Pázmány Péter Katolikus Egyetem | KIEMELT EGYETEM

Tantárgy adatlapja

Tárgy neve: FPGA-based Algorithm Design

Tárgy kódja: P-ITEEA-0014

Óraszám: N: 2/0/2, L: 0/0/0

Kreditérték: 5

Az oktatás nyelve: angol

Követelmény típus: Kollokvium

Felelős kar: ITK

Felelős szervezeti egység: Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai és Bionikai Kar

Tárgyfelelős oktató: Dr. Nagy Zoltán

Tárgyleírás:

Tantárgy neve:	FPGA-based Algorithm Design P-ITEEA-0014
Tárgyfelelős:	Nagy Zoltán
Tantárgy oktatója:	Nagy Zoltán
A tantárgy céljának rövid ismertetése:	A tantárgy célja digitális áramkörök VHDL-nyelven történő tervezési módszereinek bemutatása, komplex alkalmazások fejlesztése. A hallgatók gyakorlatot szerezhetnek digitális áramkörök VHDL-nyelven történő modellezésében. Regiszter transzfer szintű (RTL) leírást, szimulációt és az áramkörök FPGA-n történő megvalósítását, tesztelését, optimalizálását fedi le a tárgy.
Elsajátítandó elméleti ismeretanyag:	Bevezetés, a VHDL alapjai FPGA-k felépítése, a fejlesztőkörnyezet bemutatása Típusok Kifejezések, operátorok, szekvenciális utasítások Áramkörök strukturális leírása Áramkörök viselkedésbeli leírása Komplex rendszerek VHDL leírása Feloldó-függvények használata, reguláris struktúrák generálása VHDL leírások optimalizálása Modellezési feladatok: aszinkron/szinkron hálózatok tervezése és megvalósítása; adatutak tervezése és megvalósítása (pl: FIR szűrő)
Elsajátítandó gyakorlati ismeretanyag:	AMD Vivado FPGA-s fejlesztőszoftver használatának elsajátítása Egyszerű I/O egységek tervezése (UART, SPI, I2C) Tesztelés cocotb keretrendszerben Statikus időzítési analízis Áramkör optimalizáció, órajelfrekvencia, felületigény, disszipáció paraméterek figyelembe vételével
A 2-4 legfontosabb kötelező irodalom felsorolása bibliográfiai adatokkal (szerző, cím, kiadás adatai, (esetleg oldalak), ISBN):	Vivado Design Suite Documentation. [Online]. San Jose, CA, USA: AMD, 2026. P. J. Ashenden, The VHDL Cookbook. Adelaide, Australia: Department of Computer Science, University of Adelaide, 1990.
A 2-4 legfontosabb ajánlott felsorolása bibliográfiai adatokkal (szerző, cím, kiadás adatai, (esetleg oldalak), ISBN):	P. J. Ashenden, The Designer's Guide to VHDL, 3. kiad. Waltham, MA, USA: Morgan Kaufmann, 2008. ISBN: 978-0-12-088785-9. P. P. Chu, RTL Hardware Design Using VHDL: Coding for Efficiency, Portability, and Scalability. Hoboken, NJ, USA: Wiley-Interscience, 2006. ISBN: 978-0-471-72092-8. S. Hauck és A. DeHon (szerk.), Reconfigurable Computing: The Theory and Practice of FPGA-Based Computation. Waltham, MA, USA: Morgan Kaufmann, 2007. ISBN: 978-0-12-370522-8.
Elmélet-gyakorlat aránya:	Elméleti óra óraszáma: 2 Gyakorlati óra és labor óra óraszáma: 0 + 2
Az alkalmazott oktatási módszerek:	Vetített előafádások, probléma alapú laborgyakorlatok aktuális FPGA hardvereken implementálva és tesztelve.
Az értékelés módja:	Kollokvium
Az értékelés kritériuma:	Az értékelés alapja az írásbeli vizsga a félév végén. A vizsga kiváltható választott projekt implementálásával és bemutatásával.
Miként járul hozzá a tantárgy a KKK-ban megjelölt kompetenciaelemek megszerzéséhez:	Mérnökinformatikus alapképzés: A tantárgy fejleszti a mérnökinformatikus képzéshez szükséges digitális rendszerszemléletet, hardverleíró nyelvi és FPGA-alapú fejlesztési kompetenciákat. A hallgatók képessé válnak RTL-szintű modellek készítésére, digitális áramkörök szimulációjára, FPGA-n történő megvalósítására, tesztelésére és optimalizálására, ami közvetlenül támogatja a hardverközeli algortimusmegvalósítást és beágyazott rendszerek fejlesztését. Molekuláris bionika mérnöki alapképzés: A tantárgy fejleszti a molekuláris bionika mérnöki képzéshez szükséges digitális hardvertervezési és modellalapú fejlesztési kompetenciákat. A hallgatók megismerik a VHDL-alapú digitális áramkörtervezést, az FPGA-n történő megvalósítást, tesztelést és optimalizálást, ami korszerű hardverközeli számítási és jelfeldolgozási megoldások alapja lehet.

A tárgy az alábbi képzéseken vehető fel


mérnökinformatikus	IANI-MI	alapképzés (BA/BSc/BProf)	Nappali	magyar	7 félév	ITK
molekuláris bionika mérnöki	IANI-MB	alapképzés (BA/BSc/BProf)	Nappali	magyar	7 félév	ITK