Geum.ru

Рабочая программа по дисциплине "Схемотехника эвм" для специальности 22. 01 "эвм, комплексы, системы и сети"

Вид материалаРабочая программа
Подобный материал:
Пензенский государственный технический университет


"Утверждаю"

Декан ФВТ, профессор

Б.Г.Хмелевской


"______"_______________1997г


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине "Схемотехника ЭВМ" для специальности

22.01 "ЭВМ, комплексы, системы и сети"


Факультет "Вычислительная техника"

Кафедра "Вычислительная техника"

Курс - 2,3

Семестр - 4,5,6

Всего часов: - , в том числе:

Аудиторные занятия:

Лекции - 85 часов

Лабораторные занятия - 68 час


-Самостоятельная работа - 51, в том числе:

Курсовой проект - 6 семестр

Зачет - 4 и 5 семестр

Экзамен - 5 семестр


лекций - 85,

- лабораторных занятий - 51,

- курсовая работа -17.

- курсовая работа - 17 часов

- оформление лабораторных работ - 34


1997 г


Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры "Вычислитель-

ная техника", протокол N от 14 февраля 1997 г.


Зав. каф. ВТ,

д.т.н., профессор Н.П.Вашкевич


Программу составили Л.А.Брякин


Е.И.Гурин


Одобрено методической комиссией ФВТ


Председатель комиссии


1. Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе.

1.1. Цель преподавания дисциплины - получение студентами знаний о принципах построения и использования схемотехники современных ЭВМ.

1.2. Задачи изучения дисциплины: в результате изучения дисциплины студент должен:

- знать системы элементов современных ЭВМ и их сравнительные свойства, тенденции развития элементной базы ЭВМ, схемотехнику и принципы функционирования основных узлов и отдельных блоков ЭВМ;

- уметь выбрать систему элементов для проектирования различных устройств цифровой и аналоговой техники, уметь анализировать и синтезировать схемы устройств ЭВМ различной сложности;

- иметь навыки разработки, наладки и испытания устройств, выполненных на современных элементах.

1.3. Перечень дисциплин, предшествующих данной:

- электроника

- дискретная математика.

В результате изучения предшествующих дисциплин студенты должны уметь пользоваться справочной литературой, осциллографом, должны быть знакомы с алгеброй Буля и методами минимизации булевых функций, выполнять расчет простых электронных схем.

Данная дисциплина является базовой для следующих дисциплин: "Организация ЭВМ, комплексов и систем", "Моделирование", "Периферийные устройства" и другие.


2. Содержание дисциплины

2.1. Наименование тем, их содержание и объем в часах

Введение. Цель и задачи дисциплины. Структура дисциплины и ее связь с другими- 1 час.

1.Элементная база ЦВМ - 3 часа

1.1 Параметры и характеристики элементов и микросхем.

1.2. Сравнительные свойства современных потенциальных элементов современных ЦВМ.

1.3. Разновидности схемных решений логических элементов. НСТЛ, РСТЛ, И2Л, РТЛ, импульсные, динамические, пороговые, мажоритарные, нейронные элементы.

1.4. Перспективы развития элементной базы ЦВМ.

Выводы по разделу


2. Схемотехника комбинационных узлов ЦВМ - 6 часов.

2.1. Общие сведения. Условные обозначения на электрических схемах. Элементы задержки, формирователи импульсов.

2.2. Дешифраторы и шифраторы.

2.3. Мультиплексоры и демультиплексоры.

2.4. Преобразователи и формирователи кодов.

2.5. Схемы сравнения кодов, селекторы адресов, схемы свертки.

2.6. Комбинационный сумматор.

2.6.1. Одноразрядный полу- и полный сумматор.

2.6.2. Многоразрядный сумматор и проблема переноса.

2.6.3. Методы ускорения переноса в комбинационных сумматорах.

2.7. Арифметико-логическое устройство, матричный умножитель.

Выводы по разделу


3. Триггеры - 8 часов

3.1. Общие сведения. История появления, триггерное кольцо, синхронные и асинхронные триггеры, таблицы и матрицы переходов.

3.2. Асинхронные RS-триггеры. Схема, условное обозначение, временные диаграммы работы, таблицы и матрицы переходов.

3.3. Одноступенчатые синхронные триггеры. RS-, D-, DV-триггеры. Паразитные явления в триггерных схемах.

3.4. Двухступенчатые триггеры. RS-, JK-, T-триггеры.

3.5. Триггеры с динамическим управлением.

3.6. Синтез триггерных схем.

Выводы по разделу


4. Схемотехника узлов ЦВМ с памятью - 8 часов.

4.1. Общие сведения.Условные обозначения на электрических схемах.

4.2. Регистры.

4.2.1. Общие сведения. Простейшие регистры на RS-, D-, JK-триггерах.

4.2.2. Регистры сдвига и реверсивные регистры.

4.2.3. Накапливающий регистр.

4.2.4. Синтез многофункционального регистра.

4.3. Счетчики.

4.3.1. Общие сведения. Классификация. проблема переноса.

4.3.2. Двоичные счетчики с последовательным переносом на D- и JK-триггерах, суммирующие и вычитающие,

быстродействие, недостатки.

4.3.3. Двоичные счетчики со сквозным и параллельным переносом.

4.3.4. Реверсивные двоичные счетчики.

4.3.5. Счетчики по произвольному основанию. Десятичные

счетчики. Пересчетные схемы.

Выводы по разделу


5. Схемотехника запоминающих устройств - 8 ч.

5.1. Общие сведения. Классификация, условные обозначения, назначение выводов микросхем.

5.2. Схемотехника элементов статической полупроводниковой памяти.

5.3. Схемотехника элементов динамической полупроводниковой памяти.

5.4. Организация микросхем динамической памяти.

5.5. Схемотехника запоминающих устройств большого объема.

5.6. Элементы памяти ПЗУ и РПЗУ.

5.7. Регистровая память и многопортовое ОЗУ.

5.8. Ассоциативная память.

5.9. Приборы с зарядовой связью.

5.10. Запоминающие устройства на ЦМД.

Выводы по разделу


6. Схемотехника БИС МПК и МПС - 30 ч.

6.1. Микропроцессор и микропроцессорная система. Общие

сведения.

6.2. Микропроцессорная система.

6.2.1. Принцип организации и структура.

6.2.2. Организация обмена информацией в МПС.

6.2.3. Синхронный и асинхронный способы передачи информации.

6.3. Микропроцессор Intel 8080 и организация МПС.

6.3.1. Общие сведения, назначения выводов.

6.3.2. Структура и программная модель микропроцессора.

6.3.3. Форматы команд и данных.

6.3.4. Способы адресации информации.

6.3.5. Система команд. Общие сведения.

6.3.6. Организация шины адреса и данных.

6.3.7. Синхронизация процессора и системы. Начало работы.

6.3.8. Командный цикл процессора. Процедура выполнения команды.

6.3.9. Системный регистр и организация шины управления.

6.3.10. Влияние сигнала готовности на машинный цикл.

6.3.11. Выполнение команды "Останов".

6.3.12. Обслуживание прерывания.

6.3.13. Обслуживание запроса ПДП.

6.4. БИС МПК и их применение.

6.4.1. Магистральные усилители и порты ввода - вывода.

6.4.2. Программируемый параллельный интерфейс.

6.4.3. Схемотехника клавиатуры и индикации.

6.4.4. Программируемый последовательный интерфейс.

6.4.5. Таймер.

6.4.6. Контроллеры ПДП и прерываний.

6.5. Схемотехника БМК и ПЛИС и особенности их использования в МПС.

6.5.1. Базовые матричные кристаллы.

6.5.2. БИС/СБИС с программируемой структурой: программируемые логические матрицы, программируемая матричная логика.

6.5.3. Оперативно перестраиваемые пользователем СБИС (FPGA).

6.5.4. Автоматизация функционально-логического этапа проектирования цифровых узлов и устройств на БМК и ПЛИС.

Выводы по разделу


7. Схемотехника аналого-цифровых вычислительных устройств - 12 ч.

7.1. Общие сведения. Операционные усилители как базовый элемент аналого - цифровых устройств.

7.2. Аналоговые компараторы и аналоговые коммутаторы.

7.3. Устройства выборки и хранения аналоговых сигналов.

7.4. Цифро-аналоговые преобразователи.

7.4.1. Общие сведения. Основные параметры.

7.4.2. Матрицы взвешенных резисторов и R-2R. Основные свойства.

7.4.3. Цифро-управляемые сопротивления и проводимости.

7.4.4. Схемные решения цифро-аналоговых преобразователей.

7.4.5. Источники опорных напряжений для ЦАП.

7.5. Аналого - цифровые преобразователи.

7.5.1. Общие сведения. Основные параметры АЦП и принципы работы.

7.5.2. АЦП единичных приращений.

7.5.3. АЦП следящего уравновешивания.

7.5.4. АЦП поразрядного уравновешивания.

7.5.5. АЦП непосредственного отсчета.

7.5.6. АЦП с двоичным интегрированием.

7.6. Проблемы использования АЦП и ЦАП в МПС.

Выводы по разделу.


8. Основы проектирования устройств ЦВМ на базе СИС - 8 ч.

8.1. Общие сведения. Этапы проектирования.

8.2. Схемотехника межрегистровых передач, типы выходных каскадов.

8.3. Проблема синхронизации.

8.4. Порядок проектирования специализированного устройства.


Заключение. Перспективы развития схемотехники ЭВМ. - 1 ч.


2.2. Лабораторные занятия


-------------------------------------------------------------

N Тема и содержание занятия Кол.час.

______________________________________________


1 Изучение комбинационных схем ЦВМ. 4

Синтез и анализ схем.

2 Дешифраторы и мультиплексоры - 6

3 Триггеры ЦВМ. RS-, D-, JK-триггеры 6

4 Узлы ЦВМ с памятью. Регистры, - 20

счетчики, сумматоры, ЗУ.

4 Изучение команд и аппаратных особенностей 16

выполнения команд однокристальным

микропроцессором.

5 Изучение аппаратной организации - 4

динамической индикации и клавиатуры.

6 Моделирование узлов ЦВМ. - 4

7 Изучение операционного усилителя 4

и узлов на его основе.

________________________________________________


2.3. Курсовой проект

Типовой проект по схемотехнике является второй частью

аттестационной работы, которую студенты начали в предыдущем семестре в рамках курсовой работы по "ПТЦА". В целом работа посвящена проектированию спецпроцессора, ориентированного на выполнение заданной макрооперации.

В рамках курсового проекта по схемотехнике студенты проектируют функциональну схему всего процессора с учетом возможности его совместного функционирования с микропроцессорной системой на базе Intel 8080, принципиальную схему части спецпроцессора (интерфейсный, операционный или управляющий блок с ПЗУ ), моделируют часть принципиальной схемы на ЦВМ с анализом полученных временных диаграмм и оценивают быстродействие процессора.


3. Учебно-методические материалы.

3.1. Литература.

Основная.

1. Схемотехника ЭВМ. Под ред. Г.Н.Соловьева.М.,ВШ, 1985.-391 с.

2. Е.П.Угрюмов. Проектирование элементов и узлов ЭВМ. М.,ВШ, 1987.-318с.

3. Дж. Коффрон. Технические средства микропроцессорных систем. М., МИР, 1983-344с.

4. Е.П.Балашов, В.Л.Григорьев, Г.А.Петров. Микро- и мини-ЭВМ.Л., Энерго-атомиздат, Л.О.,1984.-376с.

5. Л.А.Брякин. Проектирование устройств ЭВМ на микросхемах повышенной интеграции. Лабораторный практикум. РИО ППИ, Пенза. 1991г.

6. Л.А.Брякин. Аналоговые и цифровые элементы и узлы ЭВМ. Методические указания к практическим занятиям. РИО ПГТУ, Пенза, 1994 г.

7. Н.П.Сергеев, Н.П.Вашкевич. Основы вычислительной техники. М.,ВШ, 1988.-312с.


Дополнительная.

8. Н.Н.Щелкунов, А.П.Дианов. Микропроцессорные средства и системы. М., Радио и связь, 1989.-288с.

9. Аналоговые и цифровые интегральные схемы. Под ред.

С.В.Якубовского. М., Сов. радио, 1979г.

10. А.Г.Алексенко, И.И.Шагурин. Микросхемотехника. М., Радио и связь, 1982г.

11, Т.М.Агаханян, Интегральные микросхемы. М.,

Энергоатомиздат,1983г.

12. Б.Г.Федор?ов, В.А.Телец. Микросхемы ЦАП и АЦП.

Функционирование, параметры, применение. М., Энергоатомиздат,

1990.-320с.

13. В.Л.Шило. Популярные цифровые микросхемы.

14. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. 1989г.