НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І

ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Кафедра комп’ютерних систем і мереж

“ЗАТВЕРДЖУЮ”

Декан факультету

інформаційних технологій

____________ проф. О.Г.Глазунова

“___” ____________ 2015р.

НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНИЙ КОМПЛЕКС

з дисципліни

«КОМП’ЮТЕРНА ЛОГІКА»

для підготовки фахівців за напрямом 6.050102 «Комп’ютерна інженерія»

КИЇВ-2015

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І

ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

Кафедра комп’ютерних систем і мереж

“ЗАТВЕРДЖУЮ”

Декан факультету інформаційних технологій

_____________ проф. О.Г.Глазунова

“____” ________________ 2015 р.

РОЗГЛЯНУТО І СХВАЛЕНО

На засіданні кафедри комп’ютерних систем і

мереж

Протокол №2 від “28” вересня 2015р.

В.о.зав.кафедри ________(проф.Васюхін М.І.)

РОБОЧА ПРОГРАМА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

«КОМП’ЮТЕРНА ЛОГІКА»

напрям підготовки 6.050102 «Комп’ютерна інженерія»

Факультет інформаційних технологій

Розробник: Гусєв Б.С., доцент, к.т.н., доцент

Київ – 2015р.

1. Опис навчальної дисципліни

«Комп’ютерна логіка»

Галузь знань, напрям підготовки, спеціальність, освітньо-кваліфікаційний

рівень

Галузь знань 0501 –Інформатика і обчислювальна техніка

Напрям підготовки 6.050102 - Комп’ютерна інженерія

Спеціальність

Освітньо-кваліфікаційний рівень бакалавр

Характеристика навчальної дисципліни

Вид Нормативна

Загальна кількість годин 120

Кількість кредитів ECTS 4

Кількість змістових модулів 2

Курсовий проект (робота)

(якщо є в робочому навчальному плані)

Форма контролю іспит

Показники навчальної дисципліни для денної та заочної форм навчання

денна форма навчання заочна форма навчання

Рік підготовки 2 2

Семестр 3 3

Лекційні заняття, год. 30 4

Практичні, семінарські заняття - -

Лабораторні заняття, год. 30 4

Самостійна робота, год. 60 82

Індивідуальні завдання - -

Кількість тижневих аудиторних

годин для денної форми

навчання

4

1. Мета та задача навчальної дисципліни

Мета: забезпечення базової підготовки студентів в галузі теорії

проектування апаратного забезпечення комп’ютерів, ознайомлення студентів з

логічними і арифметичними основами побудови сучасних комп’ютерів, з

основними законами булевої алгебри логіки, задачами мінімізації

перемикальних функцій, побудови комбінаційних логічних схем у заданому

елементному базисі, в тому числі з використанням типових схем цифрової

техніки і інтегральних мікросхем, що програмуються, докладне розглядання

етапів синтезу і проектування керуючих пристроїв на абстрактному і

структурному рівнях представлення цифрових автоматів; вивчення основ

комп’ютерної арифметики.

Задачі викладання дисципліни визначають необхідний комплекс знань і

вмінь, що отримують студенти під час вивчення дисципліни.

В результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен

- знати: тенденції розвитку науки та техніки в галузі комп'ютерної

інженерії; методи проектування комбінаційних логічних схем, методи

мінімізації логічних функцій та їх реалізації в заданому логічному базисі,

методи синтезу керуючих пристроїв, арифметичні основи побудування

комп’ютерів, виконання арифметичних операцій в цифрових пристроях;

основні терміни та визначення; принципи побудови та функціонування

комп’ютерів.

- вміти:

- виконувати розробку комбінаційних логічних схем, формулювати

практичні задачі комп’ютерної логіки в термінах алгебри перемикальних

функцій;

- виконувати мінімізацію логічних функцій і реалізацію логічних схем в

заданому базисі;

- проектувати цифрові автомати з використанням абстрактної та

структурної теорії цифрових автоматів, синтезувати керуючі пристрої;

- виконувати абстрактний та структурний синтез автоматів з

використанням теорії часових функцій та композиції елементарних

автоматів;

- аналізувати функції поведінки автоматів і застосовувати способи

уникнення збоїв при їх функціонуванні;

- представляти числа в різних системах числення, визначати властивості

систем та застосовувати способи перетворення чисел із однієї системи

числення в іншу, представляти додатні та від’ємні числа у різних машинних

кодах та різних форматах;

- розробляти алгоритми виконання основних арифметичних та

алгебраїчних операцій з числами з фіксованою комою;

- розробляти на функціональному рівні операційні автомати, що

реалізують задані алгоритми перетворення даних, виконувати порівняний

аналіз різних технічних рішень;

- працювати з технічною літературою, довідниками, стандартами,

технічною документацією;

- користуватися сучасним математичним апаратом для розв'язання

інженерних та наукових завдань з розробки операційних і керуючих

автоматів, що виникають при розробці та дослідженні комп’ютерів.

Навчальна програма розрахована на студентів, які навчаються за

освітньо-кваліфікаційною програмою підготовки бакалавра за напрямом

«Комп’ютерна інженерія».

Програма побудована за вимогами кредитно-модульної системи

організації навчального процесу у вищих навчальних закладах і використанням

академічної системи оцінювання досягнень студентів та шкали оцінок

Європейської кредитно-трансферної системи (ECTS).

Навчальна програма з курсу «Комп’ютерна логіка» є основним

документом, що охоплює всі види навчальної роботи при вивченні курсу

студентами та відбиває основні методичні настанови кафедри.

Навчальна програма дисципліни «Комп’ютерна логіка» розроблена на

підставі наступних документів:

- освітньо-професійна програма підготовки фахівців за напрямом

6.050102 «Комп'ютерна інженерія»;

- навчальний план підготовки бакалаврів за напрямом 6.050102

«Комп'ютерна інженерія».

Навчальна програма характеризує шляхи перетворення інформації, що

одержується студентом впродовж вивчання курсу, і відбиває зміст курсу,

розподілення його на розділи та їх обсяги, дані про форми вивчення та

контролю знань.

2. Програма та структура навчальної дисципліни

Назви змістових модулів і

тем

Кількість годин

денна форма Заочна форма

всьо-

го

у тому числі всьо-

го

у тому числі

л п лр інд с.р. л п лр інд с.р

.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Змістовий модуль 1. Комп’ютерна логіка

Тема 1. Функції алгебри

логіки. Основні закони

булевої алгебри. Мінімі-

зація булевих функцій.

12 4 2 6 10 0,5 0,5 9

Тема 2. Синтез комбіна-

ційних схем в заданому

базисі

16 4 4 8 11 0,5 0,5 10

Тема 3. Абстрактний і

структурний синтез

цифрових автоматів

16 4 4 8 12 0,5 0,5 11

Тема 4. Синтез керуючих

пристроїв 16 4 4 8 12 0,5 0,5 11

Разом за змістовим

модулем 1 60 16 14 30 45 2 2 41

Змістовий модуль 2. Комп’ютерна арифметика

Тема 1. Представлення

чисел в різних системах

числення. Представлення

чисел в комп’ютері.

16 4 4 8 13 0,5 0,5 12

Тема 2. Виконання

арифметичних операцій в

в комп’ютері

44 10 12 22 32 1,5 1,5 29

Разом за змістовим

модулем 2 60 14 16 30 45 2 2 41

Всього годин 120 30 30 60 90 4 4 82

3. Теми практичних занять

№

з/п

Назва теми Кількість

годин

Не передбачено робочим навчальним планом

4. Теми семінарських занять

№

з/п

Назва теми Кількість

годин

Не передбачено робочим навчальним планом

5. Теми лабораторних занять

№

з/п Назва теми

Кількість

годин

1 Мінімізація логічних функцій 2

2 Реалізація логічних функцій в заданом базисі 4

3 Синтез і дослідження автомату Мілі 4

4 Синтез і дослідження автомату Мура 4

5 Представлення чисел в різних системах числення. 2

6 Представлення чисел в комп’ютері. 2

7 Розробка ГСА виконання додавання в прямих кодах 2

8 Розробка і дослідження пристрою керування додаванням

в прямих кодах. 4

9 Розробка ГСА виконання додавання в додаткових кодах 2

10 Розробка і дослідження пристрою керування додаванням

в додаткових кодах. 4

Всього 30

6. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

Самостійна робота студентів передбачає:

- систематичне відвідання усіх видів аудиторних занять і ведення

конспекту лекцій;

- систематичне вивчення лекційного матеріалу і навчальної літератури,

що рекомендуються;

- сумлінну підготовку до лабораторних занять;

- вчасне і якісне оформлення звітів про лабораторні роботи.

7. Контрольні питання, комплекти тестів для визначення рівня

засвоєння знань студентами

7.1. Питання для перевірки знань студентів:

1. Перетворити задане число з десяткової системи числення в двійкову з

заданою точністю.

2. Перетворити задане число з десяткової системи числення у вісімкову з

заданою точністю.

3. Перетворити задане число з десяткової системи числення в

шістнадцяткову з заданою точністю.

4. Як визначити точність перетворення дробової частини числа.

5. Перетворити задане число з двійкової системи числення в десяткову.

6. Перетворити задане число з двійкової системи числення в вісімкову.

7. Перетворити задане число з двійкової системи числення в шістнадцяткову.

8. Перетворити задане число з вісімкової системи числення в двійкову.

9. Перетворити задане число з вісімкової системи числення в десяткову.

10. Перетворити задане число з вісімкової системи числення в

шістнадцяткову.

11. Перетворити задане число з шістнадцяткової системи числення в

десяткову.

12. Перетворити задане число з шістнадцяткової системи числення в

двійкову.

13. Перетворити задане число з шістнадцяткової системи числення в

вісімкову.

14. Визначити ДНФ заданої логічної функції.

15. Визначити КНФ заданої логічної функції.

16. Перетворити задану логічну функцію в базис І-НІ.

17. Перетворити задану логічну функцію в базис АБО-НІ.

18. Перетворити задану логічну функцію в базис 2І-НІ.

19. Перетворити задану логічну функцію в базис 2АБО-НІ.

20. Визначити час перемикання логічної схеми.

21. Виконати синтез автомата Мілі по заданій ГСА.

22. Виконати синтез автомата Мура по заданій ГСА.

23. Боротьба з гонками в цифрових автоматах.

24. Синтез автомата з використанням часових функцій.

25. Представлення додатних і від’ємних чисел в комп’ютерах.

26. Представлення чисел з фіксованою комою.

27. Представлення чисел з рухомою комою.

28. Перетворення чисел в додатковий код.

29. Перетворення чисел в зворотний код.

30. Правила виконання додавання і віднімання в прямих кодах.

31. Правила виконання додавання і віднімання в додаткових кодах.

32. Правила виконання додавання і віднімання в зворотних кодах.

33. Виконати додавання і віднімання двох чисел в додаткових кодах

34. Виконати додавання і віднімання двох чисел в зворотних кодах

35. Правила визначення переповнення при виконанні додавання в прямих

кодах.

36. Правила визначення переповнення при виконанні додавання в додаткових

кодах.

37. Правила визначення переповнення при виконанні додавання в зворотних

кодах.

38. Виконання операції множення в комп’ютерах.

39. Виконання операції ділення в комп’ютерах.

40. Розробка ГСА операцій множення.

41. Розробка ГСА операцій ділення.

42. Прискорені алгоритми множення.

7.2. Комплект тестів з дисципліни:

1. Яка з формул відповідає функції виходів автомату Мура (ai – і-тий стан

автомату: xi – і-тий вхідний сигнал; Qi – вихід і-того тригера автомату )

A) y5=Q2x1 Q3 x2; B) y5=x1 x2 x3; C) y5=a4x2 a3x3; D) y5 = a1 a2;

2. Загальна кількість вершин в ГСА 155. Співвідношення операторних та

умовних вершин в графі – 4:1 відповідно. Скільки тригерів необхідно для

реалізації регістра пам’яті автомата Мура?

A) 5 B) 7 C) 6 D) 8

3. Як визначити переповнення при виконанні додавання чисел в зворотних

кодах?

4. Виконати мінімізацію логічної функції у = a с с b b d a b d .

5. В автоматі Мура 147 станів. Визначити мінімальну кількість тригерів, що

необхідні для реалізації автомата:

A) 5 B) 7 C) 6 D) 8

6. В автоматі Мілі 14 станів. Визначити мінімальну кількість тригерів, що

необхідні для реалізації автомата при використанні унітарного кодування:

A) 4 B) 8 C) 14 D) 28

7. Операнди А=1.010 та В=1.101 задані у зворотному коді. Виконати А–В

за допомогою зворотного коду.

8. В результаті логічної операції над двійковими змінними X=0 та Y=1

отримано результат Z=0. Яку логічну операцію було виконано?

A) операція ”АБО”; B) операція ”І”; С) операція ”НІ”;

D ) немає правильної відповіді.

9. В комірку пам’яті, що займає один байт, записано ціле додатне число

M<64. Як зміниться значення M, якщо його вміст зсунути на 1 біт ліворуч.

A) збільшиться на 1; B) зменшиться у 2 рази;

C) збільшиться у 2 рази; D) збільшиться у 4 рази.

10. Виконати перетворення числа 36,47 з вісімкової системи числення в 16-

ричну.

A) F0,9С; B) F0,93; C) 1Е,9С; D) 1Е,93;.

11. Визначити значення суми 112 + 108 + 1116 в двійковій системі

числення(індекс позначає основу системи числення, наприклад, 108

позначає, що число записано у вісімковій системі числення).

A) 11000; B) 10000; C) 11110; D) 11100

12. Скільки цифр необхідно записати в дробовій частині 16-ричного числа,

щоб точність подання цього числа в десятковій системі числення була не

нижче 1/100.

A) 1; B) 2; C) 3; D) 4;.

13. Скільки байт необхідно для використання цілих чисел в діапазоні

(-127:127)?

A) 1; B) 2; C) 3; D) 4;

14. Визначити кількість байт, що необхідно для запису числа 212.

A) 1; B) 2; C) 3; D) 4;

15. Спростити вираз у = a b a b

A) a; B) a ; C) b ; D) b a ;

16. Виконати перетворення числа С3,4 з 16-ричної системи числення в

десяткову.

17. Виконати перетворення числа ЕА4,57 з 16-ричної системи числення у

вісімкову.

18. Виконати до

давання чисел у двійковій системі числення

10 0110 1111+01 1100 1001.

19. Спростити логічний вираз у = a abd ac

A) a bd ac; B) a abd c; C) a bd c; D) abd ac;

8. Методи навчання

Виконання лабораторних робіт з використанням наочних технічних

засобів навчання у вигляді систем моделювання за допомогою інженерних

пакетів проектування цифрових пристроїв; виконання індивідуальних

навчально-дослідних завдань.

9. Форми контролю

Систематичний контроль за самостійною роботою студентів і якістю

засвоєння ними поточного навчального матеріалу:

- на лабораторних роботах шляхом перевірки підготовки до виконання

роботи;

- роботу над індивідуальними завданнями по лабораторним роботам;

- вивчення літератури, що рекомендувалася, та конспекту лекцій;

- оформлення звітів по лабораторним роботам.

Поточний контроль знань студентів проводиться:

- на лабораторних роботах оцінюється підготовка до роботи, обсяг її

виконання, результати захисту звіту;

- на лекційних заняттях виконується вибіркове опитування студентів;

- шляхом проведення модульних контролів знань студентів та

виставлення рейтингових оцінок знань студентів по усім видам занять.

10. Розподіл балів, які отримують студенти.

Оцінювання студента відбувається згідно положення «Про екзамени

та заліки у НУБіП України» від 20.02.2015р. протокол №6.

Оцінка

національна

Оцінка

ЄКTS Визначення оцінки ЄКТС

Рейтинг

студента, бали

Відмінно А ВІДМІННО – відмінне виконаннялише з

незначною кількістю помилок

90 - 100

Добре

В ДУЖЕ ДОБРЕ – вище середнього рівня

з кількома помилками

82 -89

С

ДОБРЕ – в загальному правильна

робота з певною кількістю грубих

помилок

74 -81

Задовільно

D ЗАДОВІЛЬНО – непогано, але зі

значною кількістю недоліків

64 - 73

Е ДОСТАТНЬО – виконання задовольняє

мінімальні критерії

60 - 63

Незадовільно

FX

НЕЗАДОВІЛЬНО – потрібно

працювати перед тим, як отримати

залік(позитивну оцінку)

35 - 59

F НЕЗАДОВІЛЬНО – необхідна серйозна

подальша робота

01 - 34

11. Методичне забезпечення

1. Методичні вказівки до самостійної роботи студентів з курсу

"Комп’ютерна логіка ". - Донецьк, ДонНТУ, 2012.

2. Методичні вказівки до лабораторних робіт з курсу "Комп’ютерна

логіка". - Донецьк, ДонНТУ, 2012.

12. Рекомендована література

основна:

1. Жабін В.І., Жуков І.А., Климено І.А., Ткаченко В.В. Прикладна теорія

цифрових автоматів. Навчальний посібник. Київ, Національний авіаційний

університет, 2007р., 363с.

допоміжна: 1. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Справочник., М, КубК, 1997,

608с.

2. Логические ИС КР1533, КР1554, ч.1, М, КубК, 1993, 256с.

3. Логические ИС КР1533, КР1554, ч.2, М, КубК, 1993, 248с.

4. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы.- М.:Радио и связь, 1991г., 352с.

5. Семенец.В.В., Хаханова И.В., Хаханов В.И. Проектирование цифровых систем с

использованием языка VHDL:Учебное пособие–Харьков:ХНУРЭ,2003.–492с.

Інформаційні ресурси

1. http://www.inp.nsk.su/~kozak/ttl/ttlh00.htm.

2. www.toroid.ru/jkubSV.html

3. http://www.chipmaker.ru/files/file/11130/

4. http://radiolub.ru/page/populjarnye-cifrovye-mikroshemy-spravochnik

5. http://asvcorp.ru/tech/digit/index.html

6. http://www.libkruz.com/9-83/raznoe.html

13. Програма навчальної дисципліни

Змістовий модуль 1. Комп’ютерна логіка

Тема лекційних занять 1,2. Функції алгебри логіки. Основні закони

булевої алгебри. Мінімізація булевих функцій.

Закони алгебри логіки. Логічні функції. Форми представлення логічних

функцій. Таблиці істинності, діаграми Вейча, карти Карно, кубічне

представлення логічних функцій.

Тема лекційних занять 3,4. Синтез комбінаційних схем в заданому

базисі Отримання логічних функцій з таблиці істинності. ДНФ. КНФ.

Мінімізація логічних функцій за допомогою карт Карно. Перетворення

логічних функцій в базиси І-НІ, АБО-НІ з обмеження на кількість входів

логічних елементів. Реалізація логічних схем.

Тема лекційних занять 5,6. Абстрактний і структурний синтез

цифрових автоматів Цифрові автомати. Абстрактний і структурний рівні проектування

цифрових автоматів. Способи представлення цифрових автоматів: графічні

схеми алгоритмів (ГСА), лінійні схеми алгоритмів (ЛСА), графи

Структурний синтез цифрового автомату. Методика синтезу абстрактного

автомату.

Тема лекційних занять 7,8. Синтез керуючих пристроїв

Керуючі автомати з жорсткою логікою. Автомати Мілі і Мура.

Методика синтезу автоматів Мілі. Методика синтезу автоматів Мура. Ефект

гонок в автоматах. Антигоночне кодування станів автоматів. Розрахунок

системи синхронізації цифрових автоматів.

Змістовий модуль 2. Комп’ютерна арифметика

Тема лекційних занять 9,10. Представлення чисел в різних системах

числення. Представлення чисел в комп’ютері.

Системи числення. Представлення чисел в десятковій, двійковій,

вісімковій, шістнадцятковій системах числення. Взаємні перетворення чисес

з однієї системи числення в іншу. Представлення додатних і від’ємних чисел

в комп’ютерах. Представлення чисел з рухомою комою.

Тема лекційних занять 11-15. Виконання арифметичних операцій в

комп’ютері

Виконання операцій додавання і віднімання в комп’ютерах.

Використання додаткового і зворотного кодів в при виконанні операцій

додавання і віднімання. Визначення переповнення. Виконання операцій

множення і ділення. Прискорення операцій множення.

14. Структурно-логічна схема викладання дисципліни

Номер

змісто-

вого

модуля

Розділ

дисципліни

Теми лекцій

Тема

практичного

(лабораторного) заняття

Форма

контрол

ю знань

1 Комп’ютерна

логіка

Функції алгебри логіки.

Основні закони булевої

алгебри. Мінімізація

булевих функцій.

Л.р.№1. Мінімізація

логічних функцій

Захист

звітів з

л.р.

Синтез комбінаційних

схем в заданому базисі

Л.р.№2. Реалізація логічних

функцій в заданом базисі

Захист

звітів з

л.р.

Абстрактний і

структурний синтез

цифрових автоматів

Л.р.№3. Синтез і

дослідження автомату Мілі

Синтез керуючих

пристроїв

Л.р.№4. і дослідження

автомату Мура

2 Комп’ютерна

арифметика

Представлення чисел в

різних системах

числення. Представлення

чисел в комп’ютері.

Л.р.№5 Представлення

чисел в різних системах

числення.

Л.Р.№6 Представлення

чисел в комп’ютері.

Захист

звітів з

л.р.

Виконання

арифметичних операцій в

комп’ютері

Л.р.№7. Розробка ГСА

виконання додавання в

прямих кодах

Л.р.№8. Розробка і

дослідження пристрою

керування додаванням в

додаткових кодах.

Л.р.№9. Розробка ГСА

виконання додавання в

додаткових кодах

Л.р.№10. Розробка і

дослідження пристрою

керування додаванням в

додаткових кодах.

Захист

звітів з

л.р.

Робочу програму склали доц., к.т.н. Б.С.Гусєв