Содержание курса

Курс содержит следующие разделы:

1. Введение

2. Информационно-логические основы вычислительной техники

3. Архитектура, принципы построения и организация управления в микропроцессорных системах

4. Системы на основе однокристальных микропроцессоров и микроконтроллеров

5. Микропроцессоры цифровой обработки сигналов

6. Программное обеспечение микропроцессорных систем

7. Информационные технологии

8. Заключение

1. Введение

Основные понятия и термины. Поколения ЭВМ. История появления и развития микропроцессоров. Принципы построения микропроцессоров и микропроцессорных систем. Классы и основные характеристики микропроцессоров. Многофункциональность и проблемная ориентация вычислительных систем.

Типовая структура микропроцессорного устройства. Место и роль микропроцессоров в отрасли связи.

2. Информационно-логические основы вычислительной техники

Кодирование операционной информации. Позиционные системы счисления, двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы. Преобразования записи чисел из одной системы счисления в другую.

Двоичная арифметика. Представление чисел со знаком: прямой, обратный и дополнительный коды. Арифметические операции в этих кодах, признаки результатов операций. Двоично-десятичные коды и двоично-десятичная арифметика.

Представление чисел с фиксированной и плавающей запятой, форматы числовых данных, диапазон и точность представления чисел.

Алфавитно-цифровые коды.

Коды с обнаружением и исправлением ошибок.

Основы алгебры логики. Высказывания, простейшие операции и законы в алгебре логики, логические функции, логические элементы. Комбинационные и последовательные схемы. Логический синтез вычислительных схем.

Узлы цифровых устройств. Триггеры, шифраторы и дешифраторы, преобразователи кодов, мультиплексоры и демультиплексоры, регистры, счетчики, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.

3. Архитектура, принципы построения и организация управления в микропроцессорных системах

Понятие архитектуры микропроцессора. Принципы организации процесса обработки информации. Арифметико-логическое устройство, регистры общего назначения, типовая структура обрабатывающей части микропроцессора. Цепи переноса, сдвига и формирования признаков результата арифметических операций.

Организация управления процессом обработки информации. Микропрограммный и аппаратный принципы управления выполнением операций. Микрокомандный и командный уровни управления. Программный счетчик и регистр команд.

Организация внутренних и внешних шин микропроцессоров, связь источников и приемников по общей шине. Одно-, двух- и трехшинная структура микропроцессора. Мультиплексная шина адреса/данных. Характеристики современных системных и локальных шин.

Магазинная память в микропроцессорах (стек). Встроенный и автономный стек.

Обобщенная схема микропроцессора. CISC и RISC архитектура. Архитектурные особенности основных типов микропроцессоров (однокристальные микропроцессоры, микроконтроллеры, сигнальные микропроцессоры).

Система команд микропроцессора. Команды управления, обработки и передачи данных. Виды адресации. Структура и форматы команд.

Организация памяти микропроцессорных вычислителей. Динамические и статические оперативные запоминающие устройства (RAM), постоянные запоминающие устройства (ROM), перепрограммируемые запоминающие устройства (EEPROM, EPROM) и их характеристики. Энергонезависимая Flash-память. Регенерация динамической памяти. Тесты памяти.

Адресация в микропроцессорном вычислителе. Понятие адресного пространства. Методы полной и частичной дешифрации адресов. Селекторы адреса на стандартных дешифраторах, на ROM, на программируемых логических матрицах. Методы расширения адресного пространства: метод окна, метод базовых регистров, метод банков. Организация виртуальной памяти.

Кэш-память. Кэш с прямым отображением, полностью ассоциативный кэш, множественный ассоциативный кэш. Сквозная и обратная запись.

Интерфейс и его функции, параллельный и последовательный обмен информацией. Синхронная и асинхронная программно-управляемая передача данных. Передача с использованием системы прерываний. Организация многоуровневых, приоритетных, опросных и векторных прерываний. Режим прямого доступа к памяти.