1. Учебная программа

1.1. Примерный тематический план

Т а б л и ц а 1

Наименование раздела и темы	Количество часов
	по дневной форме обучения				по безотрывной форме обучения
	Всего	Теория	Лаб/Прт	Всего		Теория	Лаб/Прт
Введение*	2	2
Раздел 1. Принципы организации ЭВМ	2	2
Раздел 2. Арифметические основы ЭВМ	14	4	10	4		2	2
Раздел 3. Алгебра логики и теоретические основы синтеза цифровых устройств	20	12	8	2		2
Раздел 4. Элементы и узлы ЭВМ	23	11	12	8		4	4
Раздел 5. Организация устройств ЭВМ	7	5	2	2		2
Раздел 6. Архитектура микропроцессорных систем	6	4	2	6			6
Раздел 7. Универсальные микропроцессоры	34	18	16
Раздел 8. Однокристальные микроЭВМ и микроконтроллеры	6	6		2		2
Раздел 9. Память микропроцессорных систем	6	4	2	2		2
Раздел 10. Система ввода-вывода микропроцессорных систем	6	4	2
Раздел 11. Архитектура вычислительных систем	8	8
Всего	134	80	54	26		14	12
* Раздел для самостоятельного изучения

1.2. Содержание дисциплины

Введение

Задачи предмета и связь с другими предметами цикла. Этапы развития ЭВМ. Классификация ЭВМ (по назначению, принципу действия, этапам создания и элементной базе, способу организации вычислительного процесса, размерам и вычислительной мощности, функциональным возможностям). Основные параметры средств вычислительной техники.

Литература [13, стр.21-35]

РАЗДЕЛ 1 Принципы организации ЭВМ

Тема 1.1 Классическая архитектура ЭВМ. Иерархическое описание ЭВМ

Типовая структура ЭВМ. Основные функциональные устройства ЭВМ. Примеры структурной организации ЭВМ. Технические характеристики ЭВМ.

Литература [5, стр.20-25]

Тема 1.2 Принцип программного управления

Принципы работы вычислительных машин.

Литература [5, стр.20-25]

РАЗДЕЛ 2 Арифметические основы ЭВМ

Тема 2.1 Представление информации в ЭВМ

Системы счисления, применяемые в ЭВМ. Формы представления чисел в ЭВМ. Прямой, обратный, дополнительный коды. Машинные единицы информации, машинные коды. Арифметические операции над двоичными числами, представленными в форме с фиксированной и плавающей запятой.

Литература [1, стр.18-24,34-36], [7, стр.87-91]

Тема 2.2 Коды с выявлением ошибок. Коды с исправлением ошибок

Сведения о кодах. Понятие избыточности кода. Кодовое расстояние. Код с проверкой по четности-нечетности.

Контроль передачи информации с помощью кода Хемминга, схемная реализация.

Литература [7, стр.220-222], [12, стр.105-114]

Краткое содержание темы 2.2

КОРРЕКТИРУЮЩИЕ КОДЫ

Это коды, обнаруживающие и исправляющие ошибки при передаче и обработке информации в линиях связи или сложных информац. системах. В основе корректирования лежит использование избыточности сообщений, при к-рой часть символов кодового слова можно выделить для обнаружения и исправления ошибок. В процессе кодирования при передаче информации из информац. символов (разрядов) в соответствии с определ. для каждого К. к. правилами формируются дополнит. символы - проверочные разряды. При декодировании из принятых кодовых соотношений по тем же правилам вновь формируют проверочные разряды и сравнивают их с принятыми; если они совпадают, значит при передаче произошла ошибка. Существуют коды, обнаруживающие факт искажения сообщения, и коды, исправляющие ошибки, т. е. такие коды, с помощью к-рых можно восстановить первичную информацию.

Коды Хэмминга

Коды, предложенные Р. Хэммингом, обладают способностью обнаружить и исправить одиночные ошибки.

Предположим, что имеется код, содержащий m информационных разрядов и k контрольных разрядов. Запись на k позиций определяеется при проверке на четность каждой из проверяемых k групп информационных символов. Пусть было проведено k проверок. Если результат проверки свидетельствует об отсутствии ошибок, запишем 0, если есть ошибка - 1. Запись полученной последовательности символов образует двоичное число.

Свойство кодов Хэмминга таково, что контрольное число указывает номер позиции, где произошла ошибка. При отсутствии ошибки в коде данная последовательность будет содержать только нули. Полученное число описывает таким образом n=(m+k+1) событий. Следовательно, справедливо неравенство

2k>=(m+k+1)

(1)

Определить максимальное значение m для заданого n можно из следующего:

n	1	2	3	4...	8...15	16...31	32...63	64
m	0	0	1	1...	4...11	11...26	26...57	57
k	1	2	2	3	4	5	6	7

Определим теперь позиции, которые надлежит проверить в каждой из k проверок. Если в кодовой комбинации ошибок нет, контрольное число содержит только нули. Если в первом разряде контрольного числа стоит 1, это означает, что в результате первой проверки обнаружена ошибка. Первая проверка охватывает позиции 1, 3, 5, 7, 9, ... (в двоичной записи этих чисел младший разряд равен 1). Вторая проверка - 2, 3, 6, 7, 10...

Проверка N	Проверяемые разряды
1	1, 3, 5,7, 9, 11, 13, 15, ...
2	2, 3, 6, 7, 10, 11, 14, 15, 18, 19, 22, 23, ...
3	4, 5, 6, 7, 12, 13, 14, 15, 20, 21, 22, 23
4	8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 24, ...
...	...

Для контроля будем использовать позиции 1,2,4,8,..., так как в данные позиции встречаются только в одной проверяемой группе символов.Примеры кодирования информации по коду Хемминга для семиразрадного кода:

Разряды двоичного числа							Кодируемая десятичная информация
1 k1	2 k2	3 m1	4 k3	5 m2	6 m3	7 m4
0	0	0	0	0	0	0		0
1	1	0	1	0	0	1		1
0	1	0	1	0	1	0		2
1	0	0	0	0	1	1		3
1	0	0	1	1	0	0		4
0	1	0	0	1	0	1		5
1	1	0	0	1	1	0		6
0	0	0	1	1	1	1		7
1	1	1	0	0	0	0		8
0	0	1	1	0	0	1		9
1	0	1	1	0	1	0		10
0	1	1	0	0	1	1		11
0	1	1	1	1	0	0		12
1	0	1	0	1	0	1		13
0	0	1	0	1	1	0		14
1	1	1	1	1	1	1		15

Как видно из таблицы, n=7, m=4, k=3 и контрольнми будут разряды 1, 2, 4.

Введем, например, одиночную ошибку в код числа 5 - 0100101₍₂₎. Пусть после такой ошибки код стал 0110101. Подсчитываем суммы по модулю групп цифр и выписываем справа налево: 0011. Получилось ненулевое число, равное номеру позици, в которой возникла ошибка (3).

По методу Хэмминга могут быть построены коды разной длины. Чем больше длина кода, тем меньше относительная избыточность. Например, для контроля 48-разрядного числа, потребуется только шесть дополнительных (контрольных) разрядов. Коды Хэмминга используют в основном для контроля передачи информации по каналам связи.