Программа курса лекций
| Вид материала | Программа курса |
- Программа предусматривает проведение лекций, проведение семинарских занятий, подготовку, 17.19kb.
- Программа курса лекций для студентов специальности «История», 109.25kb.
- Программа курса Конспект лекций > Тесты Задачи > Вопросы к экзамену Методические рекомендации, 1693.2kb.
- Программа курса лекций "Языки программирования Internet", 61.91kb.
- М. Н. Общая риторика программа курса лекций общая риторика программа курса, 236.54kb.
- Программа регионоведческого курса, 292.18kb.
- Программа регионоведческого курса, 292.24kb.
- Программа курса лекций, 27.96kb.
- М. В. Кричевцев Программа курса лекций Предлагаемый курс лекций, 215.31kb.
- Название курса, 106.28kb.
Микропроцессоры и микропроцессорные системы
Программа курса лекций
(3 курс, 6 сем., 32 ч., экзамен)
Старший преподаватель Юрий Васильевич Коваленко
Исторический обзор микропроцессоров. Классификация микропроцессоров.
Основные компоненты микро-ЭВМ с шинной архитектурой (на примере i8080).
Понятия шины, канала, интерфейса, протокола. Шины адреса, данных и управления. Диаграммы операций процессора с шиной. Понятие машинного цикла.
Понятия адресных пространств процессора и ЭВМ.
Система команд. Классификация. Ограничения на право исполнения некоторых команд, обоснование потребности в режиме суперпользователя. Основные стадии исполнения команд. Программно-доступные элементы процессора. Элементы процессора не доступные программно. Условия разрыва последовательности стадий исполнения одной команды другой командой.
Прерывание. Сравнение метода опроса и прерывания. Понятия вектора, приоритета, маскирования. Последовательность операций процессора и внешнего устройства во время процедуры прерывания. Функции и структура контроллера прерываний.
Оценка времени от возникновения запроса на прерывания до начала его обработки.
Прямой доступ к памяти. Последовательность операций процессора и внешнего устройства во время процедуры ПДП. Функции контроллера ПДП. Оценка выигрыша времени при применении ПДП.
Микроконтроллеры (на примере PIC16xXX). Области применения микроконтроллера.
Понятие системы на кристалле SoC. . Особенности PIC в сравнении с другими микроконтроллерами. Основные элементы микроконтроллера.
Специфика питания. Процедура RESET. Управление энергопотреблением. Понижение тактовой частоты. Режим сна. Режим пониженного потребления.
Программируемые выводы корпуса. Реализации двунаправленных выводов.
Квази-двунаправленность, подтягивающий резистор, открытый сток, открытый исток.
Гарвадская архитектура. Независимость разрядности операционного устройства от разрядности слова команды. Разделение шин программной памяти и памяти данных.
Повышение производительности микропроцессора совмещением операций над данными и выборкой командного слова. Адресное пространство контроллера. Страничная (банковая) организация памяти. Аппаратный кэш. Отображение физической памяти PIC16xXX на адресное пространство. Канальная архитектура на примере ППЗУ.
Система команд. Классификация системы команд предлагаемая фирмой MicroChip, сравнение с классификацией данной для i8080. Структура слова команды.
Операции с битами. Понятие Булевого процессора. Система прерываний, отличия от i8080.
Средства и методика разработки программного обеспечения для микроконтроллеров.
Механизмы защиты программного кода от копирования.
Микропроцессоры общего назначения на примере ядра ARM7. Многозадачность.
Организация защиты программ. Устройство управление памятью (MMU), сегменты и страницы. Режимы пользователя и супервизора, режим обработки исключений.
Конвеер, RISC и CISC процессоры. Сбои в работе конвеера, предсказание, условное исполнение команды. Кэш.
Арифметика с плавающей точкой, стандарт IEEE-754. Сопроцессор и арифметическое расширение процессора (в сравнении с i8087).
Методы сокращения объема кода программы. Система команд транспьютера, система команд Thumb процессора ARM.
Средства интеграции микропроцессорных систем.
Шинная архитектура. Обоснование специализации шин. Понятие чипсета. Пример чипсета для ЭВМ на базе i8080. Шина памяти. Шина видеоконтроллера. Шина периферии. Примеры: архитектура PC, модульный стандарт VME. Универсальная шина расширения ISA, микропроцессорные системы в стандартах PC104, микро-PC. Мезонинные технологии - IndustrialPack. Конструктивы микропроцессорных систем Евромеханика.
Канальная архитектура. Предпосылки к широкому применению последовательных линий связи. Физические характеристики последовательных линий связи. Оптика, медь, радиоканал. Способы кодирования сигналов. Двух и трех уровневое кодирование. Уравновешенный код. Самосинхронизирующийся код на примере Манчестер II.
Топология последовательных линий связи. Механизмы арбитража доступа к линии связи. Гарантированное время передачи информации. Доставка с подтверждением.
Влияние механизма подтверждения на скорость передачи.
Стандарты интеграции систем по канальной технологии: SPI, I2C, RS232,(422,485), USB, Ethernet, mil1.std1553b
Литература
- Боборыкин А.В., Янковецкий Г.П. и др.Однокристальные микро-ЭВМ, М.:МИКАП, 1994,-400с.
- Проектирование микропроцессорных устройств. Иванов Д.А. Учебное пособие для начинающих разработчиков. Вып. 1: Архитектура и технология программирования микроконтроллеров. - СПб.:СПбГТУ, 1997.-101 с.
- Дж. Фрир. Построение вычеслительных систем на базе перспективных микропроцессоров. Мир 1990.