ZAKŁAD UKŁADÓW CYFROWYCH


     I MIKROPROCESOROWYCH


    Krótka historia

 

Prace w obszarze układów cyfrowych prowadzone były na wydziale Automatyki jeszcze przed utworzeniem Instytutu Elektroniki. Przykładem może być tu opracowanie  szeregu elementów logicznych automatyki górniczej ELAG IV wdrożonych do produkcji w krakowskim Telpodzie. Brali w tym udział pracownicy Zakładu Elektroniki i Matematycznych Maszyn Sterujących (dawnej Katedry Elektroniki)  z Instytutu Konstrukcji i Technologii Urządzeń Automatyki i Elektroniki. Niektóre z tych osób – mgr inż. Maciej Nowiński, mgr inż. Andrzej Niepołomski - wejdą później w skład Zespołu Układów Cyfrowych Instytutu Elektroniki, który został powołany do życia 01.10.1974 roku. Kierownikiem Zespołu zostaje doc. dr inż. Ferdynand Wagner, który przeszedł z Instytutu Automatyki Przemysłowej i Pomiarów. W skład Zespołu wchodzą jeszcze  doc. dr inż. Jerzy Frąckowiak (także przeszedł z Instytutu Automatyki Przemysłowej i Pomiarów),  mgr inż. Edward Hrynkiewicz, mgr inż. Andrzej Błonarowicz i mgr inż. Henryk Zajdel. Grupa ta wspierana przez część pracowników z Zespołu Układów Analogowych (między innymi mgr inż. Władysława Ciążyńskiego i mgr inż. Edwarda Przeniosło) przystępuje do dużego zadania polegającego na zbudowaniu laboratorium Elektronicznych Urządzeń Cyfrowych opartego na dynamicznie rozwijających się w latach siedemdziesiątych układach TTL. W wyniku tych prac zaprojektowano i wykonano kilkadziesiąt kaset laboratoryjnych oraz tysiące modułów pozwalających zarówno badać poszczególne układy scalone jak i budować złożone urządzenia cyfrowe. Za utworzenie tego laboratorium i opracowanie odpowiedniego skryptu do ćwiczeń Zespół otrzymuje nagrodę Ministra NSzWiT w roku 1976. W 1975 roku zostaje uruchomione, znacznym wysiłkiem Zespołu, Studium Podyplomowe Układów Scalonych, które funkcjonuje następnie przez kilkanaście lat ciesząc się dużym zainteresowaniem uczestników.  

Równolegle do prac związanych z dydaktyką, prowadzone są prace badawcze i projektowe dla przemysłu. Można by tu przede wszystkim wymienić opracowanie szeregu bloków wykonawczych dla systemu CAMAC (przetwornik A/C z optoizolacją, przetwornik C/A, blok "źródło napięć wzorcowych", bloki liczników i inne). Należy w tym miejscu zaznaczyć, że część tych opracowań powstaje we współpracy z Zespołem Układów Analogowych, a głównie doktorów Leona Laska i Jerzego Witkowskiego. Za opracowanie i wdrożenie do produkcji z ZZUJ POLON w Warszawie bloku przetwornika AC z optoizolacją (blok ACiS 701) grupa w składzie E.Hrynkiewicz, L.Lasek, J.Sobczyk, F.Wagner i J.Witkowski otrzymuje w roku 1978 nagrodę Ministra NSzWiT. Inni członkowie zespołu pracują w tym czasie nad urządzeniem Cristaldigraf do różniczkowej analizy krzywej stygnięcia stopów metali (przy współpracy z Instytutem Odlewnictwa Politechniki Śląskiej) za co także zostają w roku 1980 wyróżnieni nagrodą Ministra NSzWiT. Wdrożony do produkcji w firmie NOWATECH Cristaldigraf uzyskał złoty medal na targach w Plowdiw oraz dwukrotnie był wyróżniany w konkursie Ośrodka Postępu Technicznego w Katowicach na najlepszy projekt wynalazczy.

 

W drugiej połowie lat siedemdziesiątych zespół przystępuje do budowy laboratorium mikroprocesorów i uruchamia odpowiedni wykład.

Przełom lat siedemdziesiątych i osiemdziesiątych przynosi także znaczny rozwój kadry naukowej Zespołu. Habilitację uzyskuje doc. dr inż. Ferdynand Wagner (doc.dr hab. J.Frąckowiak habilitował się w 1973 r.), a pracę doktorską bronią mgr inż. Edward Hrynkiewicz, mgr inż. Maciej Nowiński, mgr inż. Andrzej Niepołomski i mgr inż. Andrzej Błonarowicz, a niedługo później mgr inż. Adam Pawlak.
 
Jednocześnie Zespół powiększa się o nowych pracowników. Po studiach w Politechnice Gdańskiej przychodzi do Zespołu, wspomniany już wyżej mgr inż. Adam Pawlak oraz absolwenci naszego Wydziału mgr inż. Henryk Gizdoń, mgr inż. Jarosław Kukliński, mgr inż. Stanisław Łabęcki, mgr inż. Janusz Jeżewski oraz mgr inż. Wojciech Sakowski. W roku 1979 przychodzi do Zespołu z Instytutu Systemów Sterowania dr inż. Andrzej Hławiczka, który zajmuje się metodami testowania układów cyfrowych i z tego zakresu w 1998 roku uzyskuje stopień dra habilitowanego.

Niestety koniec siedemdziesiątych i początek lat osiemdziesiątych przynosi też silne osłabienie Zespołu. Najpierw Zespół opuszcza i przenosi się do RFN doc. dr hab. inż. Jerzy Frąckowiak (1979), a następnie w roku 1980 doc. dr hab. inż. Ferdynand Wagner przenosi się do WSI w Zielonej Górze. Kierownikiem Zespołu zostaje dr inż. Andrzej Niepołomski, który jednak w rok później wyjeżdża do Szwajcarii. Wybory kierowników Zespołów w roku 1982 przynoszą rozpad Zespołu na dwie grupy. Kierownikiem Zespołu Układów Cyfrowych zostaje dr inż. Maciej Nowiński, a Zespołu Mikroprocesorów dr inż. Edward Hrynkiewicz. Do pracy w Zespole Mikroprocesorów przystępują mgr inż. Marek Mencel i mgr inż. Dariusz Polok (studia w Kijowie).
 
Powstają kolejne wersje Cristaldigrafu oraz prowadzone są prace, przy współudziale Zespołu Układów Analogowych, nad automatyzacją stacji przygotowania zakładu mechanicznej przeróbki węgla w KWK Kaczyce w budowie.  

W roku 1983 roku dołącza do Zespołu Mikroprocesorów doc. dr inż. Zdzisław Pogoda. Po reorganizacji Instytutu w roku 1984 z Zespołu Układów Cyfrowych i Zespołu Mikroprocesorów powołany zostaje Zakład Układów Cyfrowych i Mikroprocesorowych, którego kierownikiem zostaje doc. dr inż. Zdzisław Pogoda. Pierwszym zadaniem, które podejmuje nowo powołany Zakład jest modernizacja laboratorium mikroprocesorów. Z laboratorium usunięte zostają stare stanowiska, a zastąpione nowymi w wykonaniu firmowym.  Doc. Z. Pogoda wraz ze współpracownikami zajmuje się systemami wieloprocesorowymi. Powstają dwa stanowiska badawcze reprezentujące systemy wieloprocesorowe, a mgr inż. Krzysztof Taborek uzyskuje z tego zakresu stopień doktora.

Druga połowa lat osiemdziesiątych charakteryzuje się dużymi zmianami w programach nauczania i wprowadzeniem kilku nowych przedmiotów dotyczących zagadnień techniki cyfrowej. Należą tutaj takie przedmioty jak Automatyzacja Projektowania Urządzeń Cyfrowych, Niezawodność i Testowanie Aparatury Cyfrowej, Systemy Mikroprocesorowe. Równocześnie przejęty zostaje przez Zakład przedmiot Systemy Komputerowe i w ten sposób Zakład prowadzi wszystkie zajęcia dydaktyczne związane z techniką cyfrową.
Koniec lat osiemdziesiątych i początek lat dziewięćdziesiątych to okres, w którym w Zakładzie rozwijają się prace nad projektowaniem specjalizowanych układów scalonych (ASIC) z wykorzystaniem języków opisu sprzętu, w szczególności języka VHDL. Zaangażowani w tę problematykę są koledzy Adam Pawlak i Wojciech Sakowski, którzy na podstawie prac z tego zakresu uzyskują stopnie doktora nt.

W okresie tym realizuje się kilka prac badawczych dla przemysłu dotyczących zautomatyzowanych testerów urządzeń cyfrowych o dużym stopniu złożoności (płyty główne mikrokomputerów), wielodostępnych systemów zbierania danych, metody projektowania układów wielkiej skali integracji i wykorzystania sterowników programowanych do sterowania złożonych obiektów przemysłowych (sortowania węgla). Wdrożenie do praktyki systemów wielodostępnych zostaje wyróżnione nagrodą Ministra Zdrowia. Zmiany gospodarcze w kraju na przełomie lat 80 i 90 niestety wstrzymały dalszą realizację tych prac.  

W roku 1989 stopień doktora uzyskuje kolejny pracownik Zakładu, mgr inż. Andrzej Mitas.  

Pod koniec lat osiemdziesiątych i na początku lat dziewięćdziesiątych  Zakład podlega bardzo znacznej rotacji kadrowej. Członkami Zakładu zostają mgr inż. Dariusz Kania i mgr inż. Krzysztof Pucher a niedługo później magistrowie inżynierowie Krzysztof Gucwa, Tomasz Garbolino, Mirosław Chmiel, Józef Kulisz, Jerzy Kardaszewicz, Witold Baran,  Jerzy Szreter i Andrzej Kurkowski. Czterej ostatni jednak po krótkim czasie odchodzą do przemysłu. Także kilku długoletnich pracowników zmienia miejsce pracy.

W roku 1992-93 zbudowane zostały trzy laboratoria poświęcone nowoczesnym kierunkom techniki cyfrowej. Są to Laboratorium Sterowników Programowalnych, Laboratorium Układów Logiki Programowalnej i Laboratorium Mikrokomputerów, które ilustrują prowadzone z tej tematyki wykłady.

W roku 1992 dr inż. Edward Hrynkiewicz uzyskał stopień doktora habilitowanego i od roku 1994 zaczyna pełnić funkcję z-cy ds. nauki dyrektora Instytutu Elektroniki.
Rok 1993 jest rokiem przystąpienia Politechniki Śląskiej do programu "Inicjatywa Akademicka" realizowanego przez firmę IBM. Reprezentantem Uczelni w tym programie został Instytut Elektroniki. W ramach tego programu dostarczony został do instytutu Elektroniki system komputerowy AS/400, którego wykorzystanie i eksploatacją zajmowali się pracownicy Zakładu Układów Cyfrowych i Mikroprocesorowych.  
W drugiej połowie lat dziewięćdziesiątych Zakład Układów Cyfrowych i Mikroprocesorowych wraz Zakładem Podstaw Elektroniki przystępuje do współpracy z Centro Ricerche Fiat w Orbasano k/Turynu. Efektem tej współpracy jest skonstruowana w Instytucie Elektroniki dwukierunkowa przetwornica DC/DC 14V/42V o mocy 1kW przeznaczona do samochodów o dwóch napięciach zasilania.
Efektem wprowadzenia do dydaktyki sterowników programowalnych (PLC) oraz prac badawczych prowadzonych w Zakładzie w obszarze sterowników, Instytut Elektroniki uzyskuje status „Modicon Training Center” pozwalający na prowadzenie kursów z zakresu sterowników Modicon. Kursy te prowadzone były przede wszystkim dla pracowników przedsiębiorstw ze Śląska, ale uczestniczyli w nich również osoby z innych regionów polski, a nawet z zagranicy.  Oprócz kursów obsługi i programowania sterowników Modicon, pracownicy zakładu prowadzili również szkolenia z obsługi i programowania sterowników Simatic oraz sterowników Omron.

 

Jak już wspomniano wcześniej rozwijana w Zakładzie problematyka programowalności nie ogranicza się jedynie do sterowników programowalnych. Pracownicy Zakładu prowadzą także prace badawcze w obszarze Układów Logiki Programowalnej opracowując metody i narzędzia wspomagania projektowania układów logicznych implementowanych w strukturach CPLD i FPGA. Dr inż. Dariusz Kania na podstawie monografii przedstawiającej swoje wyniki prac w tym obszarze, uzyskuje w roku 2005 stopień dra habilitowanego. Monografia ta została nagrodzona indywidualną Nagrodę Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego.
W 1996 roku dołączają do Zakładu mgr inż. Janusz Muszyński, mgr inż. Andrzej Dzikowski i mgr inż. Bernard Wyrwoł, a rok później mgr inż. Mariusz Bogacki i mgr inż. Adam Milik. W 2001 roku Zakład powiększa się o trzech kolejnych Pracowników. Są to mgr inż. Tomasz Rudnicki, mgr inż. Michał Salecki i mgr inż. Dariusz Stachańczyk. Skład zespołu powiększa się jeszcze w 2002 roku o mgra inż. Roberta Czerwińskiego.  W tym momencie Zakład liczy 22 prac naukowo-dydaktycznych i trzech pracowników inż.-techn. (mgr. Halina Delewicz, inż. Andrzej Piernikarczyk, i techn. Piotr Zając). Jest to najliczniejszy skład osobowy Zakładu w całej jego historii, wynikający ze znacznego obciążenia dydaktycznego spowodowanego dużym wzrostem liczby studentów na kierunku Elektronika i Telekomunikacja.
W latach dziewięćdziesiątych pracownicy Zakładu uczestniczą w międzywydziałowym przedsięwzięciu polegającym na opracowaniu dla Wydziału Budownictwa Politechniki Śląskiej systemu do badań wytrzymałościowych konstrukcyjnych elementów budowlanych (np. płyt stropowych). W wyniku prac powstał system sterujący siłownikami hydraulicznymi i zbierający informacje o naprężeniach w badanych elementach, na którym wykonywano wiele badań dla przemysłu, w tym również dla potrzeb kilku doktoratów i habilitacji. System świetnie spełniał swoja rolę, a jego koszt był znacznie niższy niż firmowych urządzeń tego typu oferowanych przykładowo przez firmę Hottinger.
Innym zadaniem realizowanym wspólnie z Zakładem Podstaw Elektroniki były prace nad sposobem i systemem centralnego sterowania urządzeniami do produkcji ekstrakcyjnego kwasu fosforowego w Zakładach Chemicznych Police. Efektem tych prac było zainstalowanie w Zakładach kilkunastu elektronicznych regulatorów stosunku substratów wymaganych do tej produkcji.

W związku z przejściem na emeryturę doc. dra inż. Zdzisława Pogody kierownikiem Zakładu zostaje w 2000 roku dr hab. inż. Edward Hrynkiewicz, prof. Pol. Śl., który pełni tę funkcję do 2013 roku, kiedy to kierownictwo Zakładu obejmuje dr hab. Dariusz Kania, prof. Pol. Śl., który w 2014 roku uzyskuje tytuł profesora. W tym samym roku tytuł profesora uzyskuje dr hab. inż. Edward Hrynkiewicz, który w 2002 roku objął obowiązki dyrektora Instytutu Elektroniki.
W ostatnich kilkunastu latach Pracownicy Zakładu Układów Cyfrowych i Mikroprocesorowych zaangażowani byli w realizację szeregu projektów. Do najważniejszych należą projekty międzynarodowe takie jak:
KCH/COLUMBOS Project K95067 in co-operation with INGELECTRIC GmbH Germany (South Africa),
Project: Elaboration of Control software for the Sabayeka dust collecting installstion at Al-Khail in Saudi Arabia, in co-operation with INGELECTRIC BmbH Germany
Copernicus CP93: 9093, Extension of Eurochip services to central European Countries,
Tempus JEP_9151-95, Development of the Education in the Areaof Modern Design
Methodologies at SUT Gliwice,
IST-1999-11746, E-COLLEG, Advanced Infrastructure for Pan-European Collaborative Engineering,
IST-2001-32031, VOSTER, Virtual Organisations Cluster,  
FP6-2004-IST-NMP-2 Project No 016527, MAPPER  Model-based Adaptive Product and Process Engineering.

Ponadto w zakładzie realizowane były projekty promotorskie i własne KBN, MNiSzW i NCNu jak np.
projekty promotorskie:
"Dekompozycyjne metody syntezy układów kombinacyjnych wykorzystujące binarne diagramy decyzyjne",
“Kody LDPC efektywnie dekodowane w strukturach programowalnych",
“Rozwiązania układowe zwiększające skuteczność i wiarygodność testowania połączeń pomiędzy układami urządzeń i systemów cyfrowych”
oraz projekty własne jak np.
"Synteza logiczna układów cyfrowych dedykowana dla macierzowych struktur programowalnych",
"Strategie syntezy logicznej przeznaczone dla macierzowych struktur programowalnych", “Szybkie rekonfigurowalne sterowniki logiczne”,
“Control algorithms for mechatronic system of mechanical vehicles”.

Od 1995 roku utrzymywana jest współpraca transgraniczna (w ramach porozumienia pomiędzy rządami Polski i Czeskiej Republiki o współpracy transgranicznej) z Katedrą Automatyki i Pomiarów (obecnie Katedra Cybernetyki) Uniwersytetu Technicznego w Ostrawie. Widocznym efektem tej współpracy jest wspólne organizowanie pod patronatem IFAC’u oraz IEEE, cyklicznych konferencji Programmable Devices and Embedded Systems i warsztatów dla doktorantów International Workshop on Control and Information Technology oraz wzajemne konsultacje w zakresie programowanych systemów sterowania i elektroniki medycznej. Obecnie, wraz z Brandenburg University of Technology i uniwersytetami technicznymi z Liberca, Tallina i Poznania Zakład uczestniczy w realizacji projektu DAAD „Dependable Cyber Physical Systems”.


Opracował: prof. Edward Hrynkiewicz