Министерство образования и науки российской федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ЮЖНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА В г. ТАГАНРОГЕ

Кафедра вычислительной техники

УТВЕРЖДАЮ:

Декан ФАВТ Ю.М. Вишняков

25.09.2008

Экзаменационные вопросы междисциплинарного государственного экзамена

по направлению «Информатика и вычислительная техника», специальность

230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»

Курс «Микропроцессорные системы»

1. Дайте определение электронной вычислительной машины, приведите пример классификации ЭВМ (например, классификация по Флинну)?

2. Перечислите базовые архитектурные принципы построения ЭВМ общего назначения (принципы фон-Неймана).

3. Что понимается под микропроцессором и в чем отличие микропроцессора от микроконтроллера?

4. Что понимается под микропроцессорной системой и в чем отличие от микроЭВМ?

5. Что такое микропроцессорный комплект и приведите пример состава какого-либо МПК.

6. Приведите структуру типового микропроцессора, опишите состав и назначение его компонентов.

7. Приведите пример структуры персональной микроЭВМ как ЭВМ с мультишинной организацией. Опишите состав и назначение ее основных блоков.

8. Приведите структуру типового центрального процессора микроЭВМ, построенного на основе однокристального микропроцессора. Какие задачи решает ЦП в составе микроЭВМ?

9. Опишите особенности начального запуска типовой микроЭВМ после включения питания?

10. Поясните состав и назначение POST- процедуры из состава программного обеспечения микроЭВМ.

11. Приведите обзор по составу арифметико-логических операций типового микропроцессора и его режимам адресации операндов.

12. Приведите краткое описание обобщенного алгоритма функционирования процессора в составе микроЭВМ. Перечислите основные режимы функционирования процессора.

13. Расскажите о логике функционального взаимодействия центрального процессора и математического сопроцессора в составе микроЭВМ.

14. Дайте обзор исключительных ситуаций, возникающих в математическом сопроцессоре при обработке в нем вещественных чисел. Поясните на примерах возможные причины их возникновения.

15. Раскройте на примере методику проектирования модуля оперативной памяти микроЭВМ с заданными характеристиками на микросхемах ОЗУ малой емкости.

16. Приведите назначение и особенности функционирования блока конвертации в составе системного блока микроЭВМ типа IBM PC/AT.

17. Дайте понятие подсистемы прерывания микроЭВМ, раскройте на примере особенности функциональной организации этой подсистемы.

18. Расскажите об известных Вам способах идентификации запросов прерывания и их источников.

19. Объясните понятие маскируемых и немаскируемых запросов прерывания. В чем логика обработки запроса прерывания в центральном процессоре микроЭВМ (раскрыть на примере реального режима работы).

20. Расскажите об особенностях построения службы реального времени в микроЭВМ. Какую роль она играет? Какие аппаратные средства задействованы для ее построения?

21. Расскажите об особенностях построения штатной подсистемы генерации звука в микроЭВМ. Какую роль она играет? Какие аппаратные средства задействованы для ее построения?

22. Приведите пример типовой структуры подсистемы прямого доступа к памяти микроЭВМ. При этом укажите назначение подсистемы и дайте обзор по основным режимам ее работы.

23. Раскройте на примерах временных диаграмм работы особенности взаимодействия центрального процессора микроЭВМ и ее внешних устройств посредством системного канала ввода/вывода.

24. Раскройте на примерах временных диаграмм работы особенности взаимодействия центрального процессора микроЭВМ и ее модулей дополнительной памяти посредством системного канала ввода/вывода.

25. Дайте сравнение микропроцессоров, построенных на принципах ФонНеймановской и нетрадиционной (например, Гарвардской) архитектуры.

26. Какие типовые аппаратно-программные средства отладки микропроцессорных систем Вы знаете? В чем особенность их применения?

27. Дайте обзор по структурам основных форматов машинного представления чисел с фиксированной запятой (дробных и целых чисел). Особенности машинного представления чисел раскройте на числовых примерах.

28. Дайте обзор по структурам основных форматов машинного представления чисел с плавающей запятой (вещественных чисел). Особенности машинного представления чисел раскройте на числовых примерах.

29. Приведите базовый алгоритм побитного умножения над n-разрядными целыми числами со знаком, представленными в дополнительном коде, раскройте особенности алгоритма на числовом примере.

30. Приведите структуру типового блока последовательного (поразрядного) умножения целых чисел, представленных в дополнительном коде. Сформулируйте требования для синтеза его HDL - машины состояния.

31. Приведите базовый алгоритм умножения 2n-разрядных целых чисел с применением аппаратных умножителей n x n. В чем особенности схемотехнической реализации алгоритма.

32. Приведите базовый алгоритм побитного деления над n-разрядными целыми числами со знаком, представленными в дополнительном коде, раскройте особенности алгоритма на числовом примере.

33. Приведите структуру типового блока последовательного (поразрядного) деления. Раскройте на числовых примерах особенности его функционирования.

34. В чем особенности арифметической обработки вещественных чисел (на примере команды суммирования)? Дайте обзор по исключительным ситуациям, которые необходимо отслеживать в процессе этой обработки.

35. Дайте обзор по алгоритму выполнения операции деления чисел с плавающей запятой по методу Ньютона-Рафсона. Приведите числовой пример его реализации.

36. Приведите алгоритм ускоренного умножения пар n-разрядных целых чисел со знаком по методу Бута, раскройте особенности алгоритма на числовом примере.

37. Раскройте на примере основные этапы проектирования управляющих автоматов с жесткой логикой с применением теории цифровых автоматов с памятью.

38. Дайте обзор по структуре и возможностям программируемых логических матриц (PLD-устройств). В чем особенности их применения для построения устройств управления с жесткой логикой.

39. Дайте обзор по структуре акселератора потокового типа, в том числе, по составу и назначению его компонентов и принципам функционирования.

40. Какая модель вычислений применяется для решения прикладных задач на вычислительном комплексе «ПЭВМ-АПТ». Раскройте на примере особенности составления прикладного задания на комплекс.

41. Дайте обзор по методике программирования е вычислительного конвейера акселератора потокового типа.

42. Приведите структуру аппаратных средств AVR-микроконтроллера на примере семейства ATmega фирмы Atmel. Расскажите о составе и назначении его блоков.

43. Сопоставьте архитектуру AVR-микроконтроллера (RISC) с архитектурой типового однокристального микропроцессора общего назначения (CISC)

44. Приведите сравнение структур микропрограммируемых процессоров методом эталонных задержек.

45. Дайте обзор по структуре адресного пространства AVR-микроконтроллера. Поясните на примере основы программно-управляемого доступа к внутреннему (накристальному) и внешнему модулю оперативной памяти данных.

46. Дайте обзор по режимам адресации данных AVR-микроконтроллера. Приведите примеры их применения.

47. Дайте обзор по системе прерывания AVR-микроконтроллера. Сравните ее логическую организацию с системой прерывания типового микропроцессора фирмы Intel.

48. Как организовать часы реального времени на AVR-микроконтроллере?

49. Как подключить AVR-микроконтроллер к ПЭВМ посредством интерфейса RS232C?

50. В чем особенности организации программно-управляемого доступа к FLASH- и EEPROM-памяти AVR-микроконтроллера?

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ

1. Используя техническое описание акселератора потокового типа, составить на языке ASS1843 программу нахождения значения математической функции:

Y = |A+B+C+D|/ 4, A,B,C,D - 32-разрядные целые числа со знаком, представленные в дополнительном коде.

2. Используя техническое описание акселератора потокового типа, составить на языке ASS1843 программу нахождения значения математической функции:

Y = |A*B+C*D|/8, А, В, С, D - - 32-разрядные вещественные числа со знаком, представленные в формате КВ.

3. Используя техническое описание акселератора потокового типа, составить на языке ASS1843 программу нахождения значения математической функции:

Y = min (A,B,C,D,E), A,B,C,D,E 32-разрядные целые числа со знаком, представленные в дополнительном коде.

4. Используя техническое описание акселератора потокового типа, составить на языке ASS1843 программу нахождения значения математической функции:

Y = max (A,B,C,D,E), A,B,C,D,E 32-разрядные целые числа со знаком, представленные в дополнительном коде.

5. Используя техническое описание акселератора потокового типа, составить на языке ASS1843 программу нахождения значения математической функции:

Y = 4*([A|+|B|+|C|+D), A,B,C,D 32-разрядные целые числа со знаком, представленные в дополнительном коде.

6. Используя техническое описание акселератора потокового типа, составить на языке ASS1843 программу нахождения значения математической функции:

Y = (|А|*|В|-4*С), А,В,С 32-разрядные вещественные числа со знаком, представленные в формате КВ.

7. Используя техническое описание акселератора потокового типа, составить на языке ASS1843 программу нахождения значения математической функции одного вещественного аргумента: F = N!, формат аргумента - КВ.

8. Используя техническое описание акселератора потокового типа, составить на языке ASS1843 программу нахождения матрицы вещественных чисел, как результата умножения n-мерной квадратной матрицы вещественных чисел на числовую вещественную константу (формат чисел - KB).

9. Составить на языке Ассемблер ix86/x87 программу нахождения значения математической функции одного вещественного аргумента, формат ДВ.

10. Составить на языке Ассемблер ix86/x87 программу нахождения значения математической функции одного вещественного аргумента: F = N!, формат аргумента - ДВ, формат числового значения результата - ВВ.

11. Составить на языке Ассемблер ix86/x87 программу нахождения матрицы вещественных чисел, как результата умножения n-мерной квадратной матрицы вещественных чисел на числовую вещественную константу (формат чисел - ДВ).

12. Составить на языке Ассемблер ix86/x87 программу нахождения значения математической функции одного вещественного аргумента: F=e^x , формат значения аргумента KB, формат числового значения функции ДВ, метод решения - разложение в ряд Тейлора

13. Составить на языке Ассемблер ix86/x87 программу нахождения значения математической функции одного вещественного аргумента: F=e^x , формат значения аргумента KB, формат числового значения функции ДВ, метод решения метод логарифмирования.

14. Составить на языке Ассемблер ix86/x87 программу нахождения значения математической функции одного вещественного аргумента, формат КВ.

15. Составить на языке Ассемблер ix86/x87 программу нахождения значения математической функции: F = (A*sin(B)+C)/D, формат аргументов ДВ, результата - ВВ.

16. Составить на языке Ассемблер ix86/x87 программу нахождения значения математической функции: F = (A*cos(D)+B)/C, формат аргументов KB, результата - DB.

17. Составить на языке Ассемблер ix86/x87 программу нахождения значения математической функции: формат 64-разрядный целый.

18. Используя HDL, составить поведенческое описание машины состояния цифрового автомата Мура (исходные данные для проектирования автомата получить у преподавателя).

15. Используя HDL, составить поведенческое описание машины состояния цифрового автомата Мили (исходные данные для проектирования автомата получить у преподавателя).

15. Используя HDL, составить поведенческое описание К-чного реверсивного счетчика с предустановкой (начальное состояние счетчика - 3, число состояний К-10).

16. Используя HDL, составить поведенческое описание блока регистров общего назначения (число регистров - 4, разрядность регистра - 8).

17. Используя HDL, составить поведенческое описание комбинационного арифметико-логического устройства, реализующего заданный набор операций над 8 битными аргументами X, Y. Состав операций:

Z = X xor Y, Z = not X and Y, Z = X +Y+C₀, Z = LL₂(Y).0,

23. Используя HDL, составить поведенческое описание комбинационного арифметико-логического устройства, реализующего заданный набор операций над 6 битными аргументами X, Y. Состав операций:

Z = X or not(Y), Z = X and Y, Z = X-Y-1+C₀, Z = ROL₂(X)

24. Используя HDL, составить поведенческое описание комбинационного арифметико-логического устройства, реализующего заданный набор операций, над 4 битными аргументами X, Y. Состав операций:

Z = not (X xor Y), Z = X & Y, Z = X-Y+1 - C₀, Z = RAR₁(X)

25. Используя HDL, составить поведенческое описание комбинационного арифметико-логического устройства, реализующего заданный набор операций над 8 битными аргументами X, Y. Состав операций:

Z = X or Y, Z = X & not(Y), Z = X+Y+l - C₀, Z = ROR₄(Y)