Литература

1. А. И. Абрамов, Ю. А. Казанский, Е. С. Матусевич. Основы экспериментальных методов ядерной физики. М.: Энергоатомиздат, 1985.

2. В. И. Калашников, М. С. Козодаев. Детекторы элементарных частиц. М.: Наука, 1966.

3. Ю. В. Заневский. Проволочные детекторы элементарных частиц. М.:Атомиздат, 1978.

4. А. П. Цитович.Ядерная электроника.М.:Энергоатомиздат, 1984.

5. Н. Н. Дмитриева, А. С. Ковтюх, Б. Х. Кривицкий. Ядерная электроника. М.:МГУ, 1984.

6. С. Г. Басиладзе. Быстродействующая ядерная электроника. М.:Энергоиздат, 1982.

7. Х.-У. Шмидт. Измерительная электроника в ядерной физике. М.: Мир, 1989.

8. К. Групен. Детекторы элементарных частиц. Новосибирск: Сибирский хронограф, 1999.

9. Журнал “Приборы и техника эксперимента”.

Микропроцессоры и микропроцессорные системы(3-й курс, 6-й сем., 32 ч., экзамен) Программа курса лекций (32 ч.)

Канд. техн. наук, старший преподаватель Юрий Васильевич Коваленко

1. Исторический обзор микропроцессоров. Классификация микропроцессоров: разрядно-модульные микропроцессоры, микропроцессоры с фиксированной системой команд. Универсальные микропроцессоры, сигнальные процессоры, системы на кристалле.

2. Основные характеристики процессора с фиксированной системой команд и компоненты микро-ЭВМ с шинной архитектурой (на примере i8080).

   1. Понятия шины, канала, интерфейса, протокола. Шины адреса, данных и управления. Диаграммы операций процессора с шиной. Понятие машинного цикла.

   2. Понятия адресных пространств процессора и ЭВМ. Сигналы шины процессора, влияющие на адресное пространство.

   3. Система команд. Классификация. Ограничения на право исполнения некоторых команд, обоснование потребности в режиме суперпользователя. Основные стадии исполнения команд. Программно-доступные элементы процессора. Элементы процессора не доступные программно. Условия разрыва последовательности стадий исполнения одной команды другой командой.

   4. Прерывание. Сравнение метода опроса и прерывания. Понятия вектора, приоритета, маскирования. Последовательность операций процессора и внешнего устройства во время процедуры прерывания. Функции и структура контроллера прерываний.

   5. Оценка времени от возникновения запроса на прерывания до начала его обработки.

   6. Прямой доступ к памяти. Последовательность операций процессора и внешнего устройства во время процедуры ПДП. Функции контроллера ПДП. Оценка выигрыша времени при применении ПДП для одиночной и групповой передачи данных.

3. Микроконтроллеры – шаг к системам на кристалле.

   1. Микроконтроллеры (на примере 8051). Области применения микроконтроллера. Понятие системы на кристалле (SoC) . Основные элементы микроконтроллера.

   2. Специфика питания. Управление энергопотреблением. Понижение тактовой частоты и напряжения питания. Режим сна. Режим пониженного потребления.

   3. Программируемые выводы корпуса. Реализации двунаправленных выводов.

   4. Квази-двунаправленность, подтягивающий резистор, открытый сток, открытый исток.

   5. Основной набор периферийных устройств: параллельный порт, последовательный программируемый интерфейс, таймер/счетчик. Специализированные устройства с ядром 8051 на примере микроконвертора am uc812.

   6. Система команд. Классификация системы команд. Структура слова команды. Основные типы данных. Операции с битами. Понятие Булевого процессора.

   7. Система прерываний, отличия ее от i8080.

   8. Средства и методика разработки программного обеспечения для микроконтроллеров. Кросс средства. Механизмы защиты программного кода от копирования.

4. Специфика микропроцессора общего назначения на примере ядра ARM7.

   1. Многозадачность. Организация защиты программ. Устройство управление памятью (MMU), сегменты и страницы. Режимы пользователя и супервизора, режим обработки исключений.

   2. Конвейер, RISC и CISC процессоры. Сбои в работе конвейера, предсказание, условное исполнение команды. Кэш. Системы реального времени, оценка минимального и максимального времени исполнения команды.

   3. Типы обрабатываемых данных. Арифметика с плавающей точкой, представление чисел, стандарт IEEE-754.

   4. Методы сокращения объема кода программы. Система команд транспьютера, система команд Thumb процессора ARM.

5. Сигнальные процессора (DSP).

   1. Понятие жесткого реального времени. Выгоды специализация на одном типе данных. Алгоритм целочисленного преобразования Фурье. Способы ускорения операции суммирование с накоплением.

6. Средства интеграции микропроцессорных систем.

   1. Микропроцессорная система — совокупность аппаратуры и программного обеспечения для решения конкретной задачи. Масштаб системы: печатная плата, прибор, лабораторная, промышленная, глобальная системы. Выбор средств интеграции.

   2. Шинная архитектура. Общая шина. Универсальная шина расширения ISA, микропроцессорные системы в стандартах PC104, микро-PC. Обоснование специализации шин. Понятие чипсета. Пример чипсета для ЭВМ на базе i8080. Шина памяти. Шина периферии. Примеры: архитектура PC, модульный стандарт VME. Мезонинные технологии – IndustrialPack. Конструктивы микропроцессорных систем, Евромеханика.

   3. Канальная архитектура. Предпосылки к широкому применению последовательных линий связи. Физические характеристики последовательных линий связи. Среды передачи : оптика, медь, радиоканал. Способы кодирования сигналов. Двух и трех уровневое кодирование. Уравновешенный код. Самосинхронизирующийся код на примере Манчестер II. Топологии последовательных линий связи. Механизмы арбитража доступа к линии связи. Гарантированное время передачи информации. Доставка с аппаратным подтверждением. Физическая и протокольная скорость линии связи. Влияние механизма подтверждения на скорость передачи. Стандарты интеграции систем по канальной технологии: IEEE Std. 1149.1-1990 (JTAG ), SPI, I2C, RS232-RS485, USB, ZigBee, Ethernet.

Во время курса студент обязан подготовить обзор на тему близкую к курсу. Тема формулируется студентом, утверждается преподавателем. Обзор докладывается перед группой и представляется в письменном и электронном виде преподавателю. Электронная форма обзора является необходимым условием допуска к экзамену. Объем обзора 2-3 страницы.

Примеры тем обзоров:

• Альтернативные интерфейсы человек-ЭВМ.

• Аппаратная реализация нейросетей.

• Электромеханические ИС.

• Конструктивы РС.