Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”
...
10 downloads
242 Views
145KB Size
Report
This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form
Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ Для подготовки бакалавров по направлению 552800 – “Информатика и вычислительная техника"
Санкт-Петербург 2002
2
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”
“УТВЕРЖДАЮ” Проректор по учебной работе проф. ___________ Ушаков В.Н.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ Для подготовки бакалавров по направлению 552800 – “Информатика и вычислительная техника”
Факультет компьютерных технологий и информатики Кафедра Вычислительной техники Курс 4 Семестр 8 Лекции
39 ч.
Экзамен
Лабораторные занятия
13 ч.
Зачет
Практические занятия
13 ч.
Аудиторные занятия Самостоятельные занятия Всего часов
65 ч. 76 ч. 141 ч.
2002
Семестр 8 Семестр 8
3
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры Вычислительной техники “____”_______________2002г., протокол №______. Рабочая программа согласована с рабочей программой изученной ранее дисциплины: 1) Организация ЭВМ и систем. Рабочая программа утверждена на методической комиссии факультета Компьютерных технологий и информатики“____”_____________2002г.
4
Цели и задачи дисциплины: 1. Изучение принципов организации и различных классов микропроцессорных систем. 2. Приобретение навыков программирования встроенных систем. Требования к уровню освоения дисциплины В результате изучения дисциплины студенты должны: 1. ЗНАТЬ современные однокристальные и модульные комплекты микропроцессорных средств, используемых для построения микропроцессорных систем, принципы функционирования и сравнительные характеристики БИС и СБИС микропроцессорных комплектов, подходы к построению микропроцессорных систем, функциональное назначение модулей комплекта и их программирование, основные этапы проектирования микропроцессорных систем, факторы, влияющие на выбор микропроцессорных комплектов, особенности разработки и отладки аппаратных и программных средств систем на кросс-средствах и в резидентном режиме. 2. УМЕТЬ практически пользоваться системами характеристик модулей микропроцессорных комплектов при проектировании аппаратных и программных средств микропроцессорных систем, принимать самостоятельные решения при выборе структур системы и алгоритмов реализации функций в соответствии с выбранными критериями проектирования; проектировать микропроцессорный модуль, систему памяти, интерфейс в микропроцессорных системах исходя из требований технического задания; ставить задачи анализа и оптимизации структур систем, пользоваться стандартами при подготовке документации по аппаратным и программным средствам. 3. ИМЕТЬ представление о состоянии и тенденциях развития средств микропроцессорной техники, направлениях развития структур микропроцессоров, памяти, периферийных адаптеров и других модулей микропроцессорных комплектов; о возможных подходах к автоматизированному проектированию микропроцессорных систем на системном, структурном и логическом этапах проектирования. Содержание рабочей программы Введение. Излагается эволюция микропроцессоров и микропроцессорных средств и основные технические характеристики поколений микропроцессоров. Обсуждаются вопросы влияния микропроцессоров и модулей комплекта на области применения средств вычислительной техники и методологию проектирования цифровых систем: системы сбора и обработки данных, контролеры, управляющие системы и т. п. Тема 1. Структура базовой микропроцессорной системы. Состав модулей системы: микропроцессорный модуль, подсистема памяти, средства ввода-вывода. Основные классы микропроцессорных средств: микропроцессоры, микроконтроллеры, интегрированные процессоры, процессоры обработки сигналов. Системная шина, характеристика интерфейсов в системе. Обмен данными с внешней средой. Буферизация и демультиплексирование шин адреса и данных. Основные этапы разработки микропроцессорной системы.
5
Тема 2. Архитектура микропроцессоров. Понятие регистровой программной модели микропроцессора, иллюстрация их на примере современных однокристальных микропроцессоров. Структура однокристального микропроцессора. Обработка данных в микропроцессоре. Машинный цикл. Сброс и синхронизация модулей системы. Классификация команд микропроцессоров: передачи данных, логической и арифметической обработки, ввода-вывода, передачи управления, управления микропроцессором. Режимы адресации и их символическое представление при использовании языка ассемблера. Понятие состояния микропроцессора и особенности контекстного переключения при обработке прерываний и мультипрограммном режиме работы. Основные тенденции развития архитектуры микропроцессоров. Тема 3. Организация подсистемы памяти. Особенности организации модульной памяти. Дешифрация адреса. Распределение адресного пространства. Использование кэш-памяти команд и данных в системе. Наращивание памяти в системе. Тема 4. Организация подсистемы ввода-вывода. Режимы обмена информацией с периферийными устройствами. Адресация портов периферийных устройств и формирование управляющих сигналов. Примеры распространенных протоколов параллельного и последовательного ввода-вывода. Программно-управляемый обмен данными. Обмен данными с квитированием. Организация обмена с прерыванием. Контроллеры прерываний. Обмен с прямым доступом к памяти. Контроллеры прямого доступа к памяти. Тема 5. Периферийные устройства. Классификация периферийных устройств. Устройства для связи с пользователем. Устройства связи с объектами управления. Ввод и обработка аналоговой информации. Тема 6. Однокристальные микроконтроллеры. Обобщенная модель. Типы процессорных ядер. Периферийные устройства. Характеристика системы команд. Особенности интерфейса с внешней памятью программ и данных. Коммуникационные микроконтроллеры. Микроконтроллеры для управления. Тенденция развития встраиваемых микроконтроллеров. Тема 7. Программное обеспечение встроенных микропроцессорных систем. Состав программного обеспечения. Языки описания алгоритмов. Выбор языка программирования. Качество и надежность программного обеспечения. Модели процессов разработки программного обеспечения. Компромиссы между аппаратными и программными средствами. Подпрограммы, как средство модульного программирования. Реализация типовых функций в микропроцессорных контроллерах и системах. Тема 8. Методы повышения производительности микропроцессорных систем. Использование математических сопроцессоров. Структура сопроцессора и взаимодействие с центральным процессором системы. Характеристика системы команд сопроцессоров. Мультимикропроцессорные системы. Встроенные средства в микропроцессор для организации мультипроцессорных систем. Режимы обмена информацией. Тема 9. Аппаратура для отладки микропроцессорных устройств и систем. Состав средств отладки. Системные программы: монитор, редактор, ассемблер, компилятор языка высокого уровня. Внутрисхемный эмулятор, логический анализатор, сигнатурный анализатор. Кросссредства проектирования программного обеспечения микропроцессорных систем. Состав,
6
характеристики и возможности кросс-средств. Последовательность отладки программных и аппаратных средств. Организация покомандной отладки. Заключение. Основные характеристики новых микропроцессоров и микроконтроллеров, интерфейсных модулей, модулей полупроводниковой памяти. Направления в архитектуре разрабатываемых микропроцессоров и микроконтроллеров. Перечень лабораторных работ № 1 2 3 4 5 6 7
Наименование работы Изучение лабораторного стенда, инструкций редактора, монитора, директив встроенного ассемблера - 1ч. Изучение основных команд пересылок, логических и арифметических команд, команд передачи управления - 2ч. Изучение реализации типовых функций - 2ч. Исследование режима синхронного ввода-вывода через параллельный периферийный адаптер - 2ч. Исследование режима асинхронного ввода и вывода через параллельный периферийный адаптер - 2ч. Исследование процедуры ввода с использованием прерываний - 2ч. Исследование работы таймера и его использование в микропроцессорных системах 2ч.
Номер темы 2 2 7 4 4 4 5
Перечень практических занятий № 1 2 3 4 5 6
Наименование темы занятия Изучение основных команд пересылок, логических и арифметических команд, команд передачи управления - 2ч. Исследование работы таймера и его использование в микропроцессорных системах 2ч Исследование режима асинхронного ввода и вывода через параллельный периферийный адаптер - 2ч. Исследование процедуры ввода с использованием прерываний - 2ч. Исследование режима синхронного ввода-вывода через параллельный периферийный адаптер - 2ч. Исследование режима синхронного ввода-вывода через параллельный периферийный адаптер - 2ч.
Номер темы программы 2 5 4 4 4 4
7
Расчет учебных часов по темам и видам занятий
№ темы 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Название разделов и тем Лекции Введение Структура бaзовой МПС Архитектура МП Организация подсистем памяти Подсистема ввода-вывода Периферийные устройства Однокристальные микроконтроллеры Программное обеспечение МПС Методы повышения производительности МПС Аппаратура для отладки микропроцессорных устройств и систем Заключение ИТОГО:
1 2 4 2 4 4 14
Лаборат. занятия 2
Семестр
1 6 16 4
8 8 8 8
10 9 20
18 21 44
8 8 8
2
2
14
16
8
3
3
3
6
8
2
2
6
8
8
1 65
1 141
8
76
13
2 4 5
Всего
8 12 24
1 39
2 4 5
Объем учебных часов Практич. Аудитор. Самост. занятия занятия работа 1 2 4 2 8 8 2 2
13
8 ЛИТЕРАТУРА Основная
№ Название, библиографическое описание 1
2
3 4
5
6
7
Щелкунов Н.Н., Дианов А.П. Микропроцессорные средства и системы. - М.: Радио и связь, 1989. - 288 с. Микропроцессорный комплект К1810: структура, программирование, применение: справочная книга/ Ю.М. Казаринов, В.Н. Номоконов, Г.С. Подклетнов, В.Ф. Филиппов. Под ред. Ю.М.Казаринова.-М.:Высш.шк., 1990. -269с.: ил. Григорьев В.Л. Программирование однокристальных микропроцессоров. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 288 с.: ил. Лю Ю-Чжен, Гибсон Г. Микропроцессоры семейства 8086/88. Архитектура, программирование и проектирование микрокомпьютерных систем: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1987. - 512 с.; ил. Микро- и мини-ЭВМ/ Е.П.Балашов, В.Л.Григорьев, Г.А.Петров: Учебное пособие для вузов. - Л: Энергоатомиздат. Ленингр. отд., 1984. - 376 с., ил. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах/ В.В.Сташин, А.В.Урусов, О.Ф.Мологонцева. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 224с., ил. Микропроцессорные системы./ М.С. Куприянов, Р.И. Грушвицкий, О.Е. Мартынов и др. Под. ред Д.В.Пузанкова Учебное пособие для вузов. СПб, Политехника, 2002, 936 с.
Л
Лр
Пз (С)
9,10
Кп (р) 9,10
9,10
9,10
Инд. зад.
К-во экз. в библ. (на каф.) (2)
(4)
9
9,10
(2)
9
(1)
9
(4)
10
9,10
Гриф
Учебное пособие
(5)
0
Учебное пособие
9
Дополнительная № 1 2 3 4 5
Название, библиографическое описание Фрир Дж. Построение вычислительных систем на базе перспективных микропроцессоров: Пер. с англ. - М.: Мир, 1990. – 413 с. ил. А.Н. Комин, М.С. Куприянов, Д.В. Пузанков, А.В. Сиповский. Процессоры семейства М68К фирмы Motorola/СПб., 1996, - 282с. Куприянов М.С., Мартынов О.Е., Панфилов Д.И. Коммуникационные контроллеры фирмы Motorola – СПб., БХВ – Петербург, 2001 – 560с. Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. Цифровая обработка сигналов: процессоры, алгоритмы, средства проектирования. – СПб., Политехника, 1988.- 592с. Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. и др. Техническое обеспечение цифровой обработки сигналов. Справочник, Наука и техника, СПб., 2000, -700 с.
К-во экз. в библ. (на кафедре) (2) (10) (4) (5) (2)
10
Автор: к.т.н., доц.
Петров Г.А.
Рецензент д.т.н., проф.
Мурсаев А.Х.
Зав. кафедрой Вычислительной техники д.т.н., проф
Пузанков Д.В.
Декан факультета компьютерных технологий и информатики д.т.н.,проф.
Герасимов И.В.
Программа согласована: Зав. кафедрой Вычислительной техники д.т.н., проф
Пузанков Д.В.
Зав. отделом учебной литературы
Киселева Т.В.
Председатель методической комиссии ФКТИ к.т.н.,доц.
Чугунов Л.А.
Руководитель методического отдела, к.т.н., доцент
Марасина Л.А.