Цель курса. Роль микропроцессорной техники в технической революции. Основные понятия в микропроцессорной технике. Классификация, краткая характеристика возможностей и применений микропроцессорных средств.
2. Организация микропроцессоров и микропроцессорных систем. (14 часов)
Архитектура микропроцессорной системы (МПС). Архитектуры современных микропроцессоров и отличие их от классической архитектуры фон Неймана: системы с прерываниями, прямым доступом к памяти; гарвардская архитектура, архитектура сигнальных процессоров. Типовая организация подсистем обработки и управления. Способы передачи информации в микроЭВМ: синхронный, асинхронный, асинхронно-синхронный. Интерфейсы. Функции интерфейсов. Характеристики интерфейсов. Внутренние и внешние интерфейсы. Способы организации интерфейсов: с изолированной шиной, с общей шиной. Радиальная и смешанная структура интерфейса. Интерфейс ОШ: варианты реализации, типовая структура, диаграммы взаимодействия. Стандартные интерфейсы.
3. Организация ввода-вывода в МПС(16 часов)
Организация подсистем ввода-вывода в МПС: по опросу, по прерыванию, в режиме ПДП. Способы согласования работы ЦП и УВВ во времени: асинхронный, асинхронный стробируемый, синхронный. Ввод-вывод по опросу. Прерывания. Общая схема обработки прерываний. Определение источников прерывания: полинг, дейзи-цепочки, векторные прерывания. Способы реализации системы прерываний. Особенности разработки ПО в системе с прерываниями. Система прерываний IBM PC. ПДП: преимущества и недостатки. Типовые схемы организации ПДП.
4. Блоки памяти МПС. (8 часов).
Микросхемы памяти, классификация. Статические ЗУ, временные диаграммы. Синхронная и асинхронная память. Особенности построения и работы динамических ЗУ, временные диаграммы. Типовые схемы построения блоков динамических ЗУ. Организация подсистем памяти в МПС: одноуровневая (линейная, страничная, с интерливингом) и с КЭШ - памятью. Методы расширения адресного пространства микроЭВМ: банков памяти, базовых регистров, окна. Контроль информации в ЗУ.
5. Характеристика современных микропроцессоров и микроконтроллеров. (6 часа). Однокристальные микро-ЭВМ и контроллеры, организация и особенности проектирования систем на их основе. Микроконтроллеры фирмы INTEL, Микроконтроллеры фирмы Motorola. Микроконтроллеры особо малого класса PIC. Сигнальные процессоры. Краткий обзор состояния и перспективных проектов МПС; мультимикропроцессорные системы, основные конфигурации, области их использования; транспъютерные системы. Системы на кристалле как развитие микроконтроллеров.
6. Простейшие устройства ввода-вывода информации (2 часа).
Тумблеры, переключатели, светодиодные индикаторы. Клавиатура. Клавиатурный блок IBM PC.
7. Процесс и средства проектирования микропроцессорных систем. (4 час.).
Основные задачи проектирования МПС. Последовательность проектирования. Этапы разработки программного обеспечения для МПС. Резидентные и кросс-системы. Последовательность разработки и отладки аппаратной части. Средства разработки и отладки МПС. Инструментарий разработчика аппаратной части. Моделирование МПС на языках проектирования аппаратуры VHDL, Verilog.
8. Заключение. (2 час.)
Перспективы развития микропроцессорной техники. Системы на кристалле
Понедельный план проведения занятий лекционных и практических
(1-й семестр)
Неделя
Разделы и темы дисциплины
Лекции (час.)
ПЗ (час.)
Введение
Способы передачи информации в микроЭВМ: синхронный, асинхронный, асинхронно-синхронный.
Интерфейсы. Функции интерфейсов. Характеристики интерфейсов.
Внутренние и внешние интерфейсы.
Способы организации интерфейсов: с изолированной шиной, с общей шиной. Радиальная и смешанная структура интерфейса.
Интерфейс ОШ: варианты реализации, типовая структура, диаграммы взаимодействия.
Стандартные интерфейсы. RS-232, I2C, SPI, USB
Стандартные интерфейсы. RS-232, I2C, SPI, USB (продолжение)
Организация ввода-вывода в МПС: по опросу, по прерыванию, в режиме ПДП.
Способы согласования работы ЦП и УВВ во времени: асинхронный, асинхронный стробируемый, синхронный.
Прерывания. Общая схема обработки прерываний.
Определение источников прерывания: полинг, дейзи-цепочки, векторные прерывания.
Способы реализации системы прерываний.
Особенности разработки ПО в системе с прерываниями. Система прерываний IBM PC.
Обработка прерываний. Временные диаграммы.
ПДП: преимущества и недостатки. Типовые схемы организации ПДП.
Микросхемы памяти, классификация. Общая характеристика
(2-й семестр)
Неделя
Разделы и темы дисциплины
Лекции (час.)
ПЗ (час.)
Статические ЗУ, временные диаграммы.
Синхронная и асинхронная память. Особенности построения и работы динамических ЗУ, временные диаграммы.
Типовые схемы построения блоков динамических ЗУ. Организация ЗУ в МПС: одноуровневая (линейная, страничная, с интерливингом) и с КЭШ - памятью. Методы расширения адресного пространства микроЭВМ: банков памяти, базовых регистров, окна. Контроль информации в ЗУ.
Микроконтроллеры фирмы INTEL 8051, 80186, Микроконтроллеры фирмы Motorola 6805, 6808, 6811.
Микроконтроллеры особо малого класса PIC 16, 17. Сигнальные процессоры.
Тумблеры, переключатели, светодиодные индикаторы. Клавиатура. Клавиатурный блок IBM PC.
Последовательность проектирования. Этапы разработки программного обеспечения для МПС.
Резидентные и кросс-системы. Последовательность разработки и отладки аппаратной части. Инструментарий разработчика аппаратной части
