Контрольные вопросы по лекциям ЦУиМП

Контрольные вопросы к лекциям по курсу

«Цифровые устройства и микропроцессоры»

Правила оформления ответов на контрольные вопросы:

• По каждой лекции при дистанционном обучении студент должен ответить на один контрольный вопрос из списка. Для ответа студенту назначается вопрос, номер которого совпадает с номером студента в списке группы. Если количество контрольных вопросов по лекции меньше количества студентов, вопросы распределяются циклически. Например, если количество вопросов 12, то на вопрос №1 отвечают студенты №1 и №13, на вопрос №2 – студенты №2 и №14 и т.д.

• Ответы на контрольные вопросы следует высылать на почту преподавателя StartcevY@mail.ru не позднее 3 дней после лекции по расписанию в виде документа Word, с печатным текстом.

• Имя файла с ответом на контрольный вопрос следует писать в следующем формате: ПРО222_Фамилия _ЦУиМП_Лек_НомерЛекции (пример: ПРО222_Васильев_ЦУиМП_Лек_1).

Лекция 1. Введение. Логические элементы и микросхемы:

1. На какие классы принято разделять электрические сигналы, какими параметрами эти сигналы характеризуются?

2. Как определяются параметры реальных электрических импульсов, почему импульсная передача информации мало чувствительна к помехам?

3. Что понимается под цифровыми устройствами и логическими элементами, какие базовые логические элементы используются в цифровой электронике?

4. Какие известны способы задания логических функций, как логические функции реализуются на базовых логических элементах?

5. По каким правилам логические функции реализуются в базисах логических элементов И-НЕ, ИЛИ-НЕ?

6. Какую структуру имеют базовые интегральные логические элементы? Для чего используются интегральные логические элементы с открытым коллектором?

7. Какую структуру имеют тристабильные логические элементы и для чего они используются?

8. Какие основные типы интегральных логических элементов применяются в современной цифровой электроники, какими параметрами характеризуются интегральные логические элементы?

9. По каким схемам строятся интегральные логические элементы транзисторно-транзисторной логики, как они работают?

10. По каким схемам строятся интегральные логические элементы транзисторно-транзисторной логики на транзисторах Шоттки, как они работают, в чем заключаются их преимущества?

11. Как работают интегральные логические элементы на транзисторах структуры металл-оксид-полупроводник, какими достоинствами и недостатками они обладают?

12. Как работают интегральные логические элементы на комплементарных транзисторах структуры металл-оксид-полупроводник, какими достоинствами и недостатками они обладают?

Лекция 2. Минимизация логических функций:

1. С какой целью применяется минимизация логических функций, какие методы минимизации используются на практике?

2. Каковы общие принципы минимизации логических функций по методу Квайна?

3. Как выполняется этап получения сокращенной дизъюнктивной нормальной формы по методу Квайна?

4. Как выполняется этап получения минимальной дизъюнктивной нормальной формы по методу Квайна?

5. Каковы общие принципы минимизации логических функций по методу карт Карно?

6. Какие формы карт Карно (диаграмм Вейча) применяются на практике, по каким правилам они заполняются?

7. Как выполняется минимизация логических функций по методу карт Карно для получения минимальной дизъюнктивной нормальной формы?

8. Как выполняется минимизация логических функций по методу карт Карно для получения минимальной конъюнктивной нормальной формы?

9. По каким правилам производится минимизация логических функций для комбинационных устройств с несколькими выходами?

10. Какие средства автоматизации процесса минимизации логических функций применяются в настоящее время на практике, какими возможностями они располагают?

11. По каким правилам составляются схемы комбинационных устройств из логических элементов, в том числе имеющих недостаточное и избыточное число входов?

Лекция 3. Типовые комбинационные устройства:

1. Какие комбинационные устройства называются шифраторами, по каким правилам они функционируют, для чего применяются?

2. Какие комбинационные устройства называются приоритетными шифраторами, по каким правилам они функционируют, для чего применяются?

3. Какие комбинационные устройства называются дешифраторами, по каким правилам они функционируют, для чего применяются?

4. По каким правилам строятся многокаскадные дешифраторы, какие дополнительные сигналы они используют для наращивания разрядности?

5. С какими целями дешифраторы применяются в устройствах вычислительной техники?

6. Каким образом дешифраторы могут использоваться для реализации произвольных логических функций?

7. Какие комбинационные устройства называются мультиплексорами, по каким правилам они функционируют?

8. По каким принципам строятся каскадные мультиплексоры, каковы области применения мультиплексоров?

9. Каким образом мультиплексоры могут использоваться для реализации произвольных логических функций?

10. Какие комбинационные устройства называются демультиплексорами, по каким правилам они функционируют?

11. По каким принципам строятся демультиплексоры с увеличенным количеством разрядов, каковы области применения демультиплексоров?

12. Какие комбинационные устройства называются преобразователями кодов, по каким правилам они функционируют, какие известны принципы синтеза преобразователей кодов?

13. Какие известны типовые преобразователи кодов, для чего они применяются?

14. Какие комбинационные устройства называются программируемыми логическими матрицами, по каким правилам они функционируют, какова их внутренняя структура?

Лекция 4. Вычислительные комбинационные устройства:

1. Для каких целей используются вычислительные комбинационные устройства, какие устройства к ним относятся?

2. Какие устройства называются сумматорами, как они классифицируются?

3. Каковы правила функционирования сумматора по модулю 2 и одноразрядного полусумматора, по каким схемам они строятся?

4. Каковы правила функционирования полного одноразрядного сумматора, как он реализуется?

5. Каковы принципы действия и классификация многоразрядных сумматоров?

6. Каков принцип действия и структура многоразрядного параллельного сумматора с последовательным переносом?

7. Каков принцип действия и структура многоразрядного параллельного сумматора с параллельным переносом?

8. Каков принцип действия и структура многоразрядного параллельного сумматора с групповым переносом?

9. Какие устройства называются цифровыми компараторами, какие они имеют правила функционирования и внутреннюю структуру?

10. Какие устройства называются схемами контроля четности, для чего они применяются, какие они имеют правила функционирования и внутреннюю структуру?

11. Какие устройства называются арифметико-логическими устройствами, для чего они применяются, какие они имеют правила функционирования и внутреннюю структуру?

12. Каким образом в арифметико-логическом устройстве выполняются операции суммирования и вычитания?

13. Какие операции могут выполнять арифметико-логические устройства, как они классифицируются?

14. Каково назначение выводов микросхем арифметико-логических устройств, каким образом задается тип выполняемой операции, как можно увеличить разрядность устройства?

Лекция 5. Последовательностные цифровые устройства:

1. Какие цифровые устройства называются последовательностными?

2. Какова структура последовательностных цифровых устройств?

3. Какие известны способы задания последовательностных цифровых устройств?

4. Какие цифровые устройства называются триггерами?

5. Определите понятие "триггер". Перечислите разновидности цифровых триггеров.

6. Какие триггеры называются синхронными и какие асинхронными?

7. В чем состоят отличия синхронного RS-триггера от асинхронного?

8. Проанализируйте работу асинхронного RS-триггера. Поясните, почему подача на оба его входа единичных сигналов вызывает неопределённость в работе триггера?

9. По каким схемам строятся RS-триггеры?

10. Почему RS-триггеры имеют запрещенную комбинацию входных сигналов?

11. Каковы правила работы D-триггера?

12. По каким схемам строятся D-триггеры?

13. Каковы правила работы JK-триггера?

14. По каким схемам строятся JK-триггеры?

15. Почему JK-триггеры не имеют запрещенной комбинации входных сигналов?

16. Изложите особенности работы универсального JK-триггера.

17. Каковы правила работы T-триггера?

18. Как можно преобразовать D- и JK-триггеры в Т-триггер?

19. Нарисуйте схемы синхронных Т- и D-триггеров, реализованных на базе универсального JK-триггера.

20. Почему в двухтактных триггерах синхронизация является динамической?

Лекция 6. Регистры:

1. Какие устройства называются регистрами? К какому классу цифровых устройств относятся регистры?

2. По каким признакам классифицируются регистры?

3. Чем определяется разрядность регистров?

4. Каково назначение параллельного регистра?

5. Объясните принцип работы параллельного регистра.

6. Объясните принцип работы последовательного регистра.

7. Объясните принцип работы последовательно-параллельного регистра.

8. Зачем применяются последовательно-параллельные регистры?

9. Объясните принцип работы параллельно-последовательного регистра.

10. Зачем применяются параллельно-последовательные регистры?

11. Каково внутреннее устройство универсальных последовательных регистров?

12. Что такое регистр хранения как его организовать на основе триггеров?

13. Каково назначение буферных регистров?

14. Что такое регистровая память, какова ее организация и назначение?

15. Что такое регистр сдвига? В чем сущность сдвига?

16. Как организовать регистр сдвига вправо и влево?

17. Как осуществляется управление реверсивными регистрами?

18. Какие устройства называются кольцевыми регистрами и для чего они применяются?

19. Какое устройство называется счетчиком Джонсона и как оно работает?

20. Какие устройства называются рекуррентными регистрами и для чего они применяются?

Лекция 7. Счетчики импульсов:

1. Какие цифровые устройства называются счетчиками импульсов?

2. Какими параметрами характеризуются счетчики импульсов?

3. Какие известны разновидности счетчиков импульсов?

4. Как влияет организация межразрядных переносов на быстродействие счетчиков?

5. По каким схемам строятся счетчики с последовательным переносом?

6. Какие таблицы состояний имеют суммирующие и вычитающие счетчики?

7. Каков принцип построения реверсивных счетчиков?

8. Как определяется необходимое число триггеров в счетчике?

9. Как производится синтез счетчиков с параллельным переносом?

10. Какие виды триггеров используются в схемах счетчиков?

11. Каким образом могут использоваться дополнительные входы триггеров для построения недвоичных счетчиков?

12. Какие счетчики называются двоично-десятичными, как выглядит для них таблица состояний?

13. Как и с какой целью осуществляется каскадирование счетчиков?

14. Какие микросхемы могут использоваться для построения двоичных счетчиков с последовательным переносом?

15. Какие микросхемы могут использоваться для построения двоично-десятичных счетчиков с последовательным переносом?

16. Какие микросхемы могут использоваться для построения двоичных счетчиков с групповым переносом?

17. Какие микросхемы могут использоваться для построения двоично-десятичных счетчиков с групповым переносом?

18. Каковы принципы функционирования и схемная реализация счетчиков-таймеров?

Лекция 8. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи:

1. Какие устройства называются цифро-аналоговыми преобразователями и где они применяются?

2. Как классифицируются ЦАП?

3. На каких принципах работают последовательные ЦАП с широтно-импульсной модуляцией, где они применяются?

4. На каких принципах работают параллельные ЦАП с суммированием весовых токов?

5. Что собой представляет матрица двоично-взвешенных резисторов, каким образом она используется в ЦАП?

6. Что собой представляет матрица резисторов R-2R, как она используется в ЦАП?

7. Как формируется выходной сигнал ЦАП в виде напряжения?

8. Какими основными параметрами характеризуются ЦАП?

9. Какие устройства называются аналого-цифровыми преобразователями и где они применяются?

10. Как классифицируются АЦП?

11. За счет чего достигается высокая скорость преобразования в параллельном АЦП?

12. Какие принципы заложены в работу АЦП последовательного счета?

13. Как определяется максимальное время преобразования в АЦП последовательного счета?

14. С какой целью совместно с АЦП применяются устройства выборки-хранения?

15. Какие принципы заложены в работу АЦП последовательного приближения?

16. Какие принципы заложены в работу АЦП двойного интегрирования?

17. Чем объясняется нечувствительность АЦП двойного интегрирования к нестабильности параметров схемы и действию высокочастотных помех?

18. Какими основными параметрами характеризуются АЦП?

Лекция 9. Схемотехника запоминающих устройств:

1. Что такое информационная емкость запоминающего устройства, как определяется организация запоминающего устройства?

2. Какими параметрами характеризуется быстродействие запоминающих устройств?

3. Как классифицируются запоминающие устройства?

4. В чем состоят отличия оперативных запоминающих устройств от постоянных запоминающих устройств, какие разновидности они имеют?

5. Что собой представляет структура 2D адресных запоминающих устройств, как она функционирует?

6. Что собой представляет структура 3D адресных запоминающих устройств, как она функционирует?

7. Что собой представляет структура 2DM адресных запоминающих устройств, как она функционирует?

8. Какую схемную реализацию имеют масочные ПЗУ, как они программируются?

9. Какую схемную реализацию имеют однократно программируемые ПЗУ, как они программируются?

10. На каких запоминающих элементах строятся репрограммируемые ПЗУ?

11. Какова структура МНОП-транзистора,

12. Какова структура ЛИЗМОП-транзистора, как он используется для хранения информации?

13. Что такое флэш-память, какие разновидности она имеет?

14. Чем отличаются технологии NOR и NAND флэш-памяти?

15. Какие запоминающие элементы используются в статических ОЗУ, как они функционируют?

16. Каковы достоинства и недостатки статических ОЗУ, где они применяются?

17. Какие запоминающие элементы используются в динамических ОЗУ, как они функционируют?

18. Каковы достоинства и недостатки динамических ОЗУ, каким образом эти недостатки преодолеваются?

19. Как адресуются данные в динамических ОЗУ, какие сигналы необходимы для работы с динамическими ОЗУ?

20. Что собой представляет процесс регенерации информации в динамических ОЗУ, как он выполняется?

21. Каковы принципы построения модулей памяти большой емкости?

Лекция 10. Микропроцессоры и микроконтроллеры:

1. Какие устройства называются микропроцессорами, как они классифицируются?

2. В чем состоит отличие понятий архитектуры и структуры микропроцессора, какие устройства входят в структуру микропроцессора?

3. Какие известны варианты архитектур современных микропроцессоров, в чем состоят их особенности?

4. Что такое микропроцессорная система, какие устройства входят в ее структуру?

5. Какие устройства называются микроконтроллерами, какова их структура?

6. Какие семейства имеют микроконтроллеры PIC?

7. Какие семейства имеют микроконтроллера AVR?

8. Какими характеристиками обладает аппаратная платформа Arduino и для чего она предназначена?

9. Каково назначение и основные характеристики микроконтроллеров MSP430?

10. По какой архитектуре построены микроконтроллеры MSP430?

11. Какое назначение имеют основные модули микроконтроллеров MSP430?

12. Каковы назначение, основные параметры и состав отладочного модуля MSP430 LaunchPad?

Лекция 11. Программирование микроконтроллеров:

1. Какие алгоритмические языки используются для программирования микроконтроллеров, какими основными достоинствами и недостатками они обладают?

2. Какие средства применяются для программирования микроконтроллеров TI MSP430?

3. Какими возможностями обладает среда программирования микроконтроллеров Code Composer Studio?

4. Какими возможностями обладает среда программирования микроконтроллеров Energia?

5. Каким образом конфигурируются порты цифровые ввода-вывода в микроконтроллерах MSP430?

6. Какие команды языка Ассемблер используются для программирования портов ввода-вывода микроконтроллеров MSP430?

7. Как программируются порты ввода-вывода микроконтроллеров MSP430 на языке Ассемблер?

8. Какие операции языка C/C++ используются для программирования портов ввода-вывода микроконтроллеров MSP430?

9. Как организован доступ к регистрам микроконтроллера на языке C/C++?

10. Как программируются порты ввода-вывода микроконтроллеров MSP430 на языке C/C++?

11. Как производится программирование цифрового ввода и вывода в языке программирования микроконтроллеров Arduino Wiring?

12. Как осуществляется программирование операций со временем для микроконтроллеров MSP430 на языке программирования Arduino Wiring?

13. Какую структуру имеет программа для микроконтроллеров MSP430 на языке программирования Arduino Wiring?

14. Какие виды прерываний реализованы в микроконтроллерах MSP430, как определяются приоритеты прерываний?

15. Каков порядок обработки прерываний в микроконтроллерах MSP430?

16. Какие средства обработки прерываний в микроконтроллерах MSP430 предоставляет язык Arduino Wiring?