GERİ DÖN
Ders Öğretim Planı
| Dersin Kodu | Dersin Adı | Dersin Türü | Yıl | Yarıyıl | AKTS |
|---|---|---|---|---|---|
| 505002122015 | DIGITAL SYSTEMS | Ders | 2 | 3 | 6,00 |
Dersin Seviyesi
Lisans
Dersin Sunulduğu Dil
İngilizce
Dersin Amacı
Bu dersin amacı öğrencilere dijital sistemlerin yapı taşlarını anlatmaktır. Kütük kayıt transferini, veri yollarını, sıralama ve kontrolu, mikro-programlı kontrolu, komut seti mimarilerini, CPU tasarımını, giriş/çıkış ve haberleşmeyi, hafıza sistemlerinin çalışma prensiplerini, kullanımlarını, tasarım ve simülasyon tekniklerini anlamaktır. FPGA programlama yazılımlarının kullanımlarına alışmaktır. Sayısal sistemlerde donanım tanımlama dillerinin kullanımını anlamaktır. Laboratuvar deneyleri ve dönem projeleri ile dijital sistemlerin konuları hakkında birinci elden tecrübe sahibi olmaktır.
Dersi Veren Öğretim Görevlisi/Görevlileri
Dr. Öğr. Üyesi Özkan Akın
Öğrenme Çıktıları
| 1 | Hafıza çeşitlerini ve bellek organizasyonlarını bilebilir |
| 2 | Programlanabilir mantık devrelerini tanıyabilir |
| 3 | Kaydedici ve veriyolu işlemlerini yapabilir |
| 4 | Sıralı çalışan sayısal bir sistemi tasarlayabilir |
| 5 | Komutları ve adresleme modlarını bilebilir |
| 6 | FPGA çipine VHDL kullanarak programlama yapabilir |
| 7 | Mikroişlemci mimarisini öğrenir ve tasarım yapabilir |
| 8 | FPGA Tasarım programı ile temel seviye mikroişlemci tasarımı yapabilir |
| 9 | Farklı mikroişlemci iç yapıları arasında mimari farkları ortaya koyabilir |
| 10 | Deneylerde gerekecek araç ve gereçleri kullanma becerisini kazanabilir |
| 11 | Analiz ve sentez işlemleri sonucunda elde edilen verileri rapor halinde sunup yorumlayabilir |
Öğretim Sistemi
Birinci Öğretim
Dersin Ön Koşulu Olan Dersler
Yok
Ders İçin Önerilen Diğer Hususlar
Yok
Dersin İçeriği
Kütük Kayıt Transferi ve Veri Yolları: Veri Yolları ve İşlemleri, Aritmetik/Mantık/Öteleme Mikroişlemleri, Çoğullayıcı Tabanlı Transfer, Hat Tabanlı Transfer, Üç-Durumlu Hatlar, Hafıza Transferi, Veri Yolları, Aritmetik Mantık Birimi (ALU), Öteleyici, Veri Yolu Gösterilimi, Kontrol Kelimesi, Zamanda Çoğullanmış Veri Yolu. Sıralama ve Kontrol: Kontrol Birimi, Algoritmik Durum Makinaları (ASM), ASM Akış Diyagramları, Zamanlama Önlemleri, Tasarım Örneği: İkili Çarpıcı, Donanım Bağlantılı Kontrol, Sıralamalı Kayıt Kütükleri ve Kodlayıcılar, Her Duruma bir Flip-Flop, İkili Çarpıcı için HDL-VHDL-Verilog Gösterimi. Mikroprogramlı Kontrol: İkili Çarpıcı Örneği, Basit bir Bilgisayar Mimarisi, Komutlar, Komut Formatları, Hafıza Yeni-Kaynak Diyagramı, Bir-periyotlu Donanım Bağlantılı Kontrol, Komut Kodlayıcı, Örnek Koutlar ve Program, Çok Periyotlu Mikroprogramlı Kontrol, Mikroprogram Tasarımı, Donanım Bağlantılı Alternatif, Zamanda Çoğullanmış Kontrol, Zamanda Çoğullama ve Performans. Komut Seti Mimarisi: Bilgisayar Mimari Kavramları, Temel Bilgisayar İşlem Periyodu, Kayıt Kütük Seti, Üzerinde İşlem Yapılan Büyüklüğü Adresleme, Üç/İki/Bir/Sıfır Adresli Komutlar, Adresleme Mimarileri, İmalı/Derhal//Kayıt Kütük ve Kayıt Kütük Dolaylı/Doğrudan/Rölatif/İndeksli Adresleme Modları, Komut Seti Mimarileri, Veri Transfer Komutları, Yığın Komutları, Bağımsız ve Hafıza Haritalı giriş/çıkış, Veri Manipülasyon Komutları, Yüzen Nokta Hesaplamaları, Program Kontrol Komutları, Program Kesme. CPU Tasarımları, Giriş-Çıkış ve Haberleşme ve Hafıza Sistemleri.
Haftalık Ayrıntılı Ders İçeriği
| Hafta | Konular (Teorik) | Laboratuvar | Öğretim Yöntem ve Teknikleri | Ön Hazırlık |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Veri Yolları ve İşlemleri, Aritmetik/Mantık/Öteleme Mikroişlemleri | Labaratuar Tanıtımı | ||
| 2 | Veri Transfer Çeşitleri, , Üç-Durumlu Hatlar, Aritmetik Mantık Birimi (ALU) | FPGA Sistemleri Tanıtımı | ||
| 3 | Veri Yolu Gösterilimi, Kontrol Kelimesi, Zamanda Çoğullanmış Veri Yolu | VHDL Programlama | ||
| 4 | Kontrol Birimi, Algoritmik Durum Makinaları ve Akış Diyagramları | VHDL Programlama | ||
| 5 | İkili Çarpıcı Tasarımı, Donanım Bağlantılı Kontrol, Her Duruma bir Flip-Flop | VHDL Dili ile Yarım Toplayıcı, Tam Toplayıcı ve Dört Bitlik Toplayıcı Tasarımları ve FPGA Uygulaması | ||
| 6 | Sıralamalı Kayıt Kütükleri ve Kodlayıcılar, HDL-VHDL-Verilog Gösterimi | VHDL dili ile 4 işlem kapasitesine sahip Aritmetik Lojik Ünite Tasarımı | ||
| 7 | Komutlar, Formatları, Kodlayıcıları, Tek Periyotlu Mikrokomputer, Kontrolu | Yukarı Aşağı Sayıcı Tasarımı ve FPGA Kartlarında Gerçeklenmesi | ||
| 8 | VİZE (ARA SINAV) HAFTASI | VİZE (ARA SINAV) HAFTASI | ||
| 9 | Çok Periyotlu Mikroprogramlı Kontrol, Mikroprogram Tasarımı | FPGA sistemlerinde VHDL kullanarak Memory Tasarımı | ||
| 10 | Çok Periyotlu Mikroprogramlı Kontrol, Mikroprogram Tasarımı | VHDL kullanılarak Kaydedici Bank Tasarımı | ||
| 11 | Bilgisayar Mimari Kavramları, Temel Bilgisayar Çalışma Çevrimi, Yazmaç Seti, Operand Adresleme, 0/1/2/3 Adresli Komutlar | VHDL ile işlemci Datapath sistemi tarsarımı | ||
| 12 | Adresleme Mimarileri, Adresleme Modları, Komut Seti Mimarileri, Veri Transfer Komutları | Hafıza Üniteli Datapath sisteminin ALU işlemleri gerçekleştirme Sistem Tasarımı | ||
| 13 | Yığın (stack) Komutları, Bağımsız veya Hafıza Haritalı I/O, Veri Manipülasyon Komutları, Yüzen Nokta Hesapları, Program Kontrol Komutları, Program Kesme | Tek Vurulu İşlemci FPGA Uygulaması | ||
| 14 | CPU Tasarımları, Giriş-Çıkış ve Haberleşme, Hafıza Sistemleri | Deney Telafi Haftası | ||
| 15 | Merkezi İşlem Birimi Tasarımları, Girdi-Çıktı ve İletişim, Bellek Sistemleri | Serbest Uygulama-FPGA VHDL Tasarımı | ||
| 16 | Final Sınavı | Final Sınavı |
Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar
DERS KİTABI: 1. M.Morris Mano, Charles Kime, “Logic and Computer Design Fundamentals”, Prentice Hall 2nd Ed., 2000. YARDIMCI KİTAPLAR: 1. Pedroni, Volnei A.: “Circuit Design with VHDL”, MIT Press Cambridge, Massachusetts London, England, 2004.
Planlanan Öğrenme Aktiviteleri ve Metodları
Değerlendirme
| Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri | Adet | Değer |
|---|---|---|
| Ara Sınav | 1 | 50 |
| Laboratuvar | 1 | 35 |
| Laboratuvar Sınavı | 1 | 15 |
| Toplam | 100 | |
| Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri | Adet | Değer |
| Final Sınavı | 1 | 90 |
| Proje Hazırlama | 1 | 5 |
| Proje Sunma | 1 | 5 |
| Toplam | 100 | |
| Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri | 60 | |
| Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri | 40 | |
Staj Durumu
Yok
İş Yükü Hesaplaması
| Etkinlikler | Sayısı | Süresi (saat) | Toplam İş Yükü (saat) |
|---|---|---|---|
| Ara Sınav | 1 | 2 | 2 |
| Final Sınavı | 1 | 2 | 2 |
| Derse Katılım | 14 | 3 | 42 |
| Laboratuvar | 14 | 2 | 28 |
| Rapor Hazırlama | 12 | 1 | 12 |
| Proje Hazırlama | 1 | 10 | 10 |
| Proje Sunma | 1 | 2 | 2 |
| Proje Tasarımı /Yönetimi | 1 | 10 | 10 |
| Bireysel Çalışma | 14 | 2 | 28 |
| Ara Sınav İçin Bireysel Çalışma | 1 | 20 | 20 |
| Final Sınavı içiin Bireysel Çalışma | 1 | 20 | 20 |
| Rapor | 1 | 5 | 5 |
| Laboratuvar Sınavı | 1 | 2 | 2 |
| Toplam İş Yükü (saat) | 183 | ||
Program ve Öğrenme Çıktıları İlişkisi
| PÇ 1 | PÇ 2 | PÇ 3 | PÇ 4 | PÇ 5 | PÇ 6 | PÇ 7 | PÇ 8 | PÇ 9 | PÇ 10 | PÇ 11 | PÇ 12 | PÇ 13 | PÇ 14 | PÇ 15 | PÇ 16 | PÇ 17 | PÇ 18 | |
| ÖÇ 1 | ||||||||||||||||||
| ÖÇ 2 | ||||||||||||||||||
| ÖÇ 3 | ||||||||||||||||||
| ÖÇ 4 | 4 | |||||||||||||||||
| ÖÇ 5 | 4 | |||||||||||||||||
| ÖÇ 6 | 4 | |||||||||||||||||
| ÖÇ 7 | 5 | |||||||||||||||||
| ÖÇ 8 | 5 | |||||||||||||||||
| ÖÇ 9 | ||||||||||||||||||
| ÖÇ 10 | 5 | |||||||||||||||||
| ÖÇ 11 | 4 |
* Katkı Düzeyi : 1 Çok düşük 2 Düşük 3 Orta 4 Yüksek 5 Çok yüksek