Введение в специальность
| Вид материала | Пояснительная записка |
- 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.
- Введение в специальность, 1423.7kb.
Утверждена
УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики
и радиоэлектроники
« 03 » июня 2003 г.
Регистрационный № ТД-39-005/тип.
^ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ И МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальности I-39 01 01 Радиотехника
Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР
« 28 » мая 2003 г.
Составители:
О.В. Шабров, доцент кафедры радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», доцент, кандидат технических наук;
^ В.Н. Левкович, заведующий кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», доцент, кандидат технических наук
Рецензенты:
Кафедра телекоммуникаций Учреждения образования «Высший государственный колледж связи» (протокол № 6 от 19.02.2003 г);
Кафедра информационно-вычислительных систем Военной академии Республики Беларусь (протокол № 8 от 21.02.2003 г.)
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», (протокол № 8 от 10.03.2003 г.);
Научно-методическим советом по группе специальностей I-39 01 Схемы радиоэлектронных устройств и систем УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 1 от 26.05.2003г.)
Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.108-98.
^ ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Типовая программа «Вычислительные и микропроцессорные устройства» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.108-98 для специальности I-39 01 01 Радиотехника высших учебных заведений.
Цель дисциплины – дать студентам знания по фундаментальным основам вычислительной и микропроцессорной техники, а также по вопросам проектирования радиоэлектронных устройств, реализующих цифровые методы управления, формирования и обработки сигналов.
В результате освоения дисциплины студент должен:
знать:
- арифметические и логические основы вычислительной техники, формы представления информации в электронных цифровых вычислительных устройствах, принципы организации и работы запоминающих устройств, архитектуру и функционирование микропроцессора и микрокомпьютера;
уметь характеризовать:
- физические процессы, происходящие в микропроцессорных устройствах;
уметь анализировать:
- цифровые устройства, используя аппарат булевой алгебры и теории конечных автоматов;
приобрести навыки:
- анализа и синтеза комбинационных и последовательных устройств;
- составления алгоритмов и программ на Ассемблере, реализующих типовые процедуры формирования сигналов, арифметические и логические преобразования, а также ввод и вывод информации.
Исследования принципов функционирования микропроцессорного вычислителя, а также отладку программ для него в процессе выполнения лабораторных работ рекомендуется проводить на компьютерах в интегрированной среде MPLAB.
Программа рассчитана на объем 160 часов, в том числе 100 аудиторных.
^ СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Тема 1. Введение в вычислительную технику
Краткие исторические сведения по развитию и применению электронных цифровых вычислительных устройств (ЭЦВУ). Общие тенденции в развитии микропроцессоров, микрокомпьютеров и специализированных электронных цифровых вычислительных устройств. Типовая структура микрокомпьютера, назначение его отдельных функциональных блоков, общие сведения о его функционировании. Основные термины, используемые в вычислительной и микропроцессорной технике. Применение микропроцессоров - новый этап в развитии радиотехнических устройств и систем.
^ Тема 2. Методы представления информации в ЭЦВУ
Системы счисления, используемые в ЭЦВУ: двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная, двоично-десятичная. Преобразование записи чисел из одной системы счисления в другую. Представление чисел в ЭЦВУ с фиксированной и плавающей точками. Представление символьной информации в ЭЦВУ. Специальные машинные коды: прямой, обратный, дополнительный.
Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) сигналов: назначение, основные характеристики, принципы построения. ЦАП с взвешенными резисторами. ЦАП с цепочкой резисторов типа R-2R. ЦАП на основе широтно-импульсной модуляции.
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) сигналов: назначение, основные характеристики, принципы построения. АЦП параллельного действия. АЦП с ЦАП в цепи обратной связи следящего типа, последовательного типа и последовательного приближения. АЦП на основе двойного интегрирования.
^ Тема 3. Арифметические основы ЭЦВУ
Поразрядные операции над числами. Операции сдвига. Сложение и вычитание целых двоичных чисел. Сложение и вычитание действительных чисел. Сложение и вычитание чисел в двоично-кодированной десятичной системе счисления. Умножение и деление двоичных чисел с фиксированной запятой. Умножение и деление двоичных чисел с плавающей запятой. Точность выполнения арифметических операций, округления. Табличные методы выполнения арифметических операций.
^ Тема 4. Логические основы ЭЦВУ
Общие сведения о конечных цифровых автоматах. Выполнение логических операций во времени, последовательные процессы. Основные понятия теории конечных автоматов. Автоматы синхронные и асинхронные. Автоматное время. Способы задания автомата: таблица переходов и выходов, граф автомата. Абстрактная модель цифрового автомата. Автоматы Мили и Мура. Минимизация абстрактных автоматов. Структурная модель цифрового автомата. Структурный синтез цифрового автомата. Автоматы на основе микропрограммного управления. Сравнение по быстродействию автоматов с жесткой и программируемой логикой.
^ Тема 5. Запоминающие устройства ЭЦВУ
Типы запоминающих устройств и их назначение. Классификация и основные характеристики полупроводниковых ЗУ. Статические ОЗУ. Динамические ОЗУ. Память на приборах с зарядовой связью. ЗУ на цилиндрических магнитных доменах. Функциональные схемы ОЗУ. Функциональные схемы постоянных ЗУ и перепрограммируемых постоянных ЗУ. Организация многокристальной памяти. Программирование ПЗУ. Программируемые логические матрицы.
^ Тема 6. Принципы построения и функционирования
микропроцессорного вычислителя
Понятие об архитектуре микропроцессора.
Типовая структура универсального микропроцессора. Назначение функциональных блоков микропроцессора: арифметико-логического устройства, операционных регистров, управляющих регистров, регистра флагов, дешифратора команд, устройства управления. Назначение и состав шин данных, адреса и управления. Назначение сигнальных линий шины управления. Взаимодействие функциональных блоков микропроцессора. Организация чтения/записи, ввода/вывода байт информации в микропроцессоре. Циклы работы микропроцессора. Алгоритм работы микропроцессора. Организация вычислителя на универсальном микропроцессоре.
Структура команд. Форматы команд. Классификация операций: арифметические, логические, пересылочные, управления, ввода/вывода. Способы адресации: прямая, непосредственная, неявная, косвенная, регистровая, косвенно-регистровая, относительная, индексная, стековая, автоинкрементная, автодекрементная.
Система команд универсального микропроцессора.
^ Тема 7. Основы программирования для микропроцессоров
Понятие алгоритма. Этапы программирования. Составление схем алгоритмов. Программирование в мнемокодах. Программирование типовых процедур: организация счетчика циклов, определение модуля числа, формирование временной задержки, сложение чисел, умножение чисел, ввод и вывод данных. Особенности составления программ на Ассемблере. Псевдокоманды Ассемблера. Использование средств макроопределения. Подпрограммы. Компиляция. Загрузка программ. Занесение программ в ПЗУ.
^ Тема 8. Специализированные вычислительные устройства
Применение специализированных вычислительных устройств. Процессоры для цифровой обработки сигналов: особенности архитектуры, области применения. Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС): возможности, область применения, технологическая среда для разработки устройств на базе ПЛИС.
Заключение
Основные тенденции развития микропроцессорных устройств и систем. Повышение удельного веса цифровых устройств в общем объеме оборудования радиоэлектронных средств.
^ ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Методы представления информации в ЭЦВУ. Системы счисления. Алгоритмы сложения и вычитания двоичных чисел.
2. Алгоритмы умножения и деления двоичных чисел. Двоично-кодированные десятичные числа, сложение и вычитание в двоично-десятичной системе счисления.
3. Последовательные цифровые автоматы. Минимизация абстрактного автомата.
4. Структурный синтез цифрового автомата.
^ ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Исследование методов цифроаналогового и аналого-цифрового преобразования сигналов.
2. Архитектура микропроцессорного вычислителя, программирование на языке Ассемблера. Инструментальные средства отладки программ для микропроцессорного вычислителя.
3. Методы и алгоритмы формирования импульсных сигналов на микропроцессорном вычислителе.
4. Программирование и исследование процедур отображения цифровой информации в микропроцессорных устройствах.
5. Программирование и исследование процедур ввода информации с клавиатуры в микропроцессорных устройствах.
6. Программирование и исследование процедур арифметических и логических преобразований информации в микропроцессорном вычислителе.
^ КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Цель проекта: развитие навыков практического проектирования специализированных вычислителей, устройств управления, устройств формирования и обработки сигналов на базе микропроцессоров и микроконтроллеров. Задачей курсового проекта является разработка функционально законченного устройства.
^ Примерная тематика проектов
- Генератор стандартного сигнала с цифровым управлением и индикацией параметров.
- Генератор сигнала специальной формы с цифровым управлением и индикацией параметров.
- Цифровой измеритель параметров сигнала.
- Цифровой измеритель параметров физического процесса.
- Микропроцессорное устройство функционального контроля интегральных микросхем.
- Таймер с цифровым управлением и индикацией.
- Контроллер аппарата или прибора.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Лихтциндер П.Я., Кузнецов В.Н. Микропроцессоры и вычислительные устройства в радиотехнике. - Киев: Выщ шк., 1988.
2. Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов: Учеб. пособие. - М.:Радио и связь, 1988.
3. Сергеев Н.Р., Вашкевич Н.Р. Основы вычислительной техники. Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. шк., 1988.
4. Корячко В.П. Микропроцессоры и микроЭВМ в радиоэлектронных средствах: Учебник для вузов. - М.:Высш. шк., 1990.
5. Левкович В.Н. Архитектура и основы программирования однокристальных микроконтроллеров PIC16F84. - Мн.:БГУИР, 2002.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
- Сташин В.В. и др. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах/ В.В. Сташин, А.В. Урусов, О.Ф. Моло-гонцева. - М.: Энергоатомиздат, 1990.
- Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1991.
- Казаринов Ю.М. и др. Применение микропроцессоров и микроЭВМ в радиотехнических системах: Учеб. пособие для радиотехнических специальностей вузов. - М.: Высш. шк., 1988.
- Гуртовцев А.Л., Гудыменко С.В. Программы для микропроцессоров: Справ. пособие. -Мн.: Выш. шк., 1989.
- Токхайм Р. Микропроцессоры: Курс и упражнения: Пер. с англ./ Под ред. В.Н. Грасевича. - М.: Энергоатомиздат, 1987.
- Однокристальные микроконтроллеры Microchip: PIC16c8x.: Пер. с англ./ Под ред. А.Н. Владимирова. – Рига.:ORMIX, 1996.