הקורס נועד להכרת יסודות של מדעי המחשב והקניית כלים בסיסיים להמשך הלימודים בתחום הנדסת תוכנה.

הקורס עוסק בנושאים הבאים: היסטוריה של תחום המחשוב, אתיקה ואחריות חברתית, מבנה המחשב ומערכות הפעלה, גישה אלגוריתמית לפתרון בעיות, ממשק אדם–מחשב, סקירת פרדיגמות תכנות, שפת התכנות הפרוצדורלית ) C ( , ייצוג ואבטחת מידע במחשב, יסודות של מבני נתונים, פיתוח ובדיקת תוכניות בסביבת פיתוח אינטגרטיבית.

המספרים הממשיים. פונקציה ממשית של משתנה ממשי יחיד: גבולות ורציפות, רציפות על קטע סגור, פונקציות מונוטוניות ופונקציות הפוכות. גזירות והמשפטים היסודיים של החשבון הדיפרנציאלי. משפט טיילור, כלל לופיטל, חקירת פונקציה. פונקציה קדומה ושיטות אינטגרציה – אינטגרל מסוים ותכונותיו, פונקציות אינטגרביליות, משפטים יסודיים של החשבון האינטגרלי, אינטגרל מוכלל, סדרות וטורים אינסופיים של מספרים ממשיים, טורי חזקות.

שדות, מספרים מרוכבים, וקטורים ב-R³. מערכות משוואות ליניאריות, מטריצות, שיטת החילוץ, מטריצה הפיכה, דטרמיננטים. מרחבים ליניאריים, בסיס, מימד. טרנספורמציות ליניאריות, ייצוג ע"י מטריצות, דמיון. ערכים עצמיים, לכסון, משפט קיילי המילטון. מרחבי מכפלה פנימית, תהליך גראם–שמידט. טרנספורמציות הרמיטיות ואוניטריות, מטריצות סימטריות.

וקטורים, קינמטיקה; חוקי ניוטון, תנועה בתווך צמיג, מערכות ייחוס ומערכות מואצות; עבודה ואנרגיה, אנרגיה פוטנציאלית במערכות כלליות; תנע קווי ושימורו, מרכז–המסה, מערכות מרובות גופים, תנע זוויתי ושימורו, מכניקה של גופים קשיחים; תנועה הרמונית ותנודות.

וקטורים, מכפלה סקלרית ווקטורית. גיאומטריה במרחב, תכונות יסודיות של פונקציות ממשיות של כמה משתנים, חקירת פונקציות של כמה משתנים. פונקציות סתומות. אינטגרלים מרובים ותכונות יסודיות. שיטות אינטגרציה ונוסחת החלפת המשתנים באינטגרלים מרובים, אנליזה וקטורית, אינטגרלים קוויים ואינטגרלים משטחיים מהסוגים השונים. נוסחאות גרין, סטוקס והדיברגנס. שימושים בגיאומטריה ובפיסיקה.

משוואות מסדר ראשון: ליניאריות, משוואות ניתנות להפרדה, משוואות מדויקות, גורם אינטגרציה, משוואות הומוגניות, משפחות אורתוגונאליות. משפט קיום ויחידות. משוואות ליניאריות מסדר N: משוואות הומוגניות ואי הומוגניות. מערכות של משוואות דיפרנציאליות. התרת משוואות ע"י טורי חזקות, משוואת בסל.

חשמל : מטענים וכוחות חשמליים; השדה החשמלי, דיפול חשמלי, חוק גאוס; אנרגיה אלקטרוסטאטית ופוטנציאל חשמלי; מוליכים בש.מ. אלקטרוסטאטי, קיבול בריק ובחומרים דיאלקטריים; זרם והתנגדות, חוק אוהם; כא"מ ומעגלים חשמליים, חוקי קירכהוף, מעגלי RC. מגנטיות : מטענים בשדה מגנטי, כוח לורנץ, הכוח הפועל על זרם, דיפול מגנטי; שדה של תיל נושא זרם, חוק אמפר, חוק ביו–סבר; חוק גאוס לשדה מגנטי. השראה מגנטית: חוק פרדיי, חוק לנץ, מעגלי RL. משוואות מקסוול:  זרם העתק, משוואות מקסוול אינטגרליות  ודיפרנציאליות.

ביקושוהיצע: שווי המשקל בשוק, מדיניות הממשלה בתחום המיקרו. פונקציות העלויות ועקומת ההיצע. מונופול ותחרות בלתי משוכללת. המשק הלאומי: החשבונות הלאומיים. קביעת התוצר המקומי במשק. שער הריבית והשפעתו על ההשקעה. הביקוש לכסף. הבנקים המסחריים, הבנק המרכזי והיצע הכסף. שווי משקל בשוק הכסף. מדיניות הממשלה בתחום המאקרו והשפעתה על התוצר, שער הריבית ושער האינפלציה. בחירה בין חלופות הנדסיות.

מושגי יסוד: אטום, מולקולה, נוסחה כימית, משוואה כימית, סטוכיומטריה, מושג המול, מבנה האטום, ספקטרום בליעה ופליטה, מודל בוהר, אורביטלים אטומיים, המערכת המחזורית ותכונותיה.סוגי הקשרים בין האטומים, מבנה גבישי. נקודה, כיוון ומישור בסריג, פגמים לסוגיהם, מערכות החלקה, עקומות מאמץ מעוות הנדסית ואמיתית, מאמץ הכניעה, הקשיית מעוותים, התארכות, האנרגיה האלסטית והפלסטית, השפעת הטמפרטורה, דיאגרמת פאזות, חומרים קרמיים, פולימריים, חומרים מרוכבים.

מבוא למודלים ספרתיים (רמות לוגיות, תיזמון, הזנה). ייצוג מספרים וצפנים, אלגברת מיתוג. שיטות מינימיזציה וכיסויים. סינתזה של מערכות צירופיות באמצעות אבני בניין בסיסיות, מבנים מודולריים. סדרות ומצבים (התקני זיכרון, מטה/סטביליות וסינכרון). מכונת עקיבה (Moore, Mealy). סינתזה של מצבים. שילוב וסינכרון מערכות. נלמד בשפה האנגלית

סווג מערכות. מעגלים שקולים, ניסוח מודלים מתמטיים. ניתוח מערכת רציפה במישור הזמן: תגובה לתנאי התחלה, תגובה להלם, קונבולוציה כתגובה לעירור שרירותי. ניתוח מערכת סדר ראשון ושני. התמרת לפלס חד–צדדית ושימושיה. פונקצית תמסורת, קטבים ואפסים במישור המרוכב. תיאור מערכת במרחב המצב ופתרונן בתחום הזמן והתדר. משפט מייסון. תגובת תדר לערור סינוסואידלי, דיאגרמות בודה. מערכות בדידות: משוואות הפרש ופתרונן במישור הזמן, תגובה לתנאי התחלה ומשפט הקונבולוציה הבדידה. התמרת Z חד–צדדית ושימושיה, פונקצית התמסורת הבדידה. תיאור מערכת בדידה במרחב מצבים, פתרון משוואות מצב בדידות.

מעגלים ואלמנטים מקובצים. חוקי קירכהוף. שקול תבנין ונורטון. חיבור טורי ומקבילי. מקורות ואלמנטים לא ליניאריים. ניתוח אות קטן. ניתוח תגובות מעגלים מסדר ראשון. תגובות ZIR ו– ZSR. מעגלים מסדר שני וגבוה. מבוא למערכות לינאריות קבועות בזמן. קונבולוציה. פאזורים. מעגלים במצב סינוסי מתמיד. מעגלי תהודה. אלמנטים מצומדים: סלילים ומקורות מבוקרים, שנאים. תורת הגרפים ותיאוריית טלגאן. ניתוח מעגלים על פי צמתים ועל פי חוגים. תכנת מחשב לניתוח מעגלים.

אור וגלים : התופעה הגלית, פונקצית הגל, גלים במיתר; צירוף גלים, גלים עומדים, פעימות; אפקט דופלר; גלים אלקטרומגנטיים, הספקטרום האלקטרומגנטי, אנרגיה ותנע של קרינה אלקטרומגנטית, קיטוב; גלים אלקטרומגנטיים בתווך שאינו ריק, יסודות האופטיקה הגיאומטרית, החזרה ושבירה; עקרון הויחנס, התאבכות, ניסוי יאנג, עקיפה. תורת היחסות : רקע היסטורי, עקרונות תורת היחסות; טרנספורמציית לורנץ, התארכות הזמן, התכווצות לורנץ–פיצג'רלד, זמן עצמי; תנע ואנרגיה יחסותיים, חלקיקים חסרי מסה; שימור תנע ואנרגיה במערכות של חלקיקים. יסודות תורת הקוונטים : רקע היסטורי, קרינת גוף שחור, האפקט הפוטואלקטרי, אפקט קומפטון; הדואליות של האור וגלי–חומר, עקרון אי–הודאות; פונקצית הגל, משוואת שרדינגר לחלקיק חופשי ובפוטנציאל כללי, בור ריבועי, מחסום ואפקט המנהרה, אוסצילטור הרמוני. פיסיקה אטומית וגרעינית : הספקטרום האטומי; ניסוי רתרפורד, מודל בוהר;  אטום המימן עפ"י משוואת שרדינגר, ספין ; אטומים רב–אלקטרוניים ומבנה האטום; מבנה הגרעין, רדיואקטיביות, אנרגיה גרעינית.

מספרים מרוכבים. פונקציות אנליטיות, משוואות קושי–רימן, פונקציות הרמוניות. הפונקציות האלמנטריות, פונקציות טריגונומטריות. העתקות בעזרת פונקציות אלמנטריות. האינטגרל, משפט קושי, נוסחאות קושי ושימושים. טורי טיילור וטורי לורן. משפט השארית ושימושיו. העתקות קונפורמיות ושימושיהן. עיקרון הארגומנט ומשפט רושה

מרחבי מכפלה פנימית. מערכות אורתוגונאליות. התכנסות בנורמה של טורי פורייה ונגזרותיהם, התכנסות נקודתית ובמידה שווה. התמרת פורייה ותכונותיה. קונבולוציה. שימושים למשוואות דיפרנציאליות חלקיות. התמרת לפלס ותכונותיה. שימושים למשוואות דיפרנציאליות רגילות ומשוואות אינטגראליות.

דיון כללי על משוואות דיפרנציאליות חלקיות ותנאים מצורפים. התרת משוואות מסדר ראשון. בעיית קושי וקווים אופייניים. מיון משוואות דיפרנציאליות מסדר שני והבאתם לצורה קנונית. בעיה מוצגת היטב. משוואת הגלים ומשוואת הטלגרף. שיטת דלמבר. שיטת הפרדת משתנים ובעיית שטורם–ליוביל (סקירה). משוואת החום. משוואת לפלס ופואסון. עיקרון המקסימום והמינימום.

משוואות מקסוול בריק. משפט פוינטינג. אנרגיה וכוחות. אלקטרודינמיקה לעומת קווזיסטטיקה. אלקטרוקווזיסטטיקה. מגנטוקווזיסטטיקה. שדה הזרימה הסטציונרית. משוואות מקסוול בנוכחות חומר. יסודות השדה הדינמי. מושגי אלקטרומגנטיות של גופים נעים (כולל מושג המכונה).

סטטיסטיקה תיאורית: היסטוגרמה, עקומי התפלגות אמפירית. מושגי יסוד בהסתברות: קומבינטוריקה, הסתברות מותנית, משתנים אקראיים (בדידים ורציפים) והתפלגויותיהם (בינומית, גיאומטרית, פואסון). התפלגויות רציפות: התפלגות נורמלית, התפלגות אחידה, התפלגות אקספוננציאלית, משפט הגבול המרכזי, קירוב נורמלי להתפלגות בינומית. הסקה סטטיסטית: אמידה נקודתית, רווח סמך, מבחני השערות, מובהקות סטטיסטית. יישומים לבקרת איכות.

חומרים להנדסה, הקדמה. קשר אטומי, מבנה גבישים, פגמי קריסטל, חומרים אמורפיים, דיפוזיה, התנהגות תרמית, ניתוח ומניעת כשלים, קינטיקה – טיפול חום. שכבות דקיקות. התנהגות חומרים: חשמל – הולכה, רמות אנרגיה ורצועות, מוליכים, מבודדים, מוליכים למחצה; אופטי – אור גלוי, מאפיינים אופטיים, מערכות והתקנים אופטיים; מוליכים למחצה – אלמנטים פנימיים וחיצוניים, מורכבים, אמורפיים; מגנטים – מגנטיות, מגנטים מתכתיים, מגנטים קרמיים. פגיעה סביבתית: התקפה אטמוספרית ומימית, הישחקות וניתוח משטח. בחירה נכונה לחומרים אלקטרוניים, אופטיים ומגנטיים.

מבנה גבישי ותכונות חומרים, פיזיקה תרמית, מבוא לפיזיקת מוליכים למחצה: אלקטרון חופשי במוצק, פסי אנרגיה, אלקטרון–חור, צפיפות מצבים בפסים, מסה אפקטיבית, מוליך למחצה אינטרינזי ואקסטרינזי. ניידות ומוליכות, אפקט הול, יצירת עודף נושאי מטען. צומת מוליך למחצה בשיווי משקל, צומת עם ממתח, דידות קיבול משתנה. פילוג נושאי מטען בצומת ומשוואת הדיודה. דיודת מפולת וזנר. דינמיקת דיודה באות קטן ומיתוג. דיודת מנהרה. טרנזיסטור בי–פולרי, משוואות אברס–מול, טרנזיסטור מעשי, מגבלות תדר, התנהגות באות קטן, SCR. קבל MOS. טרנזיסטור MOS: משוואת זרם, התנהגות באות קטן ומיתוג. טרנזיסטור  JFETסכימת תמורה לאות קטן.

פיתוח לטור עפ"י בסיס אורתונורמלי. הקרוב הטוב ביותר ומשפט ההטלה. בסיס אורתונורמלי של פונקציות עצמיות: הבסיס ההרמוני. טורי פורייה בזמן רציף (FS) ובזמן בדיד (DFS). דוגמאות. דיון בתנאי התכנסות (דיריכלה). התכנסות לא במידה שווה: תופעת גיבס. תכונות של טורי פורייה. משפטי פלנצ'רל ופרסיבל. טורי פורייה לפונקציות מוכללות. ייצוג אותות לא מחזוריים. פיתוח התמרת פורייה הרציפה והבדידה(DTFT) ונוסחאות ההפיכה שלהן. תנאי התכנסות (דיריכלה). דוגמאות. התמרות פורייה לאותות בעלי אנרגיה אינסופית אך הספק סופי. התמרות פורייה לאותות מחזוריים והקשר לטורי פורייה. משפט הקונבולוציה. שימושים למשוואות הפרש ומשוואות דיפרנציאליות. תכונת ההכפלה. הקשר לאפנון, לעקרון אי–הודאות של היזנברג ולתופעת גיבס. תכונות של התמרות פורייה. דואליות ההתמרה וההפכי שלה. משפטי פלנצ'רל ופרסיבל. סיכום התמרות פורייה וטורי פורייה, הקשרים ביניהם והיבטי סינון. אפנון תנופה (DSB-SC, AM, SSB). גילוי סינכרוני וגילוי א–סינכרוני. אפנון זוויתי ( FM צרסרט ו– FM רחב–סרט). אפנון FM של אות הרמוני. פונקציות בסל. שיטות ריבוב בזמן רציף (FDM) ובזמן בדיד (TDM). משפט נייקוויסט:  הצגה והוכחה. שחזור אידאלי: פונקציות SINC. שחזור לא–אידאלי: פונקציה מלבנית (ZOH) ופונקצית משולש (FOH). קיפול והתחזות (ALIASING). מערכות עיבוד אות ספרתיות לאותות רציפים. דוגמאות – D/A, A/D  –  שגיאות קונטיזציה. הצורך בהתמרות Z ולפלס. דוגמאות. תחומי ההתכנסות (ROC). התמרות הפוכות. תכונות. הקשר להתמרת פורייה. פונקצית התמסורת. קטבים ואפסים. יציבות וסיבתיות. סינון.

תכן לוגי באמצעות רכיבים סטנדרטיים. הפרדת מערכת לבקר ומסלול נתונים. מדדי השהייה ותפוקה ושיפור ביצועים. שיטות תקשורת, עורקי תקשורת, תקשורת טורית. ארכיטקטורת מיקרו–מפענח, מבנה הבקר ופעולתו. מיקרו–תכנות ומיקרו–אסמבלר. ארכיטקטורת מחשב סידרתי, שפת מכונה, שיקולי מבנה ומימוש, מכונת פון–נוימן. מכונת רגיסטרים כלליים, אופני מיעון, מבנה סט הפקודות ומימוש המכונה. מכונת pipeline, תיזמון ובקרה. פסיקות, עדיפויות ושיקולי זמן אמיתי.

מבוא, היכרות עם Octave, שורשים של פונקציה, חשבון שגיאות, קירובים לפונקציות, אינטרפולציה, ריבועים מינימליים ופולינומים אורתוגונליים, גזירה ואינטגרציה נומרית, פתרון של משוואות לא לינאריות, נורמות ומרחקים, פתרון נומרי של מערכות לינאריות, מבוא לפתרון נומרי של משוואות דיפרנציאליות רגילות, בעיות נומריות מסוגים שונים, שימוש בספריות קיימות, מבוא לפתרון נומרי של משוואות דיפרנציאליות חלקיות.

מבוא, מודלים של טרנזיסטור MOS לאות קטן, דיאגרמת בודה. מבנה מגברים בסיסיים (CS,CG,CD), מגברים רבי דרגות. תגובת תדר, מגברים רחבי סרט, אפקט מילר, מגבר קסקוד. מקורות זרם ישר, עומס אקטיבי. מודל טרנזיסטור ביפולרי, מגברים חד טרנזיסטורים בטכנולוגיה ביפולרית. מקורות מתח וייצוב. מגבר הפרש, מגבר שרת ותכונותיו, מגבר אידאלי, שימושים. מגברי משוב ותכונותיהם, יציבות מגברי משוב. מגברי הספק. מעגלים משולבים, ניתוח מגבר 741.

מעגלים לוגיים מבוססים על טרנזיסטורי MOS: מודל הטרנזיסטור לאות גדול, זמני המיתוג של מהפכים בסיסיים במעגלי MOS-N ו– MOS-C, שערים לוגיים, שערי תמסורת, מעגלים דינמיים, סימולציה. מעגלים לוגיים המבוססים על טרנזיסטור ביפולרי: מיתוג דיודה וטרנזיסטור ביפולרי, מודל לאות גדול, סימולציה, זמני מיתוג של מהפך בסיסי, שערים לוגיים מסוגי ECL, TTL. מעגלי Latch ו-Flip-Flop. מימושים ב-N-MOS C-MOS. מעגלים רגנרטיביים. תאי זיכרון סטטיים ודינמיים. זכרונות מסוגים: PROM, ROM, RAM. מערכי שערים, מערכים לוגיים מתוכנתים. נלמד בשפה האנגלית.

מערכות משוב, יציבות מערכת, קריטרוני נייקויסט ובודה, אנליזה באמצעות מיקום גיאומטרי של שורשים, דיאגרמת ניקולס. אפיון מערכות משוב בתחום הזמן ובתחום התדר, שגיאת מצב מתמיד ושגיאה חולפת, דוגמא: מערכת מסדר שני. קריטריונים: מקדמי שגיאה, רגישות, שיכוך הפרעות, רוחב סרט. תכנון רשתות קיזוז באמצעות שיטת בודה, נייקויסט, ניקולס ומיקום גיאומטרי של שורשים.

מעבדת יסוד המיועדת להקניית יסודות ועקרונות של מדידות בהנדסת אלקטרוניקה הנתמכות בציוד בדיקה ממוחשב – בטיחות חשמל וארבעה ניסויי יסוד: 1. הכרת מיכשור המדידה ויסודות תורת המדידה 2. יסודות הנדסת חשמל (רכיבים פסיביים ומשפטי רשת, שנאי ומעגלי יישור) 3. מעגלים אלקטרוניים לינאריים (מגברי שרת) 4. מעגלי מיתוג אלקטרוניים (מעגלים לוגיים, ממיר A/D).

מעבדת התמחות המיועדת להקניית יסודות ועקרונות של מדידות וסימולציות, בנושאי התמחות בהנדסת אלקטרוניקה, הנתמכות בציוד בדיקה ומערכות מחשבים מתקדמים – מדידות ממוחשבות VEE Pro וארבעה ניסויי בחירה בהתאם לתחומי ההתמחות: 1. מחשבים (הדמיית פרוטוקולי קו, מערכות ספרתיות, מערכת פיתוח למיקרו–מחשבים) 2. התקנים (רעש בטרנזיסטור MOS, תאי שמש, VLSI אנלוגי) 3. מחשוב והתקנים (VLSI דיגיטלי, VHDL, ארכיטקטורה וסינתזה של מעגלי VLSI) 4. תקשורת (תקשורת ספרתית, חוג נעול מופע – PLL, רכיבי מיקרוגל פסיביים) 5. תקשורת אופטית (עיבוד נתונים בשיטה האלקטרואופטית, סיבים אופטיים, אפנון אלקטרואופטי) 6. עיבוד אותות (עיבוד אותות דיבור – גלאי Pitch או סינון אדפטיבי, דחיסת תמונה, עיבוד אותות בזמן אמת – RT DSP) 7. ניסויי התמחות משותפים במעגלים אלקטרוניים (מגברים ליניאריים, משוב שלילי וחיובי, מסננים אקטיביים).

מיקרו–מעבדים של 16, 32 ו– 64 סיביות: ארגון פנימי, מערכי הוראות, תפקוד החומרה. זיכרונות מוליכים למחצה וחיבורם למיקרו–מחשבים. בקרים לפסיקות, לקלט/פלט, לגישת זיכרון ישירה, לתקשורת וחיבורם למערכות מיקרו–מחשבים. מעבדי עזר ומערכות מרובות מעבדים. נלמד בשפה האנגלית.

מהי אינפורמציה, שיטות מודולציה לינאריות: AM, SC-DSB, SSB;  שיטות מודולציה זוויתיות: FM, PM, הדגש–קדם וגריעת–קדם; ספקטרום של אותות ממודלים;  רעש תרמי  במערכות תקשורת, ספרת רעש, טמפרטורת רעש;  תפקיד אנטנות במערכות תקשורת;  מאזן  תקשורת במרחב חופשי, משוואת התקשורת, משוואת המכ"מ;  עיוות, נקודת דחיסה ונקודת  יירוט;  תיקון עיוותים, מעגלי הזנה–קדימה;  מבנה משדרים ומקלטים, רדיו TRF, סופרהטרודין והומודין;  שיטות TDMA ו– FDMA;  עקרונות מערכת סלולרית; השימוש במטריצות בניתוח מעגלים.

תהליכי יצור – כללי, המבנה הגבישי הסיליקון, פגמי סיליקון, תהליכי יצור סיליקון (FZ,CZ), השתלת יונים, דיפוזיה, נידוף וגידול שכבות דקות, תהליכי עיבוד, פוטוליטוגרפיה, ציפויים מוליכים, מגעים חשמליים, טכנולוגית התקנים (ביפולרית BIMOS, nMOS ,pMOS), נצילות ואמינות התקנים מיקרואלקטרונים, שיטות CAD וכללי תכנון.

מעגלים מגנטיים. העברת אנרגיה במערכות הספק: הספקים ריאקטיביים ואקטיביים, מקדם הספק, קווי תמסורת והעברת אנרגיה. מערכת תלת פאזית: הגדרות, העמסה סימטרית, הספק פעיל ועיוור, מקדם הספק, עומס לא סימטרי. שנאי: מבנה, סכימת תמורה, דיאגרמה פאזורית, תמסורת, הפסדים, נצילות, ויסות מתח. מכונת השראה: שדה מגנטי מסתובב, דיאגרמה פאזורית, סכמת תמורה, הפסדים, נצילות, אופיין מומנט, התנעה, ויסות מהירות. מכונה לזרם ישר: מבנה ופעולת מנוע וגנרטור, הפסדים, נצילות, אופייני העמסה לגנרטור בעירור זר ומקבילי. אופייני ויסות מהירות למנוע בעירור זר ומקבילי. מכונה סינכרונית: מבנה ופעולת מנוע וגנרטור, דיאגרמה פאזורית, הפסדים, הספקים ונצילות, סינכרון, העמסה, מומנט ועבודה מקבילה.

ארכיטקטורות, שקולי עלות/תפוקה. תכנון סט הפקודות, מיקום ומספר האופרנדים, שיטות מיעון, סוגי פקודות ואופרנדים. קומפילציה ויחסה לארכיטקטורה. בקרת המחשב, מסלולי נתונים ובקרה, מיקרו–תכנות לעומת hardwired, פסיקות. Pipeline, בעיות pipeline ופתרונותיהן. בקרה וארגון של ארכיטקטורות מתקדמות. זיכרון ראשי, ארגונו ושיטת interleaving. זיכרון משני. ארגון היררכי. זיכרון ווירטואלי. זיכרון מטמון. מערכות קלט/פלט, מדדים וסוגים, ערוצים וממשקים. ארכיטקטורות RISC ו– CISC. סיווג ארכיטקטורות.

מעבדת התמחות המיועדת להקניית יסודות ועקרונות של מדידות וסימולציות, בנושאי התמחות בהנדסת אלקטרוניקה, הנתמכות בציוד בדיקה ומערכות מחשבים מתקדמים – יסודות דגימה ועיבוד נתונים Lab VIEW וארבעה ניסויי בחירה בהתאם לקבוצות ההתמחות: 1. מחשבים (הדמיית פרוטוקולי קו, מערכות ספרתיות, מערכת פיתוח למיקרו–מחשבים 2. התקנים (רעש בטרנזיסטור MOS, תאי שמש, VLSI אנלוגי) 3. מחשוב והתקנים (VLSI דיגיטלי, VHDL, ארכיטקטורה וסינתזה של מעגלי VLSI) 4. תקשורת (תקשורת ספרתית, חוג נעול מופע – PLL, רכיבי מיקרוגל פסיביים) 5. תקשורת אופטית (עיבוד נתונים בשיטה האלקטרואופטית, סיבים אופטיים, איפנון אלקטרואופטי) 6. עיבוד אותות (עיבוד אותות דיבור – גלאי Pitch או סינון אדפטדיבי, דחיסת תמונה, עיבוד אותות בזמן אמת – RT DSP) 7. ניסויי התמחות משותפים במעגלים אלקטרוניים (מגברים ליניאריים, משוב שלילי וחיובי, מסננים אקטיביים).

פרויקט שנתי הינו פרויקט התמחות המבוצע לפי בחירת הסטודנט בפקולטה להנדסה או בתעשייה.

פרויקט שנתי הינו פרויקט התמחות המבוצע לפי בחירת הסטודנט בפקולטה להנדסה או בתעשייה.

קבלת משוואות קו תמסורת ממשוואות מקסוול. תורת הרשת בקווי תמסורת: מעגל אקוויולנטי למערכת מפולגת ומשוואת קו התמסורת. פתרון במצב הרמוני יציב: גלים נעים וגלים עומדים. תיאום עומסים, דיאגרמת סמית. פתרונות במישור הזמן: עומס התנגדותי וראקטיבי, פתרון באמצעות התמרה ממישור התדר. גל אלקטרומגנטי בתווך שכבתי: משוואת הגלים, ווקטור פוינטינג, גל מישורי, פגיעה אלכסונית בתווך רב שכבתי, מודל קו תמסורת, תכנון שכבות תאום, תווך עם הפסדים, ספקטרום זוויתי של גלים מישוריים. מנחי גלים (גלבו): פירוק מודאלי בגלבו בעל חתך רוחב כללי, אופני TEM, TE, ו– TM, אקוויולנט קו תמסורת, גלבו דו–גידי, לוחות, קואכסיאליים ומלבני, החזרות ותיאום עכבות, מנחי גלים דיאלקטריים, סיבים אופטיים. מבוא לקרינה: דיפול, שדה קרוב ורחוק, פונקציית גרין.

מבוא: שערי CMOS, זיכרונות, מעגלים אנלוגיים ומעורבי–אות (Mixed Signal). חזרה על טרנזיסטור MOS: מודלים, שערים סטטיים, שער העברה (Transmission Gate) , שער תלת–מצבי (Tri-state), מעגלי BiCMOS. חזרה על תהליכי ייצור מעגלי CMOS: מבוא לכללי תכנון, DRC-Design / Rules Check. תכנון ראשוני: הערכות קיבול, הערכות התנגדות, הערכות זמני מיתוג, הערכות גודל (Sizing), הערכות הספק, הערכות לשולי הביצועים (Design Margining), הערכות אמינות, הערכות להקטנה עתידית (Scaling). תכנון מעגלי CMOS: תכנון ועריכה, סוגי לוגיקה, שיטות תזמון, מעגלי IO, תכנון להספק נמוך. אסטרטגיות תכנון ואופציות קיימות: Full-Costum PLD, Gate arrays, Standard cell. עריכה סימבולית, שיטות תכנון ובדיקה, תכנון היררכי, Data-path, דוגמאות. תכנון שבב – דוגמאות עדכניות: DSP, Memories, Processors וכו'.

מבוא לאמינות התקנים במיקרואלקטרוניקה ומודלים סטטיסטיים. מנגנוני כשל ברמת התקן, מוצר ומוצר ארוז. מנגנוני כשל הנובעים משימוש במוצרים. מבני בדיקה ובדיקות חשמליות, שיטות האצה, תקנים. נושאים מתקדמים; השפעת  , design for reliability , scaling אמינות זכרונות בלתי נדיפים. מבוא ל– Failure Analysis.

עקרונות, אלגוריתמים וכלים לאוטומציה של תכן מערכות VLSI ספרתיות גדולות. ייצוגים של מערכות VLSI. מתודולוגיות של תכן. כלי תכן לסוגיהם. מודלים מבניים והתנהגותיים. שפות ומבני נתונים לתיאור חומרה. אימות סטטי ודינמי. סימולטורים לרמות ייצוג שונות. שיטות לאימות פורמלי, שימוש ב-BDD. סינתזה לוגית אוטומטית, סינתזה של Layout ובעיות אופטימיזציה ברמות הייצוג השונות. ניתוח סטטי של השהיות ומסלולים. סינתזה להשגת יעדי תזמון.

הניסויים מכסים רמות תכן שונות, מרמת הטרנזיסטור הבודד ועד לרמת מערכת ספרתית, ומשלב תכן המעגל/המערכת, דרך סימולציה, עריכה ואימות. 

המעבדה כוללת שישה ניסויים:  תכן עד לרמת מהפך, תכן ברמת שרשרת מהפכים, תכן סוגים שונים של לוגיקה ב– CMOS, רכיבי זיכרון. הניסוי השישי הוא מיני–פרויקט הכולל  תכן יחידה פונקציונאלית עד שלב הסכימה והשלמת תכן היחידה הפונקציונאלית לשלב העריכה ואימות התכן.

הקורס יתמקד ב נושאים המאפיינים את התיאוריה הפיסיקלית של התקני CMOS ובשימושים עדכניים של התקני CMOS. טכנולוגית CMOS הינה הטכנולוגיה השולטת במיקרואלקטרוניקה. הקורס יכשיר את הסטודנט בהתקנים המהווים אבני הבניין לתכנון מעגלים ומערכות עדכניים דוגמת מצלמות מצב מוצק ומעגלים בתדרי רדיו.

בקורס זה נלמדים העקרונות הבסיסיים של כתיבת קוד בשפת תיאור חומרה עם דגש על שפת VHDL. בקורס מכירים באופן מעמיק את השפה הן בסימולציה והן בסגנון ברמת RTL. התרגול נעשה עם הכלים Modelsim ו– Quatrus ובמידת האפשר גם עם לוח תרגול עם רכיב FPGA. במהלך הקורס נעשות מידי פעם גם השוואות ל–

א' 114431 טרם נקבע יום ג' 09:00-12:00

הקניית מושגים של מבנה נתונים מופשט, מבנה נתונים, אלגוריתמים וסיבוכיות, מבנה הנתונים כוללים מחסניות, תורים, דו–תורים תורי קדימות, ערימות, טבלאות ערבול, עצים, עצים מוזנים וגרפים. הנושאים האלגוריתמיים כוללים הפרד ומשול, אלגוריתמים חמדניים, רקורסיה ורנדומיזציה. האלגוריתמים כוללים: אלגוריתמי מיון, אלגוריתמי חיפוש, אלגוריתמי ערבול, אלגוריתמים בגרפים, כולל חיפושי עומק ורוחב, עצים פורשים מינימום, מציאת רכיבים קשירים ואלגוריתמים בסיסיים למציאת מסלולים קצרים. נושאי הסיבוכיות כוללים אנליזה אסימפטוטית וחסמים עליונים ותחתונים.

מטרות ושימושים באלקטרוניקה של מערכות הספק .מושגי יסוד ופרמטרים בסיסיים להערכת איכות הספקת מתח וזרם. ממירי DC-DC. ממירים ממותגים. ממירי  Buck ,Boost, Buck-Boost ,Forward ,Flyback. התקני מוליכים למחצה להספק גבוה (SCR, IGBT,MOSFET,דיודה). מגנטיקה – שיקולים בתכנן סלילים ושנאים. המרות AC-DC. מיישרים בסיסיים: מעגלי RC ,RL ממותגים עם דיודות אידיאליות. מישר חצי גל, מיישר דו–דרכי עם מסנן השראותי, ועם  מסנן קיבולי. מסנן מורכב. Freewheeling diode – recovery of trapped energy . מכפלי מתח. מיישרים מבוקרים על בסיס SCR. הגנות di/dt,dv/dt. המרות: AC-AC   מעגלי יסוד לבקרת הספק חילופין על בסיס SCR. המרת DC-AC :  מהפכים בסיסיים, מהפך דופק מלבני. מהפך תהודה. מערכת בקרה אלקטרונית, סגירת חוג המשוב.

עקרונות ציוד מתח גבוה. שדות חשמליים בציוד מתח גבוה. חישוב עוצמת שדה. שיטת המראות. שדה של כדור וטורויד. סיכוך שקול. בידוד חיצוני ובידוד פנימי. חומרי בידוד. חוזק דיאלקטרי. חישוב התנגדות המוליכים. דרכי העברת החום: הסעה חופשית, הסעה מאולצת, קרינה. הולכת חום במצב מתמיד ובתהליכי מעבר. פילוג טמפרטורה לאורך המוליך. תורת המגעים. חישוב התנגדות המגע. תהליכים תרמיים ואלקטרודינאמיים במגעים. כוחות אלקטרודינאמיים בין המוליכים. מוליכים מקביליים ומוליכים ניצבים. מומנט הכיפוף. בחירת חתך המוליך בהתאם לפיזור חום ולכוח אלקטרודינאמי.

הקניית מושגי יסוד של מערכת אספקה של אנרגיה חשמלית בזרם חילופים; מערכת תלת–מופעית תקינה ומאוזנת, הפועלת במצב מתמיד. לימוד המאפיינים החשמליים והכלכליים של המערכת, לצורך ניתוח פעולת מערכת תקינה קיימת, והתווית דרך התכנון של מערכת אספקה העונה לדרישות צרכני החשמל וספק החשמל.

מבוא למערכות הינע חשמלי. מכניקה של הינע . מושג אופיין מכני של מנוע חשמלי  ואופיין מכני של מכונת העבודה. התאמת אופיינים מכנים לקבלת נקודת העבודה היציבה של מערכת הינע.

עקרון הפעולה של מנועים מסוגים שונים: מנוע זרם ישר , מנוע השראה תלת–מופעי , מנוע סינכרוני ומנוע צעד. שיטות שונות של ויסות מהירות במנועים . מעגלי אלקטרוניקת הספק לבקרת מהירות הסיבוב. מערכות תמסורת מכנייות. הפסדים ונצילות . חימום מנוע של הינע חשמלי במשטרי עבודה שונים. בחירת מנוע למערכת הינע הפועלת במשטרים שונים. שיטות בדיקת מנוע אחרי בחירה.

צבירת  ניסיון  מעשי :

   – בהזנת צרכנים  תלת פאזים על ידי חיבור העומס סימטרי ולא סימטרי בשיטות שונות.

   – בהמרת אנרגיה על ידי שנאי לעומסים שונים.

   – בחיבור, הפעלה  ושליטה  במנועים  חשמליים  בתנאי  עבודה  שונים.

תיאור כללי של מערכת הספק במצבי חירום. יחידות מנורמלות:  חישוב מקורב ומדויק . שיטות לפישוט מעגלי רשתות מעגלי תמורה של מערכת הספק במצב תקין, שיטת יחידות יחסיות. אופייני נתק וקצר של מחולל סינכרוני, משולש פוטיה, קצר תלת–מופעי .קצר מתמיד במחולל סינכרוני, ושיטות שונות לחישוב זרמי קצר במערכות הספק במצב מתמיד. תורת הקצר הפתאומי של מחולל סינכרוני. מקדם הספק ושיטת קיזוז הספקים היגביים. ניתוח ושיטות שונות לחישוב זרמי קצר במערכות הספק מסובכות. ויסות מתחים והספקים היגביים במערכות הספק כולל קווי תמסורת ושנאי חלוקה. סוגי תקלות במערכות הספק, מעגלי תמורה של מערכות במצב תקלה, חישובי מערכות במצבי תקלה סימטריים ולא סימטריים. שיטת הרכיבים הסימטריים לצורך חישוב זרמי קצר לא–סימטריים. הרמוניות במערכות הספק.

אפיוןוצורותהתנהגותשלדיודותהספקדרךמיישריזרםועדוממירי DC/DC מסוג  BUCK, BOOST, BUCK-BOOST.