkörön belüli rendszer megoldásokra,
tájékozottak legyenek a
különböző magas szintű tervezési módszerek alkalmazásában, a
hardver-szoftver együttes tervezés elemi kérdéseiben,
tudatában legyenek annak,
hogy mindennapi életünket kitöltő környezet egyre nagyobb számban
tartalmaz hasonló tervezési elvek alapján felépülő különböző
funkcionalitású eszközöket,
megszerzett ismereteik
birtokában eredményesen teljesítsék a tárgy tervezési feladatát.
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
Előadás és gyakorlat
Tanulástámogató anyagok
Online források
A tárgyhoz kapcsolódó előadás fóliák elérhetők a tárgy; tanszéki honlapján.
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:
Aláírást az kaphat, aki a félévközi követelményt, az előírt tervezési feladatot elfogadható minőségben legkésőbb a pótlási hét végéig teljesíti. Az aláírás megszerzése a vizsgára jelentkezés feltétele. A tárgyból írásbeli vizsgát tartunk a vizsgaidőszakban, 3 alkalommal. A végleges félévi jegyet a vizsgán elért eredmény (75%) és a félévközi tervezési feladatra kapott értékelés (25%) együttesen határozza meg.
Pótlási lehetőségek:
A házi feladat a pótlási hét végéig beadható.
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
Nincs megadva.
Ajánlott tantárgyak
Nincs
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.