Микропроцессорные системы
| Вид материала | Лекции |
- Реферат по курсу «Микропроцессорные системы» на тему «Распределенные вычислительные, 377.31kb.
- Рабочая программа по дисциплине дн(М). В1 Цифровые устройства и микропроцессорные системы, 186.77kb.
- Методические указания к курсовому проекту по дисциплине " Микропроцессорные системы", 312.07kb.
- Микропроцессорные системы, 75.23kb.
- По дисциплине «Микропроцессорные средства и системы», 10.38kb.
- Рейтинг-план освоения дисциплины «Микропроцессорные системы» Недели, 120.04kb.
- Фртк «Микропроцессорные технологии» резюме студента, 25.98kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины микропроцессоры и микропроцессорные системы для, 378.72kb.
- Примерная программа учебной дисциплины микропроцессоры и микропроцессорные системы, 382.92kb.
- Осрб 1-39 02 02-2007, 761.48kb.
Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный электротехнический
университет “ЛЭТИ”
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины
МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ
Для подготовки дипломированных специалистов по направлению 654600 – “Информатика и вычислительная техника” по специальности 220100 “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети”.
Санкт-Петербург
2002
Санкт-Петербургский государственный электротехнический
университет “ЛЭТИ”
“УТВЕРЖДАЮ”
Проректор по учебной работе
проф. ___________ Ушаков В.Н.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины
МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ
Для подготовки дипломированных специалистов по направлению 654600 – “Информатика и вычислительная техника” по специальности 220100 “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети”.
Факультет компьютерных технологий и информатики
Кафедра Вычислительной техники
Курс 5
Семестры 9,10
| Лекции | 77 ч. | | Экзамен - | семестр |
| | | | | 10 |
| | | | Текущий контроль | 9 |
| Лабораторные занятия | 31 ч. | | Зачет - | семестр |
| | | | | 9,10 |
| Курсовая работа | 15 ч. | | | |
| Аудиторные занятия | 123 ч. | | |
| Самостоятельные занятия | 125 ч. | | |
| Всего часов | 248 ч. | | |
2002
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры Вычислительной техники “____”_______________2002г., 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 “____”_____________2002г.
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 - 2ч. | 2 |
| 2 | Изучение основных команд пересылок, логических и арифметических команд, команд передачи управления - 2ч. | 2 |
| 3 | Изучение реализации типовых функций - 2ч. | 7 |
| 4 | Исследование режима синхронного ввода-вывода через параллельный периферийный адаптер - 2ч. | 4 |
| 5 | Исследование режима асинхронного ввода и вывода через параллельный периферийный адаптер - 2ч. | 4 |
| 6 | Исследование процедуры ввода с использованием прерываний - 2ч. | 4 |
| 7 | Исследование работы таймера и его использование в микропроцессорных системах - 2ч. | 5 |
Цели и содержание курсовой работы
В курсовой работе 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 курсовой работы студенты разработают алгоритмы функционирования, программы на ассемблере и функциональную схему системы.
Курсовая работа оформляется в виде пояснительной записки, в которой отражены все полученные результаты разработки. Ориентировочное время выполнения работы - 30 часов.
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 | 9 |
| 1 | Структура бaзовой МПС | 4 | | | 4 | 4 | 8 | 9 |
| 2 | Архитектура МП | 6 | 2 | | 8 | 8 | 16 | 9 |
| 3 | Организация подсистем памяти | 2 | | | 2 | 2 | 2 | 9 |
| 4 | Подсистема ввода-вывода | 8 | 6 | | 14 | 14 | 28 | 9 |
| 5 | Периферийные устройства | 6 | 8 | | 14 | 14 | 28 | 9,10 |
| 6 | Однокристальные микроконтроллеры | 20 | 15 | | 35 | 35 | 70 | 10 |
| 7 | Программное обеспечение МПС | 20 | | | 20 | 20 | 40 | 10 |
| 8 | Методы повышения производительности МПС | 5 | | | 5 | 7 | 57 | 10 |
| 9 | Аппаратура для отладки микропроцессорных устройств и систем | 4 | | | 4 | 6 | 14 | 10 |
| | Заключение | 1 | | | 1 | | 1 | 10 |
| 10 | Курсовая работа | | | | 15 | 15 | 30 | 10 |
| ИТОГО: | 77 | 31 | | 123 | 125 | 248 | | |
Методика текущего контроля
Итоговая оценка выставляется по результатам контрольных работ, включающих теоретические вопросы и задачи которые проводятся на 8 и 15 неделях.
График текущего контроля
| | Тема | Неделя |
| 1 | Контрольная работа 1 по темам 1-2 | 7 неделя |
| 2 | Контрольная работа 2 по темам 3-4 | 15 неделя |
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. | 9,10 | 9,10 | (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. | 9,10 | (4) | |||||
3 | Григорьев В.Л. Программирование однокристальных микропроцессоров. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 288 с.: ил. | 9,10 | 9 | 9,10 | (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. | 9 | (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. | 9 | (4) | Учебное пособие | ||||
6 | Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах/ В.В.Сташин, А.В.Урусов, О.Ф.Мологонцева. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 224с., ил. | 10 | (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. | 9,10 | 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 | Смирнова О.Н. |
| | |
| 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. |
| | |