МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Алтайский государственный университет»
Рубцовский институт (филиал)
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ДИСЦИПЛИНЕ
МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ
Специальность - 230101.65 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети.
Форма обучения – очная
Кафедра – математики и прикладной информатики
Рубцовск - 2011
При разработке учебно-методического комплекса в основу положены:
1) ГОС ВПО по специальности 230101.65 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети, утвержденный Министерством образования РФ «27» марта 2000 г., 224 ТЕХ/ДС
2) Учебный план по специальности 230101.65 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети, утвержденный решением Ученого совета РИ (филиала) АлтГУ от «23» мая 2011г., протокол № 12
Учебно-методический комплекс одобрен на заседании кафедры математики и прикладной информатики от «27» июня 2011 г., протокол №15
СОДЕРЖАНИЕ
Специальность - 230101.65 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети. 1
1.2 ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН 6
1.3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 9
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОСВОЕНИЮ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ» 16
3. МАТЕРИАЛЫ К ПРОМЕЖУТОЧНОМУ И ИТОГОВОМУ КОНТРОЛЮ 20
5. СПИСОК ОСНОВНОЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, ДРУГИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ 25
1. Рабочая программа
1.1 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Цель курса.
Курс «Микропроцессорные системы» занимает важное место в учебном процессе, так как знания, полученные в процессе его освоения, необходимы студенту в его будущей профессиональной деятельности, а овладение специализированными информационными технологиями и средствами обеспечивает освоение дисциплины «Интерфейсы периферийных устройств», «Специализированные процессоры» и др.
Основные цели дисциплины: подготовка специалистов к деятельности по производству и эксплуатации основных средств вычислительной техники, вычислительных машин, комплексов, систем и сетей.
Задачи курса.
Формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по использованию современных электронно-вычислительных и программных средств для решения широкого спектра задач в различных областях, а именно: ознакомить студентов с основами теории построения микропроцессорных систем и подсистем управления, ввода-вывода, памяти; привить навыки работы с различными средствами программирования и отладки для создания программного обеспечения встраиваемых применений; изложить основные принципы организации мультимикропроцессорных систем.
Основными задачами изучения дисциплины «Микропроцессорные системы» являются:
овладение фундаментальными знаниями построения микропроцессорных систем: целостное представление о науке и ее роли в развитии современных информационных технологий; владение общими вопросами теории и практики;
овладение технологиями анализа и синтеза микропроцессорных систем различных архитектур;
овладение методами сквозного проектирования МПС для различных применений;
приобретение практических навыков работы с различными микропроцессорными системами и средствами их программирования и отладки.
Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для изучения данного курса:
Дисциплине «Микропроцессорные системы» предшествует изучение дисциплин «Теория автоматов», «Схемотехника ЭВМ», «Конструкторско-технологическое обеспечение производства» из цикла специальных дисциплин. Данный курс требует от студентов наличия базовых знаний по математической логике и теории алгоритмов, дискретной математике, а также об архитектуре и программном обеспечении вычислительных систем. Знания и навыки, полученные при изучении дисциплины «Микропроцессорные системы», используются при изучении специальных дисциплин и дисциплин специализации.
Дисциплина «Микропроцессорные системы» относится к циклу СД.Ф.03. Цикл специальных дисциплин. Федеральный компонент.
Программа рассчитана на 170 часов, из них 86 часов отведено на самостоятельную работу студентов и 84 - аудиторных часов.
Программа предусматривает различные формы работы со студентами: проведение лекционных занятий и лабораторных работ, в качестве промежуточного контроля знаний - проведение коллоквиумов.
Итоговой контрольной точкой после освоения данного курса является экзамен.
1.2 ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
(распределение часов курса по разделам и видам работ)
Очная форма обучения
Дидактические единицы (ДЕ)
|
Наименование разделов
|
Максимальная нагрузка студентов, час.
|
Количество аудиторных часов при очной форме обучения
|
Самостоятельная работа студентов, час.
|
Лекции
|
Семинары
|
Лабораторные работы
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
ДЕ 1 Классификация, краткая характеристика возможностей и применений микропроцессорных средств; архитектура микропроцессорной системы (МПС).- 25 баллов
|
1. Введение. Классификация, краткая характеристика возможностей и применений МПС. Основные понятия и термины.
|
4
|
2
|
-
|
-
|
2
|
2. Архитектура МПС. Понятие интерфейса. Шинная концепция.
|
8
|
4
|
-
|
-
|
4
|
Промежуточный контроль
|
Коллоквиум.
|
ДЕ 2 Организация подсистем обработки, управления, памяти и
ввода-вывода.-25 баллов
|
3. Организация подсистемы ввода-вывода.
|
14
|
6
|
-
|
-
|
8
|
4. Организация подсистемы памяти.
|
12
|
4
|
-
|
-
|
8
|
Промежуточный контроль
|
Коллоквиум.
|
ДЕ 3 Основные задачи проектирования МПС – 25 баллов.
|
5. Основные задачи проектирования МПС, средства разработки и отладки.
|
8
|
4
|
-
|
-
|
4
|
6. Мультимикропро-цессорные системы.
|
8
|
4
|
-
|
-
|
4
|
7. Обзор современного состояния и перспективы развития МПС
|
6
|
2
|
-
|
-
|
4
|
Промежуточный контроль
|
Коллоквиум.
|
ДЕ 4 Однокристальные микро-ЭВМ и контроллеры, организация и особенности проектирования систем на их основе; средства разработки и отладки МПС.- 25 баллов
|
8. Изучение МПС на базе однокристальных микропроцессоров PIC16F84.
|
34
|
-
|
-
|
18
|
16
|
9. Изучение МПС на базе однокристальных микропроцессоров ATmega128
|
48
|
-
|
-
|
24
|
24
|
10. Проектирование простой МПС на базе однокристальных микропроцессоров.
|
38
|
-
|
-
|
16
|
12
|
Промежуточный контроль
|
Защита лабораторных работ.
|
Итоговый контроль
|
Экзамен-40 баллов
|
Итого часов
|
170
|
26
|
-
|
58
|
86
|
1.3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1.3.1 Обязательный минимум содержания образовательной программы (выписка из ГОС)
классификация, краткая характеристика возможностей и применений микропроцессорных средств;
архитектура микропроцессорной системы (МПС);
организация подсистем обработки, управления, памяти и
ввода-вывода;
основные задачи проектирования МПС;
однокристальные микро-ЭВМ и контроллеры, организация и особенности проектирования систем на их основе;
краткий обзор состояния и перспективных проектов МПС;
мультимикропроцессорные системы, основные конфигурации, области их использования;
транспъютерные системы;
средства разработки и отладки МПС.
1.3.2 Содержание разделов учебной дисциплины
ДЕ 1: Классификация, краткая характеристика возможностей и применений микропроцессорных средств; архитектура микропроцессорной системы (МПС).
Раздел 1. Введение. Классификация, краткая характеристика возможностей и применений МПС. Основные понятия и термины.
Аудиторное изучение:
Введение в предмет. Классификация, краткая характеристика возможностей и применений МПС. Основные понятия и термины.
Самостоятельное изучение:
Области применения МПС в промышленности. Области применения МПС в быту.
Раздел 2. Архитектура МПС. Понятие интерфейса. Шинная концепция.
Аудиторное изучение:
Простая МПС. Организация. Архитектура. Понятие интерфейса и его задачи. Обмен информацией в МПС. Программно-контролируемый обмен. Обмен в режиме прерываний. Обмен в режиме прямого доступа в память. Шина с тремя состояниями. Системная шина.
Самостоятельное изучение:
Трехшинная МПС. Особенности. Двухшинная МПС. Особенности. Виды программно-контролируемого обмена. Виды обмена в режиме прямого доступа в память. Отличие архитектур шины данных и шины адреса. Особенности шин управления МПС.
ДЕ 2 Организация подсистем обработки, управления, памяти и
ввода-вывода.
Раздел 3. Схемы, проектируемые при помощи триггеров. Синхронные последовательные схемы. Асинхронные схемы.
Аудиторное изучение:
Порты ввода-вывода. Организация. Декодирование адреса. Основные принципы. Декодирование адреса при наличии многих запоминающих и внешних устройств. Дешифраторы адреса. Схемные и логические решения. Интерфейсные микросхемы. Микросхемы БИС и их применение в МПС. Периферийный параллельный адаптер. Периферийный связной адаптер.
Самостоятельное изучение:
Особенности дешифраторов адреса для двухшинных архитектур. Особенности дешифраторов адреса для шин с последовательным способом передачи информации. Интервальный таймер КР580ВИ53.
Раздел 4. Организация подсистемы памяти.
Аудиторное изучение:
Запоминающие устройства. Основные сведения. Система параметров. Классификация. Основные структуры ЗУ. Структура 2D. Структура 3D. Структура 2DM. Организация ЗУ типа ROM(M), PROM, EPROM, EEPROM, Flash. Организация ЗУ типа SRAM, DRAM. Регенерация DRAM.
Самостоятельное изучение:
Память с последовательным доступом. Видеопамять. Буферы FIFO и стек. Затраты на регенерацию DRAM. Временные диаграммы. DRAM повышенного быстродействия. FPM, EDORAM, BEDORAM, SDRAM, CDRAM, RDRAM, DRDRAM и др.
ДЕ 3 Основные задачи проектирования МПС.
Раздел 5. Основные задачи проектирования МПС и средства разработки и отладки.
Аудиторное изучение:
Краткий обзор состояния и перспективных проектов МПС. Основные задачи проектирования МПС. Этапы проектирования МПС. Средства разработки и отладки
Самостоятельное изучение:
Средства разработки и отладки контроллеров фирмы Motorola. Средства разработки и отладки контроллеров фирмы Intel. Средства разработки и отладки контроллеров фирмы Microchip. Средства разработки и отладки контроллеров фирмы Atmel.
Раздел 6. Мультимикропроцессорные системы, основные конфигурации, области их использования.
Аудиторное изучение:
Организация магистральной, конвейерной, матричной МПС. Особенности. Структура распределенных МПС. Кольцевая, радиальная, смешанная МПС. Особенности архитектуры параллельных вычислительных систем. Архитектура с разделяемой общей памятью. Архитектура с распределенной областью памяти.
Самостоятельное изучение:
Систолические системы. Машины, управляемые потоком данных. Транспъютерные системы.
Раздел 7. Обзор современного состояния и перспективы развития МПС.
Аудиторное изучение:
Современные последовательные скоростные интерфейсы МПС. (SPI, SSI, SCI, I2C, 1-проводные и т.д.). Современное состояние и перспективы развития МПС
Самостоятельное изучение:
Сравнение двух стандартов интерфейса I2C. Сравнение параллельных и последовательных интерфейсов (скорость обмена, помехозащищенность, дальность).
ДЕ 4 Однокристальные микро-ЭВМ и контроллеры, организация и особенности проектирования систем на их основе; средства разработки и отладки МПС.
Раздел 8. Изучение МПС на базе однокристальных микропроцессоров PIC16F84.
Аудиторное изучение: Средства разработки и отладки МПС.
Цель работы: Получение навыков программирования микропроцессорных систем на базе микроконтроллеров семейства PIC16 с использованием среды программирования ProView32 и программатора ProAtMic.
Задачи: Изучить основы программирования микропроцессорных систем на базе микроконтроллера PIC16F84. Написать и отладить управляющую программу с помощью среды программирования ProView32 и произвести программирование контроллера с помощью программатора ProAtMic. Работоспособность созданного устройства проверить на лабораторной установке.
Самостоятельное изучение:
Изучить основы программирования микропроцессорных систем на базе микроконтроллера PIC16F84. Написать и отладить управляющую программу с помощью среды программирования ProView32.
Раздел 9. Изучение МПС на базе однокристальных микропроцессоров ATmega128.
Аудиторное изучение:
Цель работы: Получение навыков программирования микропроцессорных систем на базе микроконтроллеров семейства ATmega с использованием среды программирования AvrStudio и интерфейса JTAG.
Задачи: Изучить основы программирования микропроцессорных систем на базе микроконтроллера ATmega128. Написать и отладить управляющую программу с помощью среды программирования AvrStudio и произвести программирование контроллера с помощью программатора JTAG. Работоспособность созданного устройства проверить на лабораторной установке.
Самостоятельное изучение:
Изучить основы программирования микропроцессорных систем на базе микроконтроллера ATmega128. Написать и отладить управляющую программу с помощью среды программирования AvrStudio.
Раздел 10. Проектирование простой МПС на базе однокристальных микропроцессоров.
Аудиторное изучение:
Цель работы: Получение навыков проектирования микропроцессорных систем на базе микроконтроллеров семейства ATmega с использованием среды программирования AvrStudio и интерфейса JTAG.
Задачи: Спроектировать мультимикропроцессорную систему на базе микроконтроллеров ATmega128. Написать и отладить управляющую программу с помощью среды программирования AvrStudio согласно индивидуальному заданию.
Самостоятельное изучение:
Написать и отладить управляющую программу с помощью среды программирования AvrStudio согласно индивидуальному заданию.
Содержание лабораторных занятий
Лабораторная работа №1. Изучение МПС на базе однокристальных микропроцессоров PIC16F84.
Лабораторная работа – 18 часов.
План.
Изучить основы программирования микропроцессорных систем на базе микроконтроллера PIC16F84.
Написать и отладить управляющую программу с помощью среды программирования ProView32.
Произвести программирование контроллера с помощью программатора ProAtMic.
Проверить на лабораторной установке работоспособность созданного устройства.
Лабораторная работа №2. Изучение МПС на базе однокристальных микропроцессоров ATmega128.
Лабораторная работа – 24 часа.
План.
Спроектировать мультимикропроцессорную систему на базе микроконтроллеров ATmega128..
Написать и отладить управляющую программу с помощью среды программирования AvrStudio согласно индивидуальному заданию.
Лабораторная работа №3. Проектирование простой МПС на базе однокристальных микропроцессоров.
Лабораторная работа – 12 часов.
План.
Спроектировать мультимикропроцессорную систему на базе микроконтроллеров ATmega128.
Написать и отладить управляющую программу с помощью среды программирования AvrStudio согласно индивидуальному заданию.
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОСВОЕНИЮ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ»
Основной целью при изучении дисциплины является стремление показать области применения и формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по использованию современных МПС и программных средств для решения широкого спектра задач в различных областях, а именно: ознакомить студентов с основами теории микропроцессорных систем; привить навыки проектирования разнообразных МПС в соответствии с техническим заданием; изложить основные принципы организации МПС и систем на их основе.
Основными задачами изучения дисциплины «Микропроцессорные системы» являются:
изучение базовых архитектур микропроцессоров и микроконтроллеров;
знакомство с принципами организации МПС, системными интерфейсами и интерфейсами внешних устройств;
приобретение практических навыков проектирования МПС для управления объектами, многопроцессорных систем, промышленных платформ МПС.
Для эффективного изучения теоретической части дисциплины «Микропроцессорные системы» необходимо:
построить работу по освоению дисциплины в порядке, отвечающим изучению основных этапов, согласно приведенным темам лекционного материала;
систематически проверять свои знания по контрольным вопросам;
усвоить содержание ключевых понятий;
активно работать с основной и дополнительной литературой по соответствующим темам.
Для эффективного изучения практической части дисциплины «Микропроцессорные системы» настоятельно рекомендуется:
систематически выполнять подготовку к лекционным занятиям по предложенным преподавателем темам;
своевременно выполнять лабораторные работы.
При проведении практических занятий преподавателю рекомендуется:
уделять внимание разбору теоретических вопросов, предлагаемых на лекциях;
уделять внимание краткому повторению теоретического материала, который используется при подготовке отчетов;
осуществлять регулярную проверку домашних заданий;
ставить проблемные вопросы (например, насколько верно выбран способ решения поставленной задачи);
по возможности использовать примеры и задачи с прикладным содержанием;
использовать при проведении практических занятий активные формы обучения;
развивать творческое мышление у студентов при решении сложных и комплексных задач.
Методические указания студентам:
Учиться преодолевать самый высокий уровень непонимания материала («непонятно, что непонятно»).
При разборе примеров в аудитории или при выполнении домашних заданий целесообразно каждый шаг обосновывать теми или иными теоретическими положениями.
При изучении теоретического материала не задерживать внимание на трудных и непонятных местах, смело их пропускать и двигаться дальше, а затем возвращаться к тому, что было пропущено (часто последующее проясняет предыдущее).
С первых студенческих дней конструировать собственный стиль понимания сути изучаемого материала. Специальные дисциплины в этой ситуации являются наиболее успешным полигоном.
Критерии оценки знаний студентов в целом по дисциплине:
«отлично» - выставляется студенту, показавшему всесторонние, систематизированные, глубокие знания учебной программы дисциплины и умение уверенно применять их на практике при решении конкретных задач, свободное и правильное обоснование принятых решений; ответ на экзамене характеризуется научной терминологией, четкостью, логичностью, умением самостоятельно мыслить и делать выводы.
«хорошо» - выставляется студенту, если он твердо знает материал, грамотно и по существу излагает его, умеет применять полученные знания на практике, но допускает в ответе или в решении задач некоторые неточности;
«удовлетворительно» - выставляется студенту, показавшему фрагментарный, разрозненный характер знаний, недостаточно правильные формулировки базовых понятий, нарушения логической последовательности в изложении программного материала, но при этом он владеет основными разделами учебной программы, необходимыми для дальнейшего обучения и может применять полученные знания по образцу в стандартной ситуации;
«неудовлетворительно» - выставляется студенту, который не знает большей части основного содержания учебной программы дисциплины, допускает грубые ошибки в формулировках основных понятий дисциплины и не умеет использовать полученные знания при решении типовых практических задач.
Промежуточный контроль позволяет оценить знания студента по балльно-рейтинговой системе (максимальный рейтинг 100 баллов). Оценке «отлично» соответствует рейтинг более 90 баллов, оценке «хорошо» соответствует рейтинг в диапазоне от 76 до 90 баллов, оценке «удовлетворительно» соответствует рейтинг в диапазоне от 61 до 75 баллов, оценке «неудовлетворительно» соответствует рейтинг не более 60 баллов. Для получения зачета необходим минимум баллов – 61.
Дополнительно баллы можно получить за творческие успехи и индивидуальный подход при выполнении лабораторных работ. Баллы могут быть сняты за пропуски занятий без уважительной причины.
В учебно-методическом комплексе приведены образцы контролирующих материалов для оценки знаний студентов, которые содержат вопросы теоретического и практического характера. Вопросы теоретического характера могут быть либо в форме тестов, либо в форме письменных заданий. Вопросы практического характера обязательно демонстрируются студентом на компьютере.
Используемые методы преподавания: лекционные занятия с использованием проектора, выход в Интернет для поиска информации, подготовка доклада и написание тезисов доклада, подготовка презентаций для выступления с докладом, индивидуальные и групповые задания при проведении практических работ.
В процессе проведения занятий используются активные методы обучения, которые подразумевают периодическое проведение консультаций, активное участие студентов в учебном процессе в ходе выполнения практических работ, иллюстрация изучаемого теоретического материала практическими задачами и примерами, которые выдаются каждому студенту на занятии в качестве раздаточного материла.
ОРГАНИЗАЦИЯ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Самостоятельная работа имеет своей целью углубление знаний студентов по изучаемой дисциплине
Текущая самостоятельная работа предусматривает следующие виды:
работа с лекционным материалом;
подготовка к лабораторным работам, оформление отчетов по выполненным лабораторным работам, подготовка к защите;
подготовка к различным формам промежуточной аттестации (к тестированию, контрольной работе);
изучение рекомендованной литературы (основной и дополнительной), работа с библиотечным каталогом, самостоятельный подбор необходимой литературы;
поиск необходимой информации через Интернет;
изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;
изучение аналогов программных продуктов;
работа со встроенными справочными системами программных продуктов;
работа с техническими справочниками (англо-русский);
выполнение тестовых заданий, выполнение контрольных работ;
подготовка к экзамену.
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа включает следующие виды:
поиск, анализ, структурирование информации по темам, выносимым на самостоятельное изучение;
составление и разработка словаря (глоссария);
подготовка доклада и написание тезисов доклада, подготовка к его защите, подготовка презентации.
3. МАТЕРИАЛЫ К ПРОМЕЖУТОЧНОМУ И ИТОГОВОМУ КОНТРОЛЮ
Вопросы к коллоквиуму. ДЕ I.
Понятие и организация микропроцессорной системы (МПС).
Структура сосредоточенных МПС. Магистральные МПС.
Структура сосредоточенных МПС. Матричные МПС.
Структура сосредоточенных МПС. Конвейерные МПС.
Структура распределенных МПС. Функциональная и топологическая децентрализация.
Структура распределенных МПС. Радиальные МПС.
Структура распределенных МПС. Кольцевые МПС.
Структура распределенных МПС. Смешанная структура МПС.
Интерфейс микропроцессоров. Магистраль адреса, магистраль данных и магистраль управления.
Интерфейс микропроцессоров. Интерфейсные схемы.
Интерфейс микропроцессоров. Программно-контролируемый обмен и обмен в режиме прерывания.
Интерфейс микропроцессоров. Обмен в режиме прямого доступа к памяти. Метод останова и метод захвата.
Аппаратные средства МПС. Концепция шины.
Аппаратные средства МПС. Шина с тремя состояниями.
Аппаратные средства МПС. Шина данных.
Аппаратные средства МПС. Шина адреса.
Аппаратные средства МПС. Шина управления.
Вопросы к коллоквиуму. ДЕ II.
Аппаратные средства МПС. Порты ввода и порты вывода.
Аппаратные средства МПС. Декодирование адреса при наличии нескольких устройств ввода-вывода.
Аппаратные средства МПС. Декодирование адреса при наличии нескольких ОЗУ и ПЗУ.
Декодирование адресов. Декодирование с помощью дешифратора.
Декодирование адресов. Декодирование с помощью логического компаратора.
Декодирование адресов. Декодирование методом линейной выборки.
Декодирование адресов. Декодирование с применением комбинационных схем и с выделением памяти для УВВ.
Запоминающие устройства. Основные сведения. Система параметров.
Запоминающие устройства. Классификация.
Основные структуры запоминающих устройств.
Запоминающие устройства типа ROM(M), PROM.
Запоминающие устройства типа EPROM, EEPROM.
Статические запоминающие устройства. Внутренняя организация.
Динамические запоминающие устройства. Внутренняя организация. Схема формирования сигналов записи и считывания.
Динамические запоминающие устройства повышенного быстродействия.
Регенерация данных в динамических запоминающих устройствах. Затраты времени на регенерацию динамической памяти в МПС.
Ассоциативная память. Способы организации. Область применения.
Память с последовательным доступом. Организация. Области применения.
Темы докладов. ДЕ III.
Интерфейсные схемы (периферийный параллельный адаптер, периферийный связной адаптер).
Последовательные интерфейсы. Двухпроводные - SPI, IIC.
Последовательные интерфейсы. Однопроводной- 1-Ware.
Тенденции построения современных МПС.
Процесс разработки МПС. Этапы разработки МПС. Блок-схема проектирования.
Контрольные вопросы к экзамену по дисциплине «Микропроцессорные системы»
Понятие и организация микропроцессорной системы (МПС).
Структура сосредоточенных МПС. Магистральные МПС.
Структура сосредоточенных МПС. Матричные МПС.
Структура сосредоточенных МПС. Конвейерные МПС.
Структура распределенных МПС. Функциональная и топологическая децентрализация.
Структура распределенных МПС. Радиальные МПС.
Структура распределенных МПС. Кольцевые МПС.
Структура распределенных МПС. Смешанная структура МПС.
Интерфейс микропроцессоров. Магистраль адреса, магистраль данных и магистраль управления.
Интерфейс микропроцессоров. Интерфейсные схемы.
Интерфейс микропроцессоров. Программно-контролируемый обмен и обмен в режиме прерывания.
Интерфейс микропроцессоров. Обмен в режиме прямого доступа к памяти. Метод останова и метод захвата.
Аппаратные средства МПС. Концепция шины.
Аппаратные средства МПС. Шина с тремя состояниями.
Аппаратные средства МПС. Шина данных.
Аппаратные средства МПС. Шина адреса.
Аппаратные средства МПС. Шина управления.
Аппаратные средства МПС. Порты ввода и порты вывода.
Аппаратные средства МПС. Декодирование адреса при наличии нескольких устройств ввода-вывода.
Аппаратные средства МПС. Декодирование адреса при наличии нескольких ОЗУ и ПЗУ.
Декодирование адресов. Декодирование с помощью дешифратора.
Декодирование адресов. Декодирование с помощью логического компаратора.
Декодирование адресов. Декодирование методом линейной выборки.
Декодирование адресов. Декодирование с применением комбинационных схем и с выделением памяти для УВВ.
Запоминающие устройства. Основные сведения. Система параметров.
Запоминающие устройства. Классификация.
Основные структуры запоминающих устройств.
Запоминающие устройства типа ROM(M), PROM.
Запоминающие устройства типа EPROM, EEPROM.
Статические запоминающие устройства. Внутренняя организация.
Динамические запоминающие устройства. Внутренняя организация. Схема формирования сигналов записи и считывания.
Динамические запоминающие устройства повышенного быстродействия.
Регенерация данных в динамических запоминающих устройствах. Затраты времени на регенерацию динамической памяти в МПС.
Ассоциативная память. Способы организации. Область применения.
Память с последовательным доступом. Организация. Области применения.
Интерфейсные схемы. (периферийный параллельный адаптер, периферийный связной адаптер).
Последовательные интерфейсы. Двухпроводные - SPI, IIC.
Последовательные интерфейсы. Однопроводной- 1-Ware.
Тенденции построения современных МПС.
Процесс разработки МПС. Этапы разработки МПС. Блок-схема проектирования.
4. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Рубцовский институт (филиал) АлтГУ располагает материально-технической базой, соответствующей санитарно-техническим нормам и обеспечивающей проведение всех видов лабораторной, практической подготовки и научно-исследовательской работы студентов, предусмотренных ГОС.
Аудиторный фонд института, оснащенный СВТ, включает 7 компьютерных классов (4 класса по 15 ПК в каждом, 1 – по 17 ПК, 2 – по 18 ПК), и 4 мобильных класса на ноутбуках. 2 класса по 15 ПК используются в режиме свободного доступа студентов. Все компьютеры объединены в единую локальную вычислительную сеть и имеют доступ в Интернет.
Лекционные занятия по дисциплине «Микропроцессорные системы» проводятся в аудиториях, оснащенных мультимедийными проекторами.
Лабораторные работы выполняются в комплексной лаборатории электротехники и вычислительной техники.
Мобильные классы на ноутбуках используются в учебно-образовательной деятельности, как для учебных занятий, так и для организации доступа к ресурсам корпоративной сети и Internet на всей территории РИ АлтГУ.
В учебном процессе используется лицензионное программное обеспечение. На различных ПК установлено системное программное обеспечение Windows XP Professional Service Pack 3, Windows 7 Enterprise Service Pack 1, Windows 7 Professional Service Pack 1, Windows 8 Enterprise, Windows 8 Pro.
Выполнение лабораторных работ по дисциплине «Микропроцессорные системы» опирается на использование лабораторных стендов, разработанных и изготовленных по заказу РИ (филиала) АлтГУ ЗАО «Фирма Радиус».
5. СПИСОК ОСНОВНОЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, ДРУГИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ
Основная литература
Мержи, Ив Практическое руководство по логическим микросхемам и цифровой схемотехнике / Ив Мержи. – М.: НТ Пресс, 2007.
Микропроцессорные системы: учеб. пособие /под ред. Д.В. Пузанкова. - СПб.: Политехника, 2002.
Точчи, Р. Цифровые системы. Теория и практика / Р.Точчи. – М., 2004.
Угрюмов, Е.П. Цифровая схемотехника / Е.П.Угрюмов. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004.
Уэйкерли, Джон Ф. Проектирование цифровых устройств / Джон Ф. Уэйкерли. – М.: ПОСТМАРКЕТ, 2002.
Дополнительная литература
Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем: справочник: В 2 т./ под ред. В.А. Шахнова. - М.: Радио и связь, 1988.
Токхейм, Р. Микропроцессоры. Курс и упражнения / Р.Токхейм. -М.: Мир,1989.
Токхейм, Р. Основы цифровой техники / Р.Токхейм. – М.: Мир, 1988.-282с.
Хоуп, Г. Проектирование цифровых вычислительных устройств на интегральных микросхемах / Г.Хоуп. – М.: Мир, 1984. - 400 с.
Базы данных, Интернет-ресурсы,
информационно-справочные и поисковые системы:
Микропроцессорные системы. Конспект лекций.
(http://conspect.narod.ru/).
Микропроцессоры;
(http://alpha3300.karelia.ru/koi/posob/microcpu/index.html).
Основные критерии проектирования систем;
(http://c-processor.net.ua/2009/04/page/2/).
Микропроцессоры, микроЭВМ;
(http://www.wildorg.ru/book/l024l0l/index.aspx)
|
