Geum.ru

Рабочая программа дисциплины микропроцессорные технологии для подготовки магистров по направлению 552800 -"Информатика и вычислительная техника"

Вид материалаРабочая программа

Содержание


Рабочая программа
Цели и задачи дисциплины
Содержание рабочей программы
Структура базовой микропроцессорной системы.
Архитектура микропроцессоров.
Организация подсистемы памяти.
Организация подсистемы ввода-вывода.
Периферийные устройства.
Однокристальные микроконтроллеры.
Программное обеспечение встроенных микропроцессорных систем.
Методы повышения производительности микропроцессорных систем
Аппаратура для отладки микропроцессорных устройств и систем.
Цели и содержание курсового проекта
Расчет учебных часов по темам и видам занятий
Программа согласована
Подобный материал:

Министерство образования Российской Федерации


Санкт-Петербургский государственный электротехнический

университет “ЛЭТИ”


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


дисциплины




МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ



Для подготовки магистров по направлению 552800 -"Информатика и вычислительная техника"


специализации 552813 – “Сети ЭВМ и телекоммуникации





Санкт-Петербург


2003

Санкт-Петербургский государственный электротехнический


университет “ЛЭТИ”


“УТВЕРЖДАЮ”



Проректор по учебной работе


проф. ___________ Ушаков В.Н.


“_____”_______________2003 г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

дисциплины




МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ



Для подготовки магистров по направлению 552800 -"Информатика и вычислительная техника"


специализации 552813 – “Сети ЭВМ и телекоммуникации


Факультет Компьютерных технологий и информатики

Кафедра Вычислительной техники


Курс

Семестр 1


Лекции
32 ч.



Экзамен

семестр













1

Лабораторные занятия
32 ч.



Зачет
семестр













1

Курсовое проектирование
16 ч.












Аудиторные занятия
80 ч.






Самостоятельные занятия
80 ч.



Всего часов
160 ч.








2003

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры Вычислительной техники “____”_______________2003г., протокол №______.


Рабочая программа согласована с рабочими программами изученных ранее дисциплин:

1) Организация ЭВМ и систем.


Рабочая программа утверждена на методической комиссии факультета компьютерных технологий и информатики “____”_____________2003г.

Цели и задачи дисциплины:

1. Изучение принципов организации и различных классов микропроцессорных систем.

2. Приобретение навыков программирования встроенных систем.

Требования к уровню освоения дисциплины

В результате изучения дисциплины студенты должны:

1. ЗНАТЬ современные однокристальные и модульные комплекты микропроцессорных средств, используемых для построения микропроцессорных систем, принципы функционирования и сравнительные характеристики БИС и СБИС микропроцессорных комплектов, подходы к построению микропроцессорных систем, функциональное назначение модулей комплекта и их программирование, основные этапы проектирования микропроцессорных систем, факторы, влияющие на выбор микропроцессорных комплектов, особенности разработки и отладки аппаратных и программных средств систем на кросс-средствах и в резидентном режиме.


2. УМЕТЬ практически пользоваться системами характеристик модулей микропроцессорных комплектов при проектировании аппаратных и программных средств микропроцессорных систем, принимать самостоятельные решения при выборе структур системы и алгоритмов реализации функций в соответствии с выбранными критериями проектирования; проектировать микропроцессорный модуль, систему памяти, интерфейс в микропроцессорных системах исходя из требований технического задания; ставить задачи анализа и оптимизации структур систем, пользоваться стандартами при подготовке документации по аппаратным и программным средствам.


3. ИМЕТЬ представление о состоянии и тенденциях развития средств микропроцессорной техники, направлениях развития структур микропроцессоров, памяти, периферийных адаптеров и других модулей микропроцессорных комплектов; о возможных подходах к автоматизированному проектированию микропроцессорных систем на системном, структурном и логическом этапах проектирования.


Содержание рабочей программы

Введение. Излагается эволюция микропроцессоров и микропроцессорных средств и основные технические характеристики поколений микропроцессоров. Обсуждаются вопросы влияния микропроцессоров и модулей комплекта на области применения средств вычислительной техники и методологию проектирования цифровых систем: системы сбора и обработки данных, контролеры, управляющие системы и т. п.


Тема 1. Структура базовой микропроцессорной системы. Состав модулей системы: микропроцессорный модуль, подсистема памяти, средства ввода-вывода. Основные классы микропроцессорных средств: микропроцессоры, микроконтроллеры, интегрированные процессоры, процессоры обработки сигналов. Системная шина, характеристика интерфейсов в системе. Обмен данными с внешней средой. Буферизация и демультиплексирование шин адреса и данных. Основные этапы разработки микропроцессорной системы.


Тема 2. Архитектура микропроцессоров. Понятие регистровой программной модели микропроцессора, иллюстрация их на примере современных однокристальных микропроцессоров. Структура однокристального микропроцессора. Обработка данных в микропроцессоре. Машинный цикл. Сброс и синхронизация модулей системы.

Классификация команд микропроцессоров: передачи данных, логической и арифметической обработки, ввода-вывода, передачи управления, управления микропроцессором.

Режимы адресации и их символическое представление при использовании языка ассемблера. Понятие состояния микропроцессора и особенности контекстного переключения при обработке прерываний и мультипрограммном режиме работы. Основные тенденции развития архитектуры микропроцессоров.


Тема 3. Организация подсистемы памяти. Особенности организации модульной памяти. Дешифрация адреса. Распределение адресного пространства. Использование кэш-памяти команд и данных в системе. Наращивание памяти в системе.


Тема 4. Организация подсистемы ввода-вывода. Режимы обмена информацией с периферийными устройствами. Адресация портов периферийных устройств и формирование управляющих сигналов. Примеры распространенных протоколов параллельного и последовательного ввода-вывода. Программно-управляемый обмен данными. Обмен данными с квитированием. Организация обмена с прерыванием. Контроллеры прерываний. Обмен с прямым доступом к памяти. Контроллеры прямого доступа к памяти.


Тема 5. Периферийные устройства. Классификация периферийных устройств. Устройства для связи с пользователем. Устройства связи с объектами управления. Ввод и обработка аналоговой информации.


Тема 6. Однокристальные микроконтроллеры. Обобщенная модель. Типы процессорных ядер. Периферийные устройства. Характеристика системы команд. Особенности интерфейса с внешней памятью программ и данных. Коммуникационные микроконтроллеры. Микроконтроллеры для управления. Тенденция развития встраиваемых микроконтроллеров.


Тема 7. Программное обеспечение встроенных микропроцессорных систем. Состав программного обеспечения. Языки описания алгоритмов. Выбор языка программирования. Качество и надежность программного обеспечения. Модели процессов разработки программного обеспечения. Компромиссы между аппаратными и программными средствами. Подпрограммы, как средство модульного программирования. Реализация типовых функций в микропроцессорных контроллерах и системах.


Тема 8. Методы повышения производительности микропроцессорных систем. Использование математических сопроцессоров. Структура сопроцессора и взаимодействие с центральным процессором системы. Характеристика системы команд сопроцессоров. Мультимикропроцессорные системы. Встроенные средства в микропроцессор для организации мультипроцессорных систем. Режимы обмена информацией.


Тема 9. Аппаратура для отладки микропроцессорных устройств и систем. Состав средств отладки. Системные программы: монитор, редактор, ассемблер, компилятор языка высокого уровня. Внутрисхемный эмулятор, логический анализатор, сигнатурный анализатор. Кросс-средства проектирования программного обеспечения микропроцессорных систем. Состав, характеристики и возможности кросс-средств. Последовательность отладки программных и аппаратных средств. Организация покомандной отладки.


Заключение. Основные характеристики новых микропроцессоров и микроконтроллеров, интерфейсных модулей, модулей полупроводниковой памяти. Направления в архитектуре разрабатываемых микропроцессоров.

Перечень лабораторных работ




№
Наименование работы
Номер темы

1
Изучение лабораторного стенда, инструкций редактора, монитора, директив встроенного ассемблера.
2

2
Изучение основных команд пересылок, логических и арифметических команд, команд передачи управления.
2

3
Изучение реализации типовых функций.
7

4
Исследование режима синхронного ввода-вывода через параллельный периферийный адаптер.
4

5
Исследование режима асинхронного ввода и вывода через параллельный периферийный адаптер.
4

6
Исследование процедуры ввода с использованием прерываний.
4

7
Исследование работы таймера и его использование в микропроцессорных системах.

5



Цели и содержание курсового проекта


В курсовом проекте рассматриваются вопросы организации микропроцессорной системы на основе однокристальных 8-битных микропроцессоров. Система обеспечивает управление заданным объектом путем формирования заданного набора управляющих сигналов. Входными сигналами системы являются сигналы от цифровых и аналоговых датчиков. В качестве базовых модулей системы используются основные БИС микропроцессорных комплектов. Все задания являются индивидуальными. В результате выполнения курсового проекта студенты разработают алгоритмы функционирования, программы на ассемблере и функциональную схему системы.

Курсовой проект оформляется в виде пояснительной записки, в которой отражены все полученные результаты разработки. Ориентировочное время выполнения курсового проекта - 32 часа.


Расчет учебных часов по темам и видам занятий



№

темы
Название разделов и тем
Объем учебных часов

Лекции
Лаборат.

занятия
Практич.

занятия
Аудитор.

занятия
Самост.

работа
Всего
Семестр




Введение
1






1






1

1
Структура бaзовой МПС
2






2






1

2
Архитектура МП
4
4



8






1

3
Организация подсистем памяти
2






2






1

4
Подсистема ввода-вывода
4
6



10






1

5
Периферийные устройства
4
8



12






1

6
Однокристальные микроконтроллеры
5






5






1

7
Программное обеспечение МПС
4
14



18






1

8
Методы повышения производительности МПС
3






3






1

9
Аппаратура для отладки микропроцессорных устройств и систем
2






2






1




Заключение
1






1






1




Курсовой проект









16
16
32
1

ИТОГО:
32
32



80
80
160




ЛИТЕРАТУРА

Основная
№
Название, библиографическое описание
Л
Лр
Пз (С)
Кп

(р)
Инд.

зад.
К-во экз. в библ. (на каф.)
Гриф
1
Щелкунов Н.Н., Дианов А.П. Микропроцессорные средства и системы. - М.: Радио и связь, 1989. - 288 с.
1
1
(2)
2
Микропроцессорный комплект К1810: структура, программирование, применение: справочная книга/ Ю.М.Казаринов, В.Н.Номоконов, Г.С.Подклетнов, В.Ф.Филиппов. Под ред. Ю.М.Казаринова.-М.:Высш.шк., 1990. -269с.: ил.
1
(4)
3
Григорьев В.Л. Программирование однокристальных микропроцессоров. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 288 с.: ил.
1
1

1
(2)
4
Лю Ю-Чжен, Гибсон Г. Микропроцессоры семейства 8086/88. Архитектура, программирование и проектирование микрокомпьютерных систем: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1987. - 512 с.; ил.
1
(1)
5
Микро- и мини-ЭВМ/ Е.П.Балашов, В.Л.Григорьев, Г.А.Петров: Учебное пособие для вузов. - Л: Энергоатомиздат. Ленингр. отд., 1984. - 376 с., ил.
1
(4)
Учебное пособие
6
Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах/ В.В.Сташин, А.В.Урусов, О.Ф.Мологонцева. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 224с., ил.
9
(5)
7
Микропроцессорные системы./ М.С. Куприянов, Р.И. Грушвицкий, О.Е. Мартынов и др. Под. ред Д.В.Пузанкова Учебное пособие для вузов. - СПб, Политехника, 2002, 936 с.
1
0
Учебное пособие



Дополнительная



№
Название, библиографическое описание
К-во экз. в библ. (на кафедре)
1
Фрир Дж. Построение вычислительных систем на базе перспективных микропроцессоров: Пер. с англ. - М.: Мир, 1990. – 413 с. ил.
(2)
2
А.Н. Комин, М.С. Куприянов, Д.В. Пузанков, А.В. Сиповский. Процессоры семейства М68К фирмы Motorola/СПб., 1996, - 282с.
(10)
3
Куприянов М.С., Мартынов О.Е., Панфилов Д.И. Коммуникационные контроллеры фирмы Motorola – СПб., БХВ – Петербург, 2001 – 560с.
(4)
4
Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. Цифровая обработка сигналов: процессоры, алгоритмы, средства проектирования. – СПб., Политехника, 1988.- 592с.
(5)
5
Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. и др. Техническое обеспечение цифровой обработки сигналов. Справочник, Наука и техника, СПб., 2000, -700 с.
(2)




Авторы:



к.т.н., доц.

Петров Г.А.

д.т.н., проф.
Куприянов М.С.

Рецензент



д.т.н., проф.

Мурсаев А.Х.







Зав. кафедрой Вычислительной техники



д.т.н., проф

Пузанков Д.В.







Декан факультета



Компьютерных технологий и информатики



д.т.н., проф.

Герасимов И.В.













Программа согласована:









Зав. кафедрой Вычислительной техники



д.т.н., проф

Пузанков Д.В.







Зав. отделом учебной литературы
Киселева Т.В.







Председатель методической комиссии




факультета




Компьютерных технологий и информатики



к.т.н., доц.

Чугунов Л.А.







Руководитель методического отдела,



к.т.н., доцент
Марасина Л.А.