Návrh číslicových obvodů (INC) — zhodnocení

Nejpohodovější předmět letošního semestru, alespoň pro mě. Tento předmět zlehka navazuje na ITO z minulého semestru, avšak nezabývá se již samotnou podstatou elektrotechniky, ale je o úroveň výš a věnuje se logickým členům, nikoliv samotným drátům a odporům.

Ze začátku se probírají nejrůznější způsoby minimalizace logických výrazů, poté se zvolna přechází ke konstrukci logických členů a dalších jednotek z nich složených. Na závěr semestru se pak probírají samotné technologie stavby členů.

Přednášky

Přednášející se v průběhu semestru různě střídali, hlavně Ing. Tomáš Martínek Ph.D. a doc. Dr. Otto Fučík. Je až s podivem, že celá skupina lidí pohybující se okolo tohoto předmětu jsou od pohledu „pohodáři“ a zároveň velice kvalitní přednášející. To platí i pro doktorandy, kteří vedli numerické cvičení — s jednou malou výjimkou, kdy měl jedno cvičení jakýsi doktorand (ani se nepředstavil), který, zřejmě ze strachu, tiše kuňkal a pak se při počítání tak zamotal, že mu nepomohly ani pomocné papíry, kde měl vyřešené příklady.

Především přednášky docenta Fučíka byly skvělé — vysvětluje v souvislostech, což je způsob, který mi vyhovuje a navíc mi pomáhá lépe si ty věci pamatovat (díky propojení nových znalostí s těmi stávajícími). Dále dokáže látku podat velice srozumitelně a pokud vidí, že studenti se na něco tváří nechápavě či se někdo na něco zeptá, rád danou problematiku vysvětlí znovu (což zdaleka není pravidlem na ostatním přednáškách). Jako spousta kvalitních přednášejících, je i on nadšenec — má však v sobě jistou vyzrálost a nadhled, která ho odděluje od typu nadšenců jako je například Dr. Agent Smrčka — ohniví řečníci, kteří občas přes svojí horlivost nevidí na studijní možnosti studentů.

Po tříhodinovém bloku přednášek pak následovalo ještě numerické cvičení, kde doktorand před celou přednáškárnou počítal a vypracovával ukázkové příklady, které jsme měli předem vypracované v PDF, které nám bylo k dispozici — stačilo si ho tedy vytisknout a poté již společně se cvičícím doktorandem řešit nebo sledovat řešení příkladu. Tato cvičení mi hodně dala, byť jsem základy minimalizace logických výrazů získal na střední škole. Pokud už nechcete chodit na přednášky, na toto cvičení určitě zajděte.

Zkouška

Právě díky kvalitním přednášejícím, skvěle zpracovaným slidům, opoře a numerickým cvičením má příprava na půlsemestrálku i semestrálku spočívala ve znovu-vypočtení příkladů ze cvičení a pročtení slidů — víc nebylo třeba. Na půlsemestrálce byly očekávatelné věci — minimalizace pomocí Karnaughových map, numerická minimalizace, převést číslo do binárního kódu (jedničkového doplňkového a dvojkového doplňkového — pozor, je v tom rozdíl) a na závěr sestavit z čítačů modulo 10/8/6/2 „převaděč“ ze vstupní frekvence na danou výstupní (například z 6 kHz udělat signál o frekvenci 1 Hz).

Semestrální zkouška se poté nesla v podobném duchu, měli jsme například nakreslit logické schéma posuvného registru či zjistit, jaký logický prvek simuluje zadaný kód ve VHDL. Dále bylo třeba analyzovat časový diagram a z něj určit, který logický prvek či klopný obvod simuluje. Důležité je naučit se „tabulku přechodů“ pro všechno klopné obvody — abyste věděli, že pokud chcete například u J-K klopného obvodu nastavit výstup na logickou 1, musíte přivést logickou 1 na vstup J a logickou 0 na vstup K (pokud vám to v současné době nic neříká, nepropadejte panice — všechno vám řeknou a objasní).

Projekt

Dále byl v tomto předmětu jeden projekt a to naprogramovat přístupový terminál v jazyku VHDL pro FITkit. Pro ty, co VHDL neznají — jedná se o kompletně odlišný způsob programování, než je klasický „Céčkový“. Po zadání projektu se tedy většině z nás orosilo čelo — vypadal velice obtížně. Ale vyučující jsou si vědomi, že v tomto semestru ještě nejsme schopní se za pár dní naučit nový jazyk a stvořit v něm průměrně komplexní aplikaci. Proto nám to maximálně ulehčili — dali nám k dispozici kostru, která se starala o všechny „věci okolo“ (jako je například zobrazování textu na display, komunikace s periferiemi atp.).

Na nás tak bylo pouze zprovoznění FITkitu a naprogramování terminálu. V minulých letech bylo zprovoznění FITkitu pro studenty téměř noční můrou (bylo třeba instalovat mnohagigabytové knihovny pro překlad programu) — my jsme však dostali (zřejmě jako první) předpřipravený virtuální obraz, který obsahoval vše potřebné. Naše „práce“ tedy spočívala pouze ve stažení VirtualBoxu a dvou kliknutích (celý proces je navíc velice přehledně popsán na Wiki stránce FITkitu). Samotné programování spočívalo v „objevení“ jedné základní dvouřádkové konstrukce, jejíž variaci jste potom používali celou dobu. Celkově programování trvalo asi tak 30 minut i s odladěním a přečtením nových šokujících skandálů Ivety Bartošové na super.cz (A co na to Artur, nemá hlad?). Ještě bylo třeba vytvořit graf přechodů automatu (terminálu) — zde byl největší problém vměstnat celý graf na jednu A4. Někteří profesionálové dokonce nakreslili graf přechodů ručně na papír a ten potom naskenovali do PDF. Inu, kreativní řešení hodné moderních informatiků (KŘHMI). ;]

Tento předmět jsem si velice oblíbil, určitě z části, že mi šel jaksi „sám od sebe“. Pro mě osobně je tento předmět vzorem pro to, jak by měly vypadat ideální předměty na VŠ — kvalitní přednášející, dobře zpracované slidy, dobrá opora, užitečná cvičení, koncentrace na důležité věci, usnadnění projektu tím, že jsme se mohli soustředit pouze na samotný problém, nikoliv na věci okolo, a semestrálka zkoušející podstatné věci.

Zároveň doporučuji přečíst knihu Vzor v kameni – Daniel W. Hillis. Je napsána velice dobře a srozumitelně vám objasní principy fungování počítačů, včetně logických klopných obvodů (o čemž tento předmět je).

Studentů prospělo: 84,56%