Введение в специальность

Вид материала

Содержание

Раздел 2. Принципы построения файловой системы
Раздел 3. Системы ввода-вывода
Раздел 4. Системные ресурсы ПЭВМ
Примерный перечень тем лабораторных работ
Структурная и функциональная организация эвм
А.Я. Кулешов
Кафедра электронных вычислительных машин и систем
Рекомендована к утверждению в качестве типовой
Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.113-98.
Пояснительная записка
Содержание дисциплины
Раздел 2. Проектирование процессоров
Раздел 3. Устройства управления ЭВМ
Раздел 4. Организация ввода-вывода
Раздел 5. Элементы архитектуры компьютерных систем
Раздел 6. Специальные вопросы организации памяти ЭВМ
Раздел 7. Принципы организации
Примерный перечень тем лабораторных работ
Курсовой проект
Контроль и диагностика средств
...
Полное содержание

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 14

Раздел 2. Принципы построения файловой системы

Архитектура дисковой подсистемы. Понятие о файлах. Структура размещения данных на магнитных дисках. Загрузчик, таблица размещения файлов. Каталоги и их структура. Назначение, структурная схема и программирование контроллера НГМД. Прерывания дисковой системы ПЭВМ. Резидентные системные программы и утилиты. Командные файлы (ВАТ), файл конфигурации системы (CONF1G.SYS). Их команды. Коэффициент полезного использования диска. Дефрагментация. Методы (фазовой модуляции, модифицированной фазовой модуляции, частотной модуляции), применяемые при записи информации на диск.

Раздел 3. Системы ввода-вывода

Управление внешними устройствами ПЭВМ. Параллельный и последовательный порты. Организация обмена данными через последовательный и параллельный порты ПЭВМ. Управление выводом на принтер. Формирование новых шрифтов. Шины межпроцессорных взаимодействий MULTIBAS 1 и MULTIBAS 2.

Раздел 4. Системные ресурсы ПЭВМ

Характеристики микропроцессоров Intel 8086 – Pentium 6X. Модель микропроцессора для программиста. Спецификация регистров микропроцессора. Режимы работы. Типы данных. Системные регистры. Регистр флагов. Регистры для работы в защищенном режиме. Организация системной памяти ПЭВМ. Сегментация. Физические и логические адреса. Стек. Зарезервированные области памяти. Управление страничной памятью. Дескрипторы. Реальный, защищенный и виртуальный режимы.

Сегмент состояния задачи. Карта ввода-вывода. Мультизадачный режим, разделение памяти, передача параметров. Управление стеком.

Интервальный таймер, структурная схема таймера. Работа с таймером (программирование). Организация ввода данных с клавиатуры. Контроллер клавиатуры. Буфер клавиатуры. Подсистема прерываний ПЭВМ. Аппаратные, логические и программные прерывания. Таблица векторов прерываний в реальном и защищенном режимах. Прерывания DOS и BiOS. Контроллер прерываний. Исключения. Назначение, структурная схема и программирование контроллера ПДП. Организация вывода информации на экран дисплея. Текстовые и графические режимы. Типы мониторов. Адаптеры CGA, EGA, VGA. Основные инструментальные системы программирования на ПЭВМ.

Заключение

Примерный перечень тем лабораторных работ

1. Подготовка ПЭВМ к работе и работа на ней. Загрузка операционной системы. Работа с командами МS DOS. Разработка командных файлов.

2. Управление выводом на принтер. Вывод текста на принтер различными шрифтами, строчными интервалами.

3. Программирование в реальном, защищенном и виртуальном режимах.

4. Работа с прерываниями и исключениями.

5. Программирование таймера.

6. Программирование клавиатуры.

7. Программирование видеоадаптера.

8. Работа с графикой.

Примерный перечень ТЕМ курсовых работ

1. Информационно-измерительные системы с применением ПЭВМ (контроллеры связи, логические интерфейсы, измерители физических величин).

2. Измерители R,L,C, контроллеры связи с ЭВМ, логические интерфейсы, обработка даннных.

3. Инструментальные системы для тестирования ПЭВМ, информационно-измерительных систем.

4. Системы управления физическим экспериментом с графическим интерфейсом.

ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ

1. Касаткин А.И. Управление ресурсами. - Мн. : Высш. шк.,1992.

2. Касаткин А.И. Системное программирование.- Мн.: Высш. шк.,1993.

3. Романовская Л.М. и др. Программирование в среде СИ для ПЭВМ. - М.: Финансы и статистика,1992.

4. Бочков С.О. и др. Язык программирования СИ для персональных компьютеров.- М.: Радио и связь , 1990.

5. Скэнлон Л. Персональные ЭВМ IBM PC и XT. Программирование на языке ассемблера.- М.: Мир,1989.

6. Страусс З. Микропроцессор 80286. – М.: Мир, 1992.

7. Брамм Д. Микропроцессор 80386 и его программирование. -М.: Мир,1990.

8. Брябрин В.М. Программное обеспечение ПЭВМ. - М.:Наука,1986.

9. Григорьев В.Л. Программирование однокристальных микропроцессоров. - М.:Энергоиздат,1987.

10. Скляров В.А. Программное и лингвистическое обеспечение ПЭВМ. - Мн.: Высш. шк.,1992.

11. Курейчик К.П., Дорощук Е.А. Архитектура персональных ЭВМ: Электронное учебно–метод. справ. пособие.- Мн.: БГУИР.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

1. Джордейн Р. Справочник программиста IBM PC. - М.: Радио и связь, 1992.

2. Скляров В.А. Управление ресурсами персональных ЭВМ: Метод. разработка по применению персональных ЭВМ в учебном процессе и в научных исследованиях для студ. всех спец. - Мн.: МРТИ,1989.

Учебно-методические разработки по лабораторным занятиям в данной программе не приведены и указываются при составлении рабочих программ.

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-40-024/тип.

СТРУКТУРНАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭВМ

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности І-40 02 01 Вычислительные машины, системы и сети

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составитель:

И.П. Кобяк, доцент кафедры электронных вычислительных машин Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук

Рецензенты:

Н.И. Мурашко, заведующий лабораторией системотехники Института технической кибернетики Национальной академии наук Беларуси, кандидат технических наук;

А.Я. Кулешов, старший научный сотрудник лаборатории обработки и распознавания изображений Института технической кибернетики Национальной академии наук Беларуси, кандидат технических наук;

Кафедра электронных вычислительных машин и систем Учреждения образования «Брестский государственный технический университет» (протокол № 7 от 18.06.2002 г.)

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой электронных вычислительных машин Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 27 от 04.03.2002 г.);

Научно-методическим советом по направлению І-40 Вычислительная техника УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 3 от 02.07.2002 г.)

Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.113-98.

Ответственный за редакцию: Т.Н. Крюкова

Ответственный за выпуск: Ц.С. Шикова

Пояснительная записка

Типовая программа «Структурная и функциональная организация ЭВМ» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.113-98 для специальности І-40 02 01 Вычислительные машины, системы и сети высших учебных заведений. Целью изучения дисциплины является обучение принципам построения узлов и блоков ЭВМ, принципам проектирования вычислительных устройств и микропроцессорных схем, изучение влияния элементной базы на архитектуру компьютера (процессоры с фиксированной архитектурой и разрядно-модульной организацией связей).

В результате изучения курса студент должен:

уметь:

- правильно выбирать алгоритмы решения задач и исследовать эффективность их реализации в проектируемом компьютере;

разрабатывать структуры вычислительных устройств и их отдельных узлов и блоков;
оптимизировать структуру компьютера с учетом переходных процессов в отдельных подсистемах;
выполнять эмуляцию узлов ЭВМ в микропроцессорных средах;

иметь навыки:

- микропрограммирования и программирования пользовательских задач с учетом заданного комплекта микропроцессорных больших интегральных схем (БИС).

Дисциплина базируется на сведениях, излагаемых в дисциплинах: "Программирование", "Прикладная теория цифровых автоматов", "Схемотехника ЭВМ", используется при изучении дисциплин специализации І-40 02 01, в курсовом и дипломном проектировании.

Данная типовая программа рассчитана на объем 166 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 83 часа, лабораторных работ – 83 часа. Изучение дисциплины предполагает выполнение курсового проекта.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Введение

Принцип действия ЭВМ. Неймановские принципы построения компьютеров.

Раздел 1. Память ЭВМ

Иерархия памятей ЭВМ. Организация запоминающих устройств (ЗУ) с произвольным доступом. Организация ЗУ с двухмерной адресацией и двунаправленной шиной данных.

Постоянное запоминающее устройство. Компоновка оперативных ЗУ (ОЗУ) из модулей памяти. Включение постоянных ЗУ (ПЗУ) в адресное пространство ОЗУ ЭВМ. Переключаемые банки памяти. Динамическое ЗУ. Схема регенерации ЗУ по прерыванию. Схема регенерации ЗУ с двухтактной записью адреса. Стековое запоминающее устройство. Аппаратная реализация стековой памяти. Ассоциативное ЗУ (АЗУ). Структурная схема, функционирование и область применения.

Раздел 2. Проектирование процессоров

Процессоры с фиксированной архитектурой. Синтез канонической структуры операционного автомата (ОА). Типовые элементы структуры ОА. Синтез ОА с управляющей логикой. Синтез ОА М-типа. Структурная организация и синтез ОА I-типа. Структурная организация и синтез IМ-автоматов. Использование ЗУ в памяти автомата. Класс S-автоматов. Секционированные микропроцессоры. Микропроцессорная секция стандартного микропроцессорного комплекса (МПК). Особенности построения операционных устройств на базе стандартного МПК. Микропрограммирование. Горизонтальный, вертикальный и смешанный способы кодирования микроопераций.

Раздел 3. Устройства управления ЭВМ

Управляющие автоматы с жесткой логикой. Управляющие автоматы с программируемой логикой. Принудительная адресация в автомате Уилкса. Естественная адресация микрокоманд. Функциональная схема управляющего автомата с естественной адресацией. Микроминиатюрная реализация устройств управления. Секция управления адресом микрокоманды стандартного МПК. Блок микропрограммного управления. Организация условных и безусловных переходов в микропрограммах.

Раздел 4. Организация ввода-вывода

Устройства ввода-вывода. Подключение портов к общей шине. Временные диаграммы сигналов при обмене данными через порт ввода-вывода. Структурная организация порта ввода-вывода. Координация взаимодействия ЭВМ с периферийным устройством. Схема обмена данными между компьютером и внешним устройством. Ввод-вывод по прерыванию. Векторная система обработки прерываний: а) с идентификацией устройств при помощи адресов; б) с шифратором приоритетов; в) с преобразователем начального адреса. Схема обмена данными при обработке прерываний. Структура аппаратных средств и временные диаграммы машинных циклов при вводе-выводе данных. Последовательный ввод-вывод. Синхронный и асинхронный обмен информацией. Организация прямого доступа к памяти. Подключение клавиатуры и индикации к портам ввода-вывода.

Раздел 5. Элементы архитектуры компьютерных систем

Адресные структуры основной памяти. Команды машины и их размещение в ЗУ. Слово состояния процессора. Способы адресации операндов. Прямая и непосредственная адресация. Косвенная и косвенная регистровая, регистровая автоинкрементная и автодекрементная, индексная и базово-индексная адресация данных. Адресация операндов с использованием программного счетчика. Непосредственная и абсолютная, относительная и косвенная относительная адресация. Стековая адресация. Команды формата RR, RX, RS, SI, SS. Структура аппаратных средств для выполнения команд ЭВМ. Форматы команд малых и микроЭВМ (на примерах стандартных ПК). Система команд компьютера. Команды арифметических и логических операций. Команды пересылки, передачи управления и обращения к подпрограммам. Команды ввода-вывода.

Раздел 6. Специальные вопросы организации памяти ЭВМ

Память мультипрограммных компьютеров. Методы защиты оперативной памяти. Виртуальная память. Способы вычисления виртуальных адресов. Применение АЗУ для формирования виртуальных адресов.

Раздел 7. Принципы организации

специализированных ЭВМ

Назначение и структура спецЭВМ. Реальный масштаб времени в спецкомпьютере. Проектирование алгоритмов для решения задач в спецЭВМ. Элементная база. Переход от алгоритма к структуре. Оптимизация структуры спецкомпьютера.

Примерный перечень тем лабораторных работ

1. Структурная схема микроЭВМ на базе МПК БИС с разрядно-модульной организацией связей. Управление, индикация и синхронизация.

2. Блок обработки данных микроЭВМ на базе МПК БИС с разрядно-модульной организацией связей. Регистр выходных данных. Регистр состояния.

3. Блок микропрограммного управления. Аппарат условных и безусловных переходов.

4. Микропрограммирование алгоритмов умножения целых двоичных чисел.

5. Исследование стека.

6. Микропрограммирование спецопераций в микроЭВМ.

7. Изучение принципиальной схемы микроЭВМ на базе МПК БИС с разрядно-модульной организацией связей.

8. Принципиальная схема блока обработки данных микроЭВМ на базе МПК БИС с разрядно-модульной организацией связей.

9. Принципиальная схема блока микропрограммного управления (БМУ).

10. Структурная схема, индикация и алгоритмы управления микропроцессорной лабораторией на базе комплекта интегральных микросхем с фиксированной архитектурой.

11. Изучение системы ввода-вывода в микропроцессорной лаборатории на базе МПК БИС с фиксированной архитектурой.

12. Изучение эффективности конвейеризации команд в микропроцессоре с фиксированной архитектурой.

13. Изучение алгоритмов вывода текста на светодиодные индикаторы.

14. Изучение принципов построения процессорного блока микропроцессорной лаборатории по принципиальной схеме.

15. Изучение блока оперативной памяти по принципиальной схеме.

16. Разработка структурной схемы микропроцессорной лаборатории по имеющейся принципиальной.

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему «Проектирование

микрокомпьютера на МПК БИС»

Общие требования к проекту

1. Пояснительная записка объемом 50 страниц, оформленная в соответствии с СТП-12-01-78.

2. Графическая часть, состоящая из двух чертежей - структурной схемы микрокомпьютера (формат А1) и принципиальной электрической схемы заданного блока системы (формат А1). Графическая часть оформляется в соответствии с ЕСКД.

При получении заданий на проектирование каждому студенту выдается свой набор МПК БИС, БИС ЗУ, своя разрядность данных и емкость ОЗУ, своя система адресации. Это дает возможность организовать проектирование любого числа спецкомпьютеров, отличающихся друг от друга архитектурой, структурной организацией блоков и внутренним интерфейсом.

Примерный план пояснительной записки

Введение.

1. Разработка архитектуры специализированного микрокомпьютера.

1.1. Анализ известных реализаций спецкомпьютеров, критика аналогов проектируемой системы, формулирование требований к разрабатываемому микрокомпьютеру.

1.2. Проектирование алгоритмов, выбор состава макроопераций и программирование задач.

1.3. Разработка обобщенной структуры микроЭВМ на основе алгоритмов решения задач.

2. Проектирование основных структурных компонентов схемы микрокомпьютера.

2.1. Разработка схемы блока обработки данных.

2.2. Проектирование ЗУ микрокомпьютера.

2.3. Разработка устройства управления.

2.4. Разработка блока ввода-вывода данных.

3. Проектирование внутреннего интерфейса микрокомпьютера.

3.1. Проектирование системы адресации.

3.2. Включение системы прерываний в схему устройства управления спецкомпьютера.

3.3. Проектирование системы ПДП.

3.4. Разработка блока регенерации памяти.

4. Разработка микропрограммного обеспечения.

4.1. Формат микрокоманды. Микропрограммная интерпретация команд

языка компьютера.

4.2. Разработка микропрограмм арифметических операций.

4.3. Разработка служебного микропрограммного обеспечения.

4.4. Разработка прикладного микропрограммного обеспечения.

Заключение.

Примерный перечень компьютерных программ

и необходимого оборудования

1. Микротренажер на МПК БИС с разрядно-модульной организацией связей.

2. Микропроцессорная лаборатория на базе комплекта интегральных микросхем с фиксированной архитектурой.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Пятибратов А.П. и др. Вычислительные машины, сети и телекоммуникации. - М.: Финансы и статистика,2001.

2. Хвощ С.Т. и др. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления: Справочник /Под общ. ред. С.Т. Хвоща - Л.: Машиностроение, 1987.

3. Гордонов А.Ю. Полупроводниковые БИС запоминающих устройств: Справочник. - М.: Радио и связь, 1986.

4. Булгаков С.С. и др. Проектирование цифровых систем на комплектах микропрограммируемых БИС/ Под ред. В.Г. Колесникова. - М.: Радио и связь, 1984.

5. Аверьянов Н.Н. др. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник. В 2 т. / Под ред. В.А. Шахнова. - М.: Радио и связь, 1988.

6. Пятибратов и др. Вычислительные машины, системы и сети: Учебник для вузов /Под.ред. А.П. Пятибратова.- М.: Финансы и статистика. 1991.

7. Глушков С. В., Мельников И.В. Персональный компьютер: Учебный курс.- Харьков: Фолио, 2000.

8. Майоров С.А., Новиков Г.И. Структура электронных вычислительных машин. - Л.: Машиностроение, 1979.

9. Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. - М.: Энергоатомиздат, 1985.

Дополнительная

1. Майоров С.А. Введение в микроЭВМ. - Л.: Машиностроение, 1988.

2. Мотока Т. Компьютеры на СБИС. Кн. 1, 2. - М.: Мир, 1988.

3. Мячев А.А. Интерфейсы вычислительных систем на базе мини- и микроЭВМ. - М.: Радио и связь, 1986.

4. Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов. - М.: Радио и связь, 1988.

5. Бруснецов Н.П. Микрокомпьютеры. - М.: Наука, 1985.

6. Гель П. Как превратить компьютер в измерительный комплекс.- М.: ДМК, 2001.

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-40-025/тип.

КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА СРЕДСТВ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности І-40 02 01 Вычислительные машины, системы и сети

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составитель:

В.Н. Ярмолик, заведующий кафедрой программного обеспечения информационных технологий Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», профессор, доктор технических наук

Рецензенты:

В.А. Вишняков, заведующий кафедрой экономики и управления Учреждения образования «Высший колледж связи», профессор, доктор технических наук;

Н.И. Листопад, директор Вычислительно-аналитического центра, доцент, кандидат технических наук

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой программного обеспечения информационных технологий Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 16 от 18.03.2002 г.);

Научно-методическим советом по направлению І-40 Вычислительная техника УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 2 от 20.06.2002 г.)

Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.113-98.

Ответственный за редакцию: Т.Н. Крюкова

Ответственный за выпуск: Ц.С. Шикова

Пояснительная записка

Типовая программа курса «Контроль и диагностика средств вычислительной техники» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.113-98 для специальности І-40 02 01 Вычислительные машины, системы и сети высших учебных заведений.

Цель курса состоит в изучении:

- элементов теории эксплуатации ЭВМ;

- основ технической диагностики цифровых устройств ЭВМ;

- методов контролепригодного проектирования средств вычислительной техники;

- методов тестового диагностирования средств вычислительной техники;

- методов компактного диагностирования цифровых устройств;

- основ обеспечения надежности и организации диагностирования регулярных структур /пассивных запоминающих устройств, оперативных запоминающих устройств (ОЗУ), программируемых логических матриц, программируемых логических устройств и др./

- методов функционального диагностирования микропроцессоров;

- методов самотестирования средств вычислительной техники;

- методов повышения надежности программного обеспечения;

- контрольно-измерительной аппаратуры для эксплуатационного обслуживания ЭВМ;

- методов построения стендового оборудования;

- методов аппаратного контроля средств вычислительной техники.

Задачей курса является получение знаний о методах диагностирования и контролепригодном проектировании элементов и узлов ЭВМ, особенностях их применения.

В результате изучения курса «Контроль и диагностика средств вычислительной техники» студент должен:

знать:

методы диагностирования и контролепригодного проектирования средств вычислительной техники, их достоинства и недостатки;
области применения различных методов;
тенденции и перспективы развития тестового и функционального диагностирования;

уметь:

- характеризовать оптимальный конкретный метод диагностирования или контролепригодного проектирования, используя сравнительный анализ достоинств и недостатков существующих методов и технических требований к проектируемым средствам вычислительной техники;

- анализировать эффективность применения методов контролепригодного проектирования, диагностических процедур и методов построения тестов;

приобрести навыки:

- построения тестов и проектирования самотестируемых цифровых устройств.

Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо для изучения курса включает: «Прикладная теория цифровых автоматов», «Схемотехника», «Теория и проектирование ЭВМ», «Периферийные устройства ЭВМ», «Вычислительные комплексы, системы и сети».

Программа рассчитана на объем 80 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 48 часов, лабораторных работ – 32 часа.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. Эксплуатация средств

вычислительной техники

Введение. Предмет и содержание курса. Надежное функционирование ЭВМ, виды нарушения нормального функционирования ЭВМ - отказ, ошибка, неисправность.

Тема 1.1. Модели неисправностей. Способы обеспечения надежности ЭВМ. Элементы теории эксплуатации ЭВМ. Модели потоков отказов и сбоев. Модель профилактических испытаний.

Тема 1.2. Влияние периодичности профилактических испытаний на коэффициент готовности ЭВМ с частичным контролем.

Тема 1.3. Расчет значений показателей надежности ЭВМ. Моделирование неисправностей. Методы параллельного дедуктивного и конкурентного моделирования неисправностей. Аппаратное моделирование с использованием натурного эксперимента.

Тема 1.4. Организация процедуры диагностирования неисправностей ЭВМ. Тестовое и функциональное диагностирование ЭВМ.

Тема 1.5. Понятие теста и тестовой последовательности. Организация процедуры тестового эксперимента.

Раздел 2. Контролепригодные цифровые устройства

Тема 2.1. Проектирование контролепригодных цифровых узлов ЭВМ. Управляемость, наблюдаемость и тестируемость цифровых схем.

Тема 2.2. Практические правила для упрощения задачи проведения тестового эксперимента. Проектирование контролепригодных комбинационных схем.

Тема 2.3. Разложение Рида - Маллера, трехуровневое ИЛИ-И-ИЛИ проектирование. Проектирование легкотестируемых ПЛМ.

Тема 2.4. Проектирование контролепригодных последовательностных схем. Методы сканирования состояний элементов памяти.

Тема 2.5. Метод LSSD. Метод произвольного сканирования. Проектирование СБИС по методу граничного сканирования.

Раздел 3. Методы тестирования цифровых схем

Тема 3.1. Методы построения тестов. Метод активизации одномерного пути. Метод активизации многомерного пути. Булево-дифференциальный метод построения тестов.

Тема 3.2. Метод эквивалентных нормальных форм. Метод случайного поиска. Особенности построения тестов для последовательностных схем.

Тема 3.3. Методы компактного тестирования. Обобщенная структура компактного тестирования. Метод счета единиц.

Тема 3.4. Синдромное тестирование. Вероятностное тестирование. Исчерпывающее тестирование. Сигнатурный анализ. Достоверность сигнатурного анализа.

Тема 3.5. Организация процедуры диагностирования с использованием сигнатурного анализа. Построение многоканальных сигнатурных анализаторов.

Раздел 4. Тестирование функциональных узлов ЭВМ

Тема 4.1. Тестирование запоминающих устройств. Модели неисправностей ОЗУ. Неисправности ОЗУ.

Тема 4.2. Тесты типа N, N^1/2 ,N² , и их сравнительная характеристика.

Тема 4.3. Повышение надежности ОЗУ. Структурное, временное и информационное резервирование.

Тема 4.4. Построение тестов для микропроцессоров и микроЭВМ.

Тема 4.5. Функциональное тестирование микропроцессоров. Метод Татта - Абрахама. Метод тестирования секционных микропроцессоров. Метод самотестирования микропроцессоров и микроЭВМ.

Тема 4.6. Проектирование самотестирующихся цифровых узлов. Аппаратная реализация генераторов тестов и анализаторов выходных реакций.

Тема 4.7. Универсальные модули для организации самотестирования цифровых узлов. Модуль BILBO. Самотестируемые ОЗУ. Стендовое оборудование.

Тема 4.8. Внутрисхемный контроль. Ложе из гвоздей. Параметрический контроль. Стенды СКАТ, КОДИАК, ЛИНГВИСТ, КДФК, АФК, ДУКАТ и др.

Примерный перечень тем лабораторных работ

Изучение методов генерирования тестов для цифровых схем.
Проектирование аппаратного генератора тестов.
Проектирование многоканального анализатора выходных реакций.
Методы вероятностного тестирования цифровых схем.
Изучение процедуры поиска неисправностей с использованием сигнатурного анализатора.
Функциональные тесты ОЗУ.
Проектирование аппаратных узлов стендового оборудования.

ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ

1. Каган Б.М., Мкртумян И.Б. Основы эксплуатации ЭВМ. - М.: Энергоатомиздат, 1988.

2. Киносита К., Асада К., Карацу С. Логическое проектирование СБИС. - М.: Мир, 1988.

3. Горяшко А.П. Синтез диагностируемых схем вычислительных устройств. - М.: Мир, 1987.

4. Малышенко Ю.В., Чипулис В.П., Шаршунов С.Г. Автоматизация диагностирования электронных устройств. - М.: Энергоатомиздат, 1986.

5. Ярмолик В.Н. Контроль и диагностика цифровых узлов ЭВМ. - Мн.: Наука и техника, 1988.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

1. Yarmolik V.N. Fault Diagnosis of Digital Circuits. John Wiley & Sons. Chichester. 1990. 198p.

2. Yarmolik V.N., Kachan I.V. Self-Testing VLSI Design // Elsivier Science Publisher. 1993. 253p.

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-40-026/тип.

ИНТЕРФЕЙСЫ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности І-40 02 01 Вычислительные машины, системы и сети

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составитель:

М.В. Качинский, доцент кафедры электронно-вычислительных средств Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук

Рецензенты:

П.Н. Бибило, заведующий лабораторией логического проектирования Института технической кибернетики Национальной академии наук Беларуси, профессор, доктор технических наук;

Н.И. Мурашко, заведующий лабораторией системотехники Института технической кибернетики Национальной академии наук Беларуси, кандидат технических наук;

Кафедра электронных вычислительных машин и систем Учреждения образования «Брестский государственный технический университет» (протокол № 7 от 18.06.2002 г.)

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой электронных вычислительных машин Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 27 от 04.03.2002 г.);

Научно-методическим советом по направлению І-40 Вычислительная техника УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 3 от 02.07.2002 г.)

Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.113-98.

Ответственный за редакцию: Т.Н. Крюкова

Ответственный за выпуск: Ц.С. Шикова

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Типовая программа «Интерфейсы персональных ЭВМ» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.113-98 для специальности І-40 02 01 Вычислительные машины, системы и сети высших учебных заведений. Дисциплина направлена на подготовку специалистов в области проектирования вычислительных систем на основе персональных ЭВМ (ПЭВМ). Целью дисциплины является изучение основ организации и функционирования различных типов интерфейсов ПЭВМ и их применения, что необходимо как разработчикам аппаратуры, так и системным программистам при разработке драйверов периферийных устройств.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать:

- принципы организации, основы построения и функционирования различных типов интерфейсов;

- способы подключения периферийных устройств к ПЭВМ;

- основы программирования интерфейсов;

уметь:

разбираться в принципах работы конкретных интерфейсов ПЭВМ;
использовать конкретные интерфейсы для подключения периферийных устройств к ПЭВМ;
разрабатывать алгоритмы управления периферийными устройствами и выполнять их отладку.

Дисциплина базируется на знаниях, полученных при изучении дисциплин «Архитектура персональных ЭВМ», «Периферийные устройства ЭВМ», «Системное программное обеспечение».

Программа рассчитана на объем 32 учебных часа. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 16 часов, лабораторных работ – 16 часов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Введение

Цели и задачи курса. Основные понятия и определения. Типы интерфейсов. Структура и принцип функционирования внешних интерфейсов ПЭВМ. Способы передачи информации. Пропускная способность интерфейса. Режимы обмена данными с помощью интерфейса. Способы соединения периферийных устройств. Гальваническая развязка интерфейсов. Внутренние интерфейсы ПЭВМ. Организация и архитектура интерфейсов. Принцип программно-управляемого обмена данными. Типы внешних устройств, подсоединяемых к ПЭВМ с помощью интерфейса.

Раздел 1. Организация параллельных интерфейсов

Основные типы параллельных интерфейсов. Интерфейс Centronics. Передача данных по протоколу Centronics. Архитектура LPT-порта. Стандарт IEEE 1284. Физический и электрический интерфейсы. Режимы передачи данных согласно стандарту IEEE 1284. Применение параллельных интерфейсов и LPT-портов. Конфигурирование LPT-портов. Функции BIOS для LPT-порта.

Раздел 2. Последовательные интерфейсы

Способы последовательной передачи данных. Интерфейс RS-232C. Электрический интерфейс. Управление потоком данных интерфейса RS-232C. Принципы построения универсального асинхронного приемопередатчика. Интерфейс «токовая петля». COM-порт. Использование COM-портов. Конфигурирование COM-портов. Функции BIOS для COM-портов.

Раздел 3. Специальные интерфейсы

IBM PC-совместимых компьютеров

Организация интерфейсов ввода (клавиатуры и манипуляторов). Интерфейс клавиатуры. Архитектура программируемого микроконтроллера клавиатуры i8042. Формат передачи данных программируемого микроконтроллера клавиатуры i8042. Интерфейс манипуляторов. Интерфейсы видеомониторов ПЭВМ. Режимы отображения информации на видеомониторах. Дискретный (цифровой) интерфейс RGB TTL. Формирование видеосигналов в дискретном интерфейсе RGB TTL. Аналоговый интерфейс RGB. Формирование видеосигналов в аналоговом интерфейсе RGB. Комбинированный интерфейс EVC.

Раздел 4. Шины расширения

Назначение шин расширения. Шины расширения типа ISA, EISA и PC-104. Логические и электрические сигналы шин расширения. Циклы обмена по шинам ISA и EISA. Отличие шины расширения PC-104 от ISA. Локальные шины VLB. Шина PCI. Циклы обмена по шине PCI. Магистральный интерфейс AGP. Шины PCMCIA (PC Card).

Раздел 5. Системный интерфейс SCSI

Назначение и физическая реализация интерфейса SCSI. Архитектура интерфейса SCSI. Функционирование интерфейса SCSI. Управление интерфейсом SCSI. Хост-адаптер SCSI.

Раздел 6. Интерфейс ATA

Область применения интерфейса ATA. Электрический интерфейс ATA. Архитектура интерфейса ATA. Дополнительные сервисные функции интерфейса. Протоколы взаимодействия хоста и устройства. Протоколы и режимы передачи данных.

Раздел 7. Последовательные шины

Область применения последовательных шин. Шина USB. Структура и протокол обмена данными устройств по шине USB. Форматы пакета обмена данными устройств по шине USB. Высокопроизводительная последовательная шина IEEE 1394 – FireWire. Структура и взаимодействие устройств шины FireWire. Протокол IEEE 1394. Сравнение интерфейсов USB и FireWire.

Заключение

Перспективы развития интерфейсов ПЭВМ.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Программирование контроллера клавиатуры.
Программирование параллельного порта.
Программирование последовательного порта.
Программирование устройства ввода типа «мышь».
Программирование устройства чтения CD-ROM.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

Гук М. Интерфейсы ПК: Справочник. - СПб: Питер, 1999.
Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. - СПб.: ПитерКом, 1998.
Мячев А.А. Интерфейсы средств вычислительной техники: Справочник. - М.: Радио и связь, 1993.

Дополнительная

Руководство по архитектуре IBM PC AT / Ж.К.Голенкова, А.В.Заблоцкий, М.Л.Мархасин и др.; Под общ. ред. М.Л. Мархасина. - Мн.: ООО "Консул", 1993.

Вегнер В.А. и др. Аппаратура персональных компьютеров и ее программирование. IBM PC/XT/AT и PS/2. - М.: Радио и связь, 1995.
Фролов А.В., Фролов Г.В. Аппаратное обеспечение персонального компьютера //Библиотека системного программиста. Т. 33. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1997.

Учебно-методические разработки по лабораторным, практическим занятиям и дополнительным модулям в данной программе не приведены и указываются при составлении рабочих программ.

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-40-027/тип.

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСЫ, СИСТЕМЫ И СЕТИ

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности І-40 02 01 Вычислительные машины, системы и сети

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составитель:

В.И. Жеребятьев, доцент кафедры электронных вычислительных машин Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук

Рецензенты:

П.Н. Бибило, заведующий лабораторией логического проектирования Института технической кибернетики Национальной академии наук Беларуси, профессор, доктор технических наук;

Н.И. Мурашко, заведующий лабораторией системотехники Института технической кибернетики Национальной академии наук Беларуси, кандидат технических наук;

Кафедра электронных вычислительных машин и систем Учреждения образования «Брестский государственный технический университет» (протокол № 7 от 18.06.2002 г.)

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой электронных вычислительных машин Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 27 от 04.03.2002 г.);

Научно-методическим советом по направлению І-40 Вычислительная техника УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 3 от 02.07.2002 г.)

Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.113-98.

Ответственный за редакцию: Т.Н. Крюкова

Ответственный за выпуск: Ц.С. Шикова

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Типовая программа дисциплины «Вычислительные комплексы, системы и сети» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.113-98 для специальности І-40 02 01 Вычислительные машины, системы и сети высших учебных заведений. Она предусматривает лекционный курс, выполнение лабораторных работ и курсового проекта, самостоятельное углубление знаний по отдельным вопросам.

Целью изучения дисциплины является приобретение современных систематизированных знаний по архитектуре и принципам работы вычислительных комплексов, систем и сетей различного назначения, основам их проектирования, методам анализа и синтеза, особенностям программного обеспечения.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать:

основные виды архитектур вычислительных комплексов, систем и сетей различного назначения;
принципы построения, работу и взаимодействие основных устройств названных систем в процессе их функционирования;
методы повышения их надежности и производительности;

уметь:

- формировать структуру комплексов, систем или сетей, выбирать режимы их функционирования по техническим требованиям;

- разрабатывать структурные и функциональные схемы всех узлов, входящих в системы;

- применять методы повышения производительности и надежности систем, выбирать программное обеспечение систем, а при необходимости разрабатывать его отдельные компоненты;

- оценивать основные характеристики комплексов, систем и сетей в целом, а также их основных компонентов;

иметь представление о:

перспективах развития вычислительных комплексов, систем и сетей,
направлениях научных работ в области создания, совершенствования их архитектур, технических средств и программного обеспечения.

Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин: «Арифметические и логические основы вычислительной техники», «Основы алгоритмизации и программирования», «Схемотехника», «Системотехника», «Структурная и функциональная организация ЭВМ», «Периферийные устройства ЭВМ», «Системное программное обеспечение», «Микропроцессорные средства и системы».

Знания, полученные студентами в результате изучения дисциплины «Вычислительные комплексы, системы и сети», используются при курсовом и дипломном проектировании, а также при изучении дисциплин специализации: «Системное программное обеспечение локальных вычислительных сетей», «Проектирование локальных вычислительных сетей», «Защита информации в вычислительных сетях» и «Корпоративные вычислительные сети».

Программа рассчитана на объем 112 учебных часов. Примерное распределение часов по видам занятий: лекций – 80 часов, лабораторных работ – 32 часа. По дисциплине предусматривается курсовой проект. Для выполнения курсового проекта аудиторные часы не отводятся.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ