Código: | EEC0006 | Sigla: | LSDI |
Áreas Científicas | |
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Classificação | Área Científica |
OFICIAL | Electrónica e Sistemas Digitais |
Ativa? | Sim |
Unidade Responsável: | Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores |
Curso/CE Responsável: | Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores |
Sigla | Nº de Estudantes | Plano de Estudos | Anos Curriculares | Créditos UCN | Créditos ECTS | Horas de Contacto | Horas Totais |
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MIEEC | 306 | Plano de estudos oficial | 1 | - | 7,5 | 70 | 202,5 |
A unidade curricular tem três objetivos fundamentais: 1) explicar os fundamentos teóricos e aspetos práticos da análise e síntese de sistemas digitais (combinacionais e sequenciais); 2) proporcionar uma introdução ao projeto de sistemas digitais utilizando linguagens de descrição de hardware e ferramentas computacionais para especificação, simulação e síntese, e 3) introduzir os conceitos fundamentais associados à organização interna e funcionamento de microprocessadores e à sua programação em linguagem assembly.
Após ter concluído com sucesso a unidade curricular Laboratório de Sistemas Digitais, os estudantes deverão ser capazes de:
• Usar diferentes bases (decimal, binária, octal e hexadecimal) para a representação e manipulação de números inteiros e fracionários, com e sem sinal, e realizar operações de adição e subtração nessas bases.
• A partir de descrições informais de funções combinacionais, obter representações na forma de tabelas de verdade, expressões lógicas, somas de termos mínimos (minterms) ou produtos de termos máximos (maxterms), e efetuar transformações que permitam reduzir a sua complexidade e simplificar os circuitos que as implementam.
• Analisar e projetar circuitos simples com blocos digitais combinacionais básicos, tais como portas lógicas, multiplexadores, descodificadores, somadores e comparadores.
• Compreender o funcionamento de dispositivos digitais bi-estáveis (flip-flops) e a sua utilização na realização de circuitos sequenciais síncronos.
• A partir de descrições informais do funcionamento pretendido, obter representações de máquinas de estado finitos (FSM), tais como tabelas de estados e diagramas de transição de estados.
• Analisar e projectar circuitos sequenciais simples baseados em flip-flops, registos, contadores e registos de deslocamento.
• Compreender a organização e o funcionamento do percurso de dados de um microprocessador simples (ALU, registos, multiplexadores e barramentos) e da sua unidade de controlo (descodificação de instruções e sequenciação).
• Desenvolver e analisar programas simples em linguagem assembly envolvendo operações aritméticas e lógicas, testes e saltos.
• Construir e analisar programas modulares e estruturados com subrotinas.
• Interpretar e descrever a estrutura de um sistema digital usando uma linguagem de descrição de hardware (Verilog) tirando partido dos conceitos de modularidade e hierarquia.
• Utilizar ferramentas de software de captura esquemática, simulação e síntese (Xilinx ISE e ModelSim) para a implementação de circuitos digitais em lógica programável (FPGAs).
Nas aulas da unidade curricular é esperado que os estudantes desenvolvam capacidades de comunicação, oral e escrita, bem como aptidões pessoais e interpessoais de trabalho.
• Sistemas de numeração e representação de números inteiros e fracionários. Aritmética binária.
• Álgebra de Boole: aplicação à simplificação de expressões lógicas. Análise e síntese de circuitos combinacionais utilizando portas lógicas e blocos funcionais mais complexos (multiplexadores, descodificadores e comparadores).
• Dispositivos digitais bi-estáveis (flip-flops) e sua utilização na realização de circuitos sequenciais síncronos e máquinas de estados. Análise e síntese de máquinas de estados utilizando contadores e registos de deslocamento.
• Descrição estrutural e simulação de circuitos digitais utilizando a linguagem de descrição de hardware Verilog.
• Introdução à arquitetura de microprocessadores e identificação dos principais blocos constituintes. Unidades de descodificação, controlo, operação e encaminhamento de dados. Modelo de execução de programas residentes em memória.
• Programação em linguagem assembly: principais instruções. Subrotinas e programação estruturada.
• Breve referência aos constituintes fundamentais de um sistema baseado num microprocessador e às características principais das tecnologias de realização física de circuitos integrados digitais.
Os conceitos e fundamentos sobre os vários conteúdos do programa da unidade curricular são expostos nas aulas teóricas (T). As aulas teórico-práticas (TP) complementam a função das aulas T com exemplos ilustrativos e resolução de exercícios. Nas aulas práticas laboratoriais (PL) são realizados trabalhos experimentais que introduzem técnicas de análise e projeto de sistemas digitais recorrendo a ferramentas computacionais de desenvolvimento.
Designação | Peso (%) |
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Teste | 100,00 |
Total: | 100,00 |
Designação | Tempo (Horas) |
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Estudo autónomo | 115,00 |
Frequência das aulas | 65,00 |
Trabalho laboratorial | 22,50 |
Total: | 202,50 |
Para obter frequência, o estudante não pode exceder o número limite de faltas, correspondente a 25% das aulas PL previstas, isto é, não pode exceder 3 faltas.
Todos os estudantes, tenham ou não obtido aprovação depois da realização das quatro provas, podem realizar duas provas extra: uma, no Moodle, incidindo sobre a parte laboratorial e outra, escrita, incidindo sobre a matéria das aulas T e TP. A classificação obtida na primeira (F), se superior, substitui a media de F1 e F2 na fórmula de cálculo da classificação final. A classificação da segunda (T), se superior, substitui a média de T1 e T2. Os estudantes poderão realizar uma ou ambas as provas.
Estudantes que tenham faltado a alguma(s) das quatro componentes de avaliação (F1, F2, T1 ou T2), e que tenham submetido justificação aceite pela Direção do MIEEC, poderão realizar uma ou ambas as provas extra. As suas classificações (F e T) serão utilizadas no cálculo da classificação final da forma referida acima.
Exames para melhoria de classificação final podem ser realizados só no ano letivo seguinte. Abrangem toda a matéria abordada e a nova classificação não tem em consideração provas realizadas em anos anteriores. Os estudantes que pretendam melhorar a classificação devem apresentar requerimento junto dos Serviços Académicos, respeitando os prazos estabelecidos por estes.
A melhoria de classificação envolve a realização das duas provas extra referidas na secção relativa a Provas e Trabalhos Especiais. A nova nota final será calculada como a média de F e T, e substitui a nota anterior se for mais elevada.
Notas:
• A inscrição em turmas é obrigatória para qualquer estudante que não tenha obtido frequência num ano letivo anterior.
• Não se devem inscrever em turmas os estudantes que tenham obtido frequência em ano letivo anterior e não tenham obtido aprovação. Estes estudantes podem realizar todas as provas, mesmo sem estarem inscritos em turmas. Se pretenderem voltar a realizar os trabalhos laboratoriais poderão fazê-lo fora do horário normal das aulas, com o apoio dos respetivos docentes e dos técnicos de laboratório.
• Os estudantes que, apesar de estarem dispensados de se inscreverem numa turma escolham ainda assim fazê-lo, ficam sujeitos ao regime de faltas e perdem o estatuto de frequência obtido em ano letivo anterior.
Os docentes responsáveis por esta unidade curricular estão disponíveis nos horários das aulas T e TP, ou por marcação (e-mail):
- Prof. José Silva Matos (JSM), jsm@fe.up.pt, gabinete I235;
- Prof. António José Araújo (AJA), aja@fe.up.pt, gabinete I236.