Введение в специальность

Вид материала

Документы

Содержание Примерный перечень тем лабораторных работ Микропроцессорные средства и системы П.Н. Бибило 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 1. Организация микропроцессорной системы Раздел 2. Универсальные микропроцессоры Раздел 3. Микроконтроллеры Раздел 4. Проектирование микропроцессорных систем Примерный перечень тем лабораторных работ ЛИТЕРАТУРА Основная 6. М.: диалог-мифи, 1998.

Подобный материал:

• Е. В. Арляпова введение в специальность «реклама», 1668.44kb.
• А. К. Мазуров введение в специальность, 3019.75kb.
• Рабочая учебная программа дисциплины «введение в специальность» для специальности, 107.59kb.
• Анализ и планирование трудовых показателей Аудит и контроллинг персонала Введение, 12.45kb.
• Рабочая программа дисциплины Введение в специальность специальность 032001 Документоведение, 55.23kb.
• Учебно-методический комплекс дисциплины Введение в литературоведение Специальность, 711.32kb.
• Учебно методический комплекс по дисциплине «Введение в специальность» Специальность, 2682.27kb.
• Курс Комплексный экзамен по циклам опд, сд и дисциплинам специализации: «Введение, 469.08kb.
• В г. Орске Специальность: 021100 «Юриспруденция» Дисциплина: Уголовное право Курсовая, 432.15kb.
• Тема: Гидроакустика, 110.92kb.

Заключение

Перспективы развития комплексов, систем и сетей. Организация проектирования, эксплуатации и техническое обслуживание. Обеспечение производительности и надежности.


Примерный перечень тем лабораторных работ

1. Асинхронная однонаправленная передача байтов информации в СПД.
   
2. Формирование, передача и прием кадров в СПД.
   
3. Дуплексная связь в СПД с передачей кадров данных.
   
4. Методы защиты от ошибок, используемые в сетях.
   
5. Процедуры прямого и обратного бит-стаффинга, применяемые в СПД.
   
6. Передача пакетов с квитированием.
   
7. Управление в сетях с маркером.
   
8. Передача данных в ЛКС с маркерным методом доступа.
   

Примерный перечень тем курсовых проектов

1. Проектирование многомашинных вычислительных комплексов с переключателем шины.
   
2. Проектирование многомашинных вычислительных комплексов с адаптером межпроцессорной связи.
   
3. Проектирование многомашинных вычислительных комплексов с общим полем памяти.
   
4. Проектирование многомашинных вычислительных комплексов с общедоступной памятью.
   
5. Проектирование многопроцессорных вычислительных комплексов с общей шиной, перекрестной коммуникацией и с многовходными ОЗУ.
   
6. Проектирование систолических вычислительных систем для решения различных задач.
   
7. Проектирование ассоциативных вычислительных систем для решения различных задач.
   
8. Проектирование блоков доступа к моноканалу для различных топологий сетей и методов доступа.
   
9. Проектирование блоков формирования и передачи пакетов сетевого адаптера ЛКС для различных топологий сетей, методов передачи и способов кодирования информации.
   
10. Проектирование блоков приема и обработки пакетов сетевого адаптера ЛКС для различных топологий сетей, методов приема и способов кодирования информации.
    
11. Разработка программ для реализации отдельных сетевых протоколов.
    

ЛИТЕРАТУРА


Основная

1. Злотов С. Протоколы Internet.-СПб.: ВНV, 1998.
   
2. Андерсон К., Минаси М. Локальные сети. - СПб.: Корона, 1999.
   
3. Ларионов А.М., Майоров С.А., Новиков Г.И. Вычислительные комплексы, системы и сети: Учеб. пособие для вузов. –Л.: Энергоатомиздат, 1987.
   
4. Чаппел Л., Хейкс Д. Анализ локальных сетей Net Ware. - М.: ЛОРИ, 1995.
   
5. Овчинников В.В., Рыбкин И.И. Техническая база интерфейсов локальных вычислительных сетей. –М.: Радио и связь, 1989.
   
6. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. - СПб: Питер, 2000.
   
7. Протоколы информационно-вычислительных сетей: Справочник/Под ред. А.М. Мизина. –М.: Радио и связь, 1990.
   
8. Шпаковский Г.И. Организация параллельных ЭВМ и суперскалярных процессоров: Учеб. пособие для вузов. –М.: Университетское, 1996.
   

Дополнительная

1. Блек Ю. Сети ЭВМ: Протоколы, стандарты, интерфейсы: Пер. с англ. –М.: Мир, 1990.
   
2. Бойченко Е.В. и др. Локальные вычислительные сети. –М.: Радио и связь, 1985.
   
3. Крол Э. Все об Internet: Пер. с англ.. –Киев.: Торгово-издательское бюро ВНV, 1995.
   
4. Новиков Ю.В., Карпенко Д.Г. Аппаратура локальных сетей: функции, выбор, разработка. – М.: ЭКОМ, 1988.
   
5. Паркер Т. Освой самостоятельно TCP/IP: Руководство для самостоятельного изучения: Пер. с англ. -М.: БИНОМ, 1997.
   
6. Флинт Д. Локальные сети ЭВМ: Архитектура, принципы построения, реализация: Пер. с англ. –М.: Финансы и статистика, 1986.
   

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-40-028/тип.


МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СРЕДСТВА И СИСТЕМЫ


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 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;

П.Н. Бибило, заведующий лабораторией логического проектирования Института технической кибернетики Национальной академии наук Беларуси, профессор, доктор 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 «Микропроцессорные средства и системы» 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 микропроцессорных средств и систем. Целью дисциплины является изучение основ организации и функционирования различных типов микропроцессоров (МП), микропроцессорных больших интегральных схем (МП БИС) и их программирования, а также применения микропроцессоров при проектировании компьютерных систем.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать:

- принципы организации, основы построения и функционирования различных типов микропроцессоров и микропроцессорных БИС;

- принципы организации микропроцессорных систем;

- основы программирования микропроцессоров;

уметь:

- разбираться в принципах работы конкретных микропроцессоров и микропроцессорных БИС,

- разрабатывать программы для микропроцессоров и МП БИС при проектировании микропроцессорных систем, выполнять их отладку.

Дисциплина базируется на знаниях, полученных при изучении системотехники, схемотехники, структурной и функциональной организации ЭВМ, системного программного обеспечения.

Программа рассчитана на объем 96 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 64 часа, лабораторных работ – 32 часа.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Введение


Цели и задачи дисциплины. Основные понятия и определения. Микропроцессор и микропроцессорная система (МПС). МикроЭВМ. Структура микроЭВМ. Однокристальная микроЭВМ. Программируемый микроконтроллер. Микропроцессорный комплект (семейство) БИС. Микропроцессорные средства. Характеристики и классификация микропроцессоров. Универсальные микропроцессоры. Микроконтроллеры. Специализированные микропроцессоры. Эволюция микропроцессоров.


Раздел 1. Организация микропроцессорной системы


Основные типы архитектур микропроцессорных систем. Фон-неймановская (принстонская) и гарвардская архитектуры. Организация пространств памяти и ввода-вывода.

Магистраль микропроцессорной системы. Стандартная структура шины. Шина данных. Шина адреса. Шина управления. Трехшинная магистраль с раздельными шинами передачи адреса и данных. Совмещение шины адреса и шины данных. Шина адреса/данных. Двухшинная магистраль с совмещенными шинами передачи адреса и данных. Циклы обращения к магистрали (циклы шины). Цикл чтения из памяти (ввода из порта). Цикл записи в память (вывода в порт). Временные диаграммы работы шины. Организация обращения к магистрали с синхронным и асинхронным доступом.

Структурная организация микропроцессорной системы. Архитектура системы ввода вывода. Способы организации передачи данных. Система непосредственного ввода-вывода. Система канального ввода вывода. Программно-управляемый ввод-вывод. Прямой ввод-вывод. Условный ввод-вывод. Ввод-вывод с программным квитированием. Ввод-вывод по прерываниям. Организация подсистемы прерываний в МПС. Понятие прерывания процессора. Контекстное переключение. Организация радиальной системы прерываний. Метод поллинга. Организация векторной системы прерываний. Вектор прерывания. Прямой доступ к памяти. Организация прямого доступа к памяти. Контроллер прямого доступа памяти. Память микропроцессорной системы. Функции памяти. Архитектура памяти. Многоуровневая организация памяти. Основные характеристики запоминающего устройства.


Раздел 2. Универсальные микропроцессоры


Микропроцессоры с CISC архитектурой. Стандартная архитектура универсальных микропроцессоров. Структура операционного блока. Структура команды. Регистровые структуры универсальных микропроцессоров. Функциональная неоднородность регистров микропроцессоров. Адресные регистры. Регистры данных. Специальные регистры.

Адресация данных в универсальных микропроцессорах. Представление адресной информации. Однокомпонентные способы адресации. Многокомпонентные способы адресации.

Поддержка языка высокого уровня. Специальные команды для поддержки языка высокого уровня. Обращение к переменным. Обработка процедур. Поддержка операционной системы. Основные функции операционной системы. Системный и пользовательский режимы. Обычные прерывания и прерывания при возникновении непредусмотренной (исключительной) ситуации. Обработка специальных прерываний.

Средства управления памятью в универсальных микропроцессорах. Адресное пространство. Линейная и сегментная адресации. Преобразование логических адресов в физические. Устройство управления памятью. Защита памяти. Дескрипторы сегментов.

Особенности 32-разрядных микропроцессоров. Выполнение команд микропроцессором. Командный цикл. Цикл выборки команды. Цикл выполнения команды. Конвейерная обработка. Конвейерный режим работы при обращении к памяти. Внутрипроцессорная конвейерная обработка. RISC-архитектура. Суперскалярная архитектура. Методы формирования и запуска параллельных команд. VLIW-технология (архитектура со сверхдлинным командным словом). EPIC-концепция (вычисления с явно параллельными командами). Технология динамического исполнения. Процессоры с неупорядоченным выполнением команд. Мультимедиа-расширение системы команд.

Кэш-память. Организация кэш-памяти. Управление виртуальной памятью в универсальных микропроцессорах. Страничная организация памяти. Управление страничным преобразованием. Таблицы страничного преобразования.

Мультипрограммный режим в микропроцессорах. Управление мультипрограммным режимом. Сегмент состояния задачи. Переключение задач. Связь между задачами. Обработка прерываний.


Раздел 3. Микроконтроллеры

и специализированные микропроцессоры


Микроконтроллеры. 8-разрядные микроконтроллеры. 16- и 32-разрядные микроконтроллеры. Структурная организация. Архитектура набора машинных команд. Построение микропроцессорной системы на базе микроконтроллеров. Особенности программирования. Специализированные микропроцессоры. Цифровые процессоры обработки сигналов. Медиа процессоры.


Раздел 4. Проектирование микропроцессорных систем


Цикл проектирования микропроцессорной системы. Этапы проектирования микропроцессорной системы. Требования пользователей и функциональная спецификация. Компоненты функциональной спецификации. Список функций, выполняемых системой. Описание интерфейса между системой и пользователем. Учет человеческого фактора при проектировании системы. Предварительное проектирование системы. Разбиение системы на функциональные модули. Построение функционально-модульной структуры системы. Определение набора процедур, реализующих принадлежащие модулю функции. Выбор соотношения между аппаратными и программными средствами. Проектирование аппаратных средств. Процессорный модуль. Выбор микропроцессора. Подключение памяти и периферийных устройств к процессорному модулю.


Заключение


Перспективы развития микропроцессорной техники.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Архитектура и система команд универсального микропроцессора (на примере конкретного микропроцессора или микроконтроллера).
   
2. Программирование арифметических операций с фиксированной запятой (сложение и вычитание многобайтных чисел, умножение двоичных и десятичных чисел, деление двоичных и десятичных чисел).
   
3. Программирование арифметических операций с плавающей запятой (сложение и вычитание двоичных чисел, умножение двоичных чисел, деление двоичных чисел).
   
4. Программирование операций обработки структур данных (формирование массивов, копирование массивов, поиск в структурах, преобразование структур).
   
5. Программирование операций ввода-вывода.
   
6. Исследование циклов шины микропроцессора.
   
7. Исследование микропроцессора с предварительной выборкой команд.
   
8. Оптимизация программного кода для микропроцессора c конвейерной организацией (на примере конкретного микропроцессора или микроконтроллера).
   
9. Исследование внутренней кэш-памяти микропроцессора (на примере конкретного микропроцессора или микроконтроллера).
   

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Морисита И. Аппаратные средства микроЭВМ: Пер. с япон. - М.: Мир, 1988.
   
2. Щелкунов Н.Н., Дианов А.П. Микропроцессорные средства и системы. - М.: Радио и связь, 1989.
   
3. Морс С.П., Алберт Д.Д. Архитектура микропроцессора 80286: Пер. с англ. -М.: Радио и связь, 1990.
   
4. Фрир Дж. Построение вычислительных систем на базе перспективных микропроцессоров: Пер. с англ. - М.: Мир, 1990.
   
5. Гук М. Процессоры Intel: от 8086 до Pentium II. - СПб.: Питер, 1997.
   
6. Гук М. Процессоры Pentium II, Pentium Pro и просто Pentium. - СПб.: ПитерКом, 1999.
   
7. Фридмен М., Ивенс Л. Проектирование систем с микрокомпьютерами: Пер. с англ. - М.: Мир, 1986.
   

Дополнительная

1. Лю Ю-Чжен, Гибсон Г. Микропроцессоры семейства 8086/8088. Архитектура, программирование и проектирование микрокомпьютерных систем: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1987.
   
2. Микропроцессорный комплект К1810: Структура, программирование, применение: Справочная книга / Ю.М.Казаринов, В.Н.Номоконов, Г.С.Подклетнов, Ф.В.Филиппов; Под ред. Ю.М.Казаринова. - М.: Высш. шк., 1990.
   
3. Шпаковский Г.И. Организация параллельных ЭВМ и суперскалярных процессоров: Учеб. пособие. - Мн.: Белгосуниверситет, 1996.
   
4. Бердышев Е. Технология MMX. Новые возможности процессоров P5 и P 6. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1998.
   
5. Современные микроконтроллеры: Архитектура, средства проектирования, примеры применения, ресурсы сети Интернет / "Телесистемы"/ Под ред. И.В. Коршуна - М.: Аким, 1998.
   
6. Цифровой процессор обработки сигналов TMS320C10 и его применение / Под ред. А.А.Ланнэ. - Л.: ВАС, 1990.
   

Учебно-методические разработки по лабораторным занятиям и дополнительным модулям указываются при составлении рабочих программ.