Рабочая программа курса

"Микропроцессорные системы"

по направлению 511500 - радиофизика

Лекции - 36 часов

1. Введение. Понятие микропроцессора (МП), микро-ЭВМ, микроконтроллера (МК) и микропроцессорной системы (МПС). Программное обеспечение (ПО) микропроцессорной системы. - 2 часа.

2. Информация и способы ее представления. Понятие информации. Количество информации, информационное содержание. Носители информации. Сигналы, информационные параметры сигналов Аналоговое и цифровое представление информации. Параллельная и последовательная форма обмена информацией. Общая структура системы сбора, обработки информации и управления процессами. Подсистема аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования информации. Подсистема машинной обработки и хранения информации. - 2 часа.

3. Кодирование информации. Позиционные системы счисления. Преобразование чисел из одной системы счисления в другую. Кодирование чисел. Прямой, обратный и дополнительный двоичные и двоично-десятичный коды целых чисел и операции над ними. Способы представления вещественных чисел и операции над ними. Кодирование символов. Кодирование информации представленной в графическом и акустическом виде. - 3 часа.

4. Аппаратные средства микропроцессорных систем. Компоненты МПС как технические устройства электроники. Уровни абстрактного описания функционирования устройств электроники. Иерархия языков формального описания компонентов МПС (электронные схемы, логические узлы, операционные блоки, функциональные модули). Базовый набор операций преобразования для цифрового сигнала. Основные цифровые функциональные элементы и их схемотехнические решения. Интегральные технологии. Программируемые логические матрицы. Типовые цифровые мультиплексоры, сумматоры, компараторы. Триггеры, регистры, счетчики их синтез и анализ. Дешифраторы, Адресные и ассоциативные и стековые запоминающие устройства (ЗУ). Физические носители информации. Буферные устройства. - 6 часов.

5. Принципы организации, функциональные элементы и логика функционирования МПС. Принципы фон-Неймана. Структура микропроцессорной системы (МПС). Магистрально-модульный принцип организации МПС. Понятие магистрали. Типы магистралей (информационная магистраль, магистраль управления). Шины - функциональные группы линий в магистралях. Понятие интерфейса. Модули МПС. Память МПС и ее характеристики. Внешние устройства (ВУ) МПС. Порты (регистры) ВУ. Контроллеры ВУ и логика их функционирования. Режимы функционирования МПС. Организация прерываний и прямого доступа к памяти. - 5 часов.

6. Архитектура процессора. Понятие архитектуры процессора. Эволюция архитектуры МП. Классификация процессоров. Традиционная архитектура. Внутренние функциональные узлы МП. Арифметико-логическое устройство. Регистр флагов. Регистр команд. Управляющая память. Микропрограммное управление, "жесткая" и программируемая логика работы МП. Процессор с аккумулятором. Процессор с регистрами общего назначения. Регистры расширения адресного пространства памяти МПС. Система команд. Классификация команд по функциональному признаку. Форматы команд. Режимы адресации. Организация автоматического выполнения команд. Параллельные и конвейерные архитектуры. Ассоциативные процессоры. Нетрадиционные архитектуры. - 6 часов.

7. МП и микропроцессорные комплекты. Однокристальные и секционированные МП. Их технические характеристики. Микропроцессорные комплекты. Состав, функциональное назначение и технические характеристики. Пример организации микро-ЭВМ на базе микропроцессорных комплектов - персональный компьютер AT-386/486. - 5 часов.

8. Интерфейсы систем обработки данных. Основные понятия. Международная стандартизация. Эталонная модель. Принципы организации интерфейсов. Классификация интерфейсов. Общая характеристика системных интерфейсов мини, микро, и персональных ЭВМ. Приборные интерфейсы. Интерфейсы магистрально-модульных мультипроцессорных систем, локальных сетей и распределенных систем управления. Понятие клиент-сервер, адаптер, концентратор, шлюз. - 3 часа.

9. Информационное и программное обеспечение МП. Системные программные комплексы реального времени. Понятие операционной системы - платформы (ОС). Классификация ОС. Скорость реакции ОС на внешние прерывания. Структура ОС. Интегрированные системы программирования. Прикладное программное обеспечение. - 3 часа.

Практические занятия - 16 часов (2 часа на каждую тему).

  1. Представление информации в МП. Системы счисления.
  2. Система команд микропроцессора. Кодирование команд.
  3. Режимы адресации.
  4. Запись команд в оперативную память МПС . Выполнение команд.
  5. Программный режим работы МП. Структура программы в машинных кодах.
  6. Программирование внешних устройств МПС.
  7. Режим прерывания. Программирование внешних устройств МПС в режиме прерывания.
  8. Выполнение индивидуального задания.

Основная литература
  1. Коренев и др. Современные микропроцессоры -М.: Нолидж, 2000, 320 с.
  2. Морс П., Алберт Д.Д. Архитектура микропроцессора 80286: Пер. с анг. -М.: Радио и связь, 1990.
  3. Майоров С.А., Кириллов В.В., Приблуда А.А. Введение в микро-ЭВМ. - Л.: Машиностроение, 1990.
  4. Финогенов К.Г. Программирование измерительных систем реального времени. М.: Энергоатомиздат, 1990.
  5. Интерфейсы систем обработки данных: Справочник / Под ред. А.А.Мячева. -М.: Радио и связь, 1989.

Дополнительная литература

  1. Фрир Дж. Построение вычислительных систем на базе перспективных микропроцессоров: Пер. с анг. -М.: Мир, 1990.
  2. Амамия М., Танака Ю. Архитектура ЭВМ и искусственный интеллект: Пер. с японск. -М.: Мир, 1993.
  3. Брэдли Д. Программирование на языке ассемблера для персональных ЭВМ фирмы IBM: Пер. с анг. -М.: Радио и связь, 1988.
  4. Першиков В.И., Савинков В.М. Толковый словарь по информатике. - М.: Финансы и статистика, 1991.

Программу составил доцент В.А. Мещеряков (Томский университет)