Кафедра проектирования и технологии радиоэлектронных средств

Кафедра проектирования и технологии радиоэлектронных средств

 

 

Утверждаю Проректор по учебно-методической работе Т.П. Петухова ^(подпись, расшифровка подписи) “____”______________2011 г

 

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ»

 

Направление подготовки

050100.62 Педагогическое образование

^{(код и наименование направления подготовки)}

 

Профиль подготовки

Информатика

 

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

 

 

Форма обучения

Очная

 

 

Оренбург 2011

Рецензент

Доктор технических наук, профессор Соловьев Н.А.

 

 

Рабочая программа дисциплины «Основы микроэлектроники» /сост. Е.А.Корнев – Оренбург: ГОУ ОГУ, 2011. - 19 с.

 

 

Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины по выбору базовой части профессионального цикла студентам очной формы обучения по направлению подготовки Педагогическое образование во 2 семестре.

Рабочая программа составлена с учетом Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 050100.62Педагогическое образование, утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 22 декабря 2009 г. № 788.

 

Составитель ____________________ Е.А.Корнев

30.11.2011 г. ^{(подпись)}

 

	ãКорнев Е.А., 2011
	ã ФГБОУ ОГУ, 2011

Содержание

1 Цели и задачи освоения дисциплины……………………………………….........4

2 Место дисциплины в структуре ООП ВПО.......…………………………………4

3 Требования к результатам освоения содержания дисциплины........................... 5

4 Содержание и структура дисциплины (модуля)....………………………………6

4.1 Содержание разделов дисциплины......................................................................... 6

4.2 Структура дисциплины.............................................................................................8

4.3 Лабораторные работы……………………………………………………………...9

4.4 Самостоятельное изучение разделов дисциплины…………….…………………9

5 Образовательные технологии...................................................................................10

5.1 Интерактивные образовательные технологии, используемые в аудиторных

занятиях…………………………………………………………………………….…...10

6 Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и

промежуточной аттестации............................................................................................10

6.1 Образцы тестов для проведения текущего контроля.……………………….…...10

6.2 Перечень контрольных вопросов………….……………………………………... 13

7 Учебно-методическое обеспечение дисциплины (модуля)...................................15

7.1 Основная литература………………….....................................................................15

7.2 Дополнительная литература……………………………………………………….15

7.3 Периодические издания.....………………………………………………………..16

7.4 Интернет-ресурсы..................................................................................................... 16

7.5 Методические указания к лабораторным занятиям ……………………….........17

7.6 Программное обеспечение современных информационно-коммуникационных технологий.......................................................................................................................17

8 Материально-техническое обеспечение дисциплины……………………...........17

Лист согласования рабочей программы дисциплины…..………………….........18

Дополнения и изменения в рабочей программе дисциплины …………….........19

 

 

1 Цели и задачи освоения дисциплины

 

Цель лекционного курса: дать целостное представление о физических основах, архитектуре, организации и функционировании полупроводниковых микроэлектронных устройств, сфер их применения и роли в научно-техническом и социальном развитии общества.

Цель лабораторного курса: с помощью учебных лабораторных стендов цифровой микроэлектроники изучить устройство и основыфункционирования микроэлектронных узлов и устройств ЭВМ.

Задачи:

1) теоретический компонент:

· получить базовые представленияо сфере проблем и современном состоянии развития микроэлектроники;

· изучить различные подходы к классификации микроэлектронных устройств;

· иметь представление о физических основах полупроводниковой микроэлектроники и основных технологических процессах изготовления интегральных схем;

· изучить назначение, состав и устройство, принципы функционирования основных полупроводниковых элементов микроэлектроники: диодов, биполярных и полевых транзисторов,

2) познавательный компонент:

· знать состав, назначение, принципы построения и функционирования цифровых интегральных микросхем различной степени интеграции;

· знать принципы построения арифметико-логических и запоминающих устройств микропроцессорных систем;

· изучить учебную модель микропроцессора как микроэлектронной основы современных ЭВМ;

3) практический компонент:

· получить навыки работы с лабораторными стендами для изучения состава и алгоритмов работы, параметров и характеристик цифровых микроэлектронных устройств средней степени интеграции.

 

2 Место дисциплины в структуре ООП ВПО

 

Дисциплина относится к дисциплинам по выбору базовой части учебного цикла – Б3 Профессиональный цикл.

Освоение курса базируется на дисциплинах школьного курса: физика, математика, информатика.

Содержание данной дисциплины является опорой для освоения таких дисциплин как:

– Б2.1.1: базовой части естественнонаучного цикла «Информационные технологии»;

– Б3.2.4: вариативной части профессионального цикла «Архитектура компьютера».

– Б3.2.14: вариативной части профессионального цикла «Информационные системы».

 

3 Требования к результатам освоения содержания дисциплины

 

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО и ООП ВПО по данному направлению подготовки:

а) общекультурных (ОК):

ОК-1: владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения;

ОК-6: способен логически верно устную и письменную речь;

ОК-7: готов к взаимодействию с коллегами, к работе в коллективе;

ОК-9: способен работать с информацией в глобальных компьютерных сетях;

ОК-16: способен использовать навыки публичной речи, ведения дискуссии и полемики

б) профессиональных (ПК):

ОПК-1: осознает социальную значимость своей будущей профессии, обладает мотивацией к осуществлению профессиональной деятельности;

ОПК-4: способен нести ответственность за результаты своей профессиональной деятельности;

В-8: способен проводить сбор, анализ научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по тематике исследования;

В-24: готов планировать экспериментальные исследования;

В-66: способен к самообразованию на протяжении всей профессиональной жизни;

В-74: готов применять знания и навыки управления информацией;

В-76: способен осуществлять сбор, анализ и обработку данных, необходимых для решения поставленных задач;

В-78: способен работать с информацией из различных источников;

В-79: способен к организованному подходу к освоению и приобретению новых навыков и компетенций.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Иметь представление:

· об истории развития и современном состоянии микроэлектронных средств;

· о месте дисциплины в ряду естественнонаучных и прикладных дисциплин;

· о возможностях использования микроэлектронных средств в науке, технике, производстве, медицине, образовании.

Знать:

· основную терминологию, определения и понятия микроэлектроники;

· физические основы полупроводниковой микроэлектроники;

· основные технологические особенности производства интегральных схем;

· архитектуру, организацию и функционирование основных цифровых микроэлектронных элементов и устройств,

· архитектуру, организацию и функционирование процессоров в микроэлектронном исполнении;

Владеть:

· навыками оформления рабочей технической документации;

· методиками измерения параметров и характеристик цифровых микроэлектронных узлов.

Приобрести опыт:

· использования инструментальных измерительных средств;

· сборки, монтажа и тестирования на лабораторных стендах основных цифровой электроники в микроисполнении.

 

4 Содержание и структура дисциплины

4.1 Содержание разделов дисциплины

 

Таблица 1 - Содержание разделов дисциплины

№ раздела	Наименование раздела	Содержание раздела	Форма текущего контроля
	Введение в курс «Основы микроэлектроники» техники».	Предмет, задачи и структура курса. Основные понятия и терминология; этапы развития микроэлектронной техники; современный уровень развития микроэлектроники, перспективы и тенденции развития. Задачи микроэлектроники и классификация интегральных микросхем (ИМС).	Опрос
	Физические основы полупроводниковой микроэлектроники.	Полупроводниковые материалы и их свойства. Элементы зонной теории, физические процессы в собственных и примесных полупроводниках. Физические процессы на контактах полупроводник-полупроводник, полупроводник-металл. Принцип действия электронно-дырочного перехода в прямом и обратном включении.	Опрос. Проверка лаб. работ. Тестирование.
	Основные элементы микроэлектроники	Понятие об интегральных микросхемах. Чипы. Активные и пассивные элементы ИМС: диоды, биполярные n-p-n и p-n-p транзисторы, составной транзистор, биполярный транзистор с диодом Шоттки, МОП-транзисторы с индуцированным и встроенным каналами, полевой транзистор с управляющим переходом, резисторы и конденсаторы. Методы изоляции элементов ИМС.	Проверка лабораторных работ. Рубежный контроль
	Принципы построения микроэлектронных приборов и устройств	Общие сведения о ключевых схемах. Основные принципы реализации логических функций И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ. Логические элементы на базе биполярных транзисторных структур. Элементы TTЛ, TTЛШ и EСЛ типов. Логические элементы на базе КМДП и n-МДП структурах. Дешифраторы, шифраторы, мультиплексоры: классификация, область применения, схемотехнические решения. Сумматоры, вычитатели, умножители и делители, компараторы: обозначение, классификация, область применения, схемотехнические решения. Функциональная классификация триггеров. Асинхронный и синхронный R-S - триггеры. D-триггеры. Триггеры D-V-типа. J-K-триггеры. Регистры. Счётчики.	Опрос. Тестирование.
	Основные сведения о запоминающих устройствах	Элементы памяти, Структурные схемы и алгоритмы работы оперативных, сверхоперативных и постоянных запоминающих устройствах.	Опрос
	Основные сведения, структурная схема и алгоритм работы микропроцессорного устройства.	Структура и функционирование процессора. Арифметико-логическое устройство. Устройство управления. Регистры. Кэш-память. Организация и распределение памяти компьютера. Работа микропроцессора в различных режимах. CISC и RISC-процессоры. Суперскалярные и параллельные процессоры. Сравнительный анализ современных архитектур процессоров.	Опрос

4.2 Структура дисциплины

 

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы (108 часов)

 

Таблица 2 – Структура дисциплины

Вид работы	Трудоемкость, часов
2 семестр	Всего
Общая трудоемкость
Аудиторная работа:
Лекции (Л)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа:
Самостоятельное изучение разделов
Самоподготовка (проработка и повторение лекционного материала и материала учебников и учебных пособий, подготовка практическим занятиям, рубежному контролю и т.д.).
Подготовка и сдача экзамена
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)	Экзамен	Экзамен

 

Таблица 3 - Разделы дисциплины, изучаемые в семестре

№	Наименование разделов	Количество часов	Внеаудиторная работа СР
Всего	Аудиторная работа
Л	ЛР
	Введение в курс «Основы микроэлектроники» техники».			-
	Физические основы полупроводниковой микроэлектроники .			-
	Основные элементы микроэлектроники
	Принципы построения микроэлектронных узлов и устройств
	Основные сведения о запоминающих устройствах
	Основные сведения, структурная схема и алгоритм работы микропроцессорного устройства			-
	Итого

Лабораторные работы

Таблица 4- Лабораторные работы

№ ЛР	№ раздела	Наименование лабораторных работ	Кол-во часов
		Вводное занятие. Изучение правил техники электрической безопасности и пожарной безопасности при работе с лабораторными стендами и измерительными приборами. Изучение универсального лабораторного стенда, измерительных приборов и правил работы с ними. Изучение условно-графических обозначений и конструктивно-технологического исполнения интегральных схем. Работа со справочниками на интегральные микросхемы.
	2,3	Базовые логические элементы.Изучение схемных вариантов и алгоритмов функционирования логических элементов на лабораторном стенде
	5,6	Комбинационных схемы. Освоение схемных вариантов и алгоритмов функционирования комбинационных схем элементов на лабораторном стенде.
	4,6	Триггерные устройства. Освоение схемных вариантов и алгоритмов функционирования триггерных устройств на лабораторном стенде.
		Арифметико-логические устройства. Изучение принципа действия простого АЛУ на лабораторном стенде.
Итого

4.4 Самостоятельное изучение разделов дисциплины

 

Таблица 5 - Самостоятельное изучение разделов дисциплины

№ раздела	Вопросы, выносимые на самостоятельное изучение	Количество часов
	Сферы применения микроэлектронных систем. Социальные последствия микроминиатюризации электронных средств.
	Состав, функциональная схема, алгоритм функционирования арифметико-логического устройства
	Современные типы флэш – памяти и области ее применения. Внешняя память типа DVD -R, DVD-ROM, DVD-RAM, CD-DVD.
5,6	Программистская модель микропроцессора Intel i86.Основные команды и директивы микропроцессора Intel i86.
	Многоядерные микропроцессоры: обзор современных направлений и производителей. Суперкомпьютеры: описание, применение, перспективы развития Энергосберегающие компьютеры – актуальное направление развитие микропроцессорной техники
	Всего

Образовательные технологии

5.1 Интерактивные образовательные технологии, используемые в аудиторных занятиях

Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, должен составлять не менее 70 процентов от всего объема аудиторных занятий.

 

Таблица 6 - Интерактивные образовательные технологии, используемые в аудиторных занятиях

Семестр	Вид занятия (Л, ПР, ЛР)	Используемые интерактивные образовательные технологии	Количество часов
	Л	1.Чтение лекций с использованием мультимедийного оборудования; 2.Активная учебная лекция; 3. Лекция-визуализация;
ЛБ	Тестирование и анализ алгоритма функционирования микроэлектронных устройств с помощью ПП Work Bench для проверки результатов лабораторной работы на стендах
Итого:

Новиков Ю.В. Основы микропроцессорной техники / Ю.В. Новиков, П.К. Скоробогатов - М.: ИНТУИТ.РУ. «Интернет-Университет Информационных технологий», 2006.-440с.

 

7.2 Дополнительная литература

1. Бурькова Е.В. Освоение микропроцессорной техники в формировании информационной компетентности студентов университета: учебное пособие / Е.В. Бурькова – Челябинск: Изд-во Южно-Уральского отделения РАО, 2005. – 209 с.

2. Цилькер Б.Я. Организация ЭВМ и систем: учебник для вузов. / Б.Я. Цилькер, С.А. Орлов – СПб.: Питер, 2006. – 668 с.

3. Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Том I / М. Предко - М.: Постмаркет, 2001. - 416 с.

Интернет-ресурсы

http://dozen.mephi.ru:8100/study/mk51/archit/memory.htm

http://vt-osu.ru/blog/?cat=13

http://www.microchip.com

http://avr.ru/docs/d-sheet

http://www.officemart.ru/servers/organization

http://www.soel.ru/about/for_authors.aspx

ЛИСТ

Кафедра проектирования и технологии радиоэлектронных средств

 

 

Утверждаю Проректор по учебно-методической работе Т.П. Петухова ^(подпись, расшифровка подписи) “____”______________2011 г

 

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ»

 

Направление подготовки

050100.62 Педагогическое образование

^{(код и наименование направления подготовки)}

 

Профиль подготовки

Информатика

 

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

 

 

Форма обучения

Очная

 

 

Оренбург 2011

Рецензент