Курс лекций 2011 техника микропроцессорных систем

(ТМПС)

/Разработчик курса: к.Т.Н., доцент манохин владимир алексеевич/ концепция лекционного материала

Концепция определяет то или иное понимание явления, система взглядов. Для курса лекций это своеобразный угол зрения, под которым построен лекционный материал.

ПРЕДМЕТ. Что изучается в курсе?

Как видно из названия, его ключевой компонентой являются микропроцессоры. На их основе строятся микропроцессорные системы (МПС). На базе МПС строятся все современные телекоммуникационные системы. Они также применяются во всех областях техники от бытовой до космической. Такое чрезвычайное разнообразие применения связано с тем, что МПС относятся к классу систем реального времени (СРВ). В свою очередь СРВ реализуют принцип, известный как управление.

Таким образом, выстраивается логическая последовательность:

У правление срв микропроцессор мпс

Вот эти компоненты логической последовательности и будут ПРЕДМЕТОМ изучения в курсе.

ЦЕЛИ. С какой целью изучаются эти компоненты?

► В 21-ом веке продолжается резкое ускорением научно - технического прогресса (НТП), связанное с расширением сфер деятельности человека, одним из направлений которого является управление различными процессами. Управление всегда происходит в реальном времени. Современные виды телекоммуникационных систем являются частным случаем СРВ (что и будет показано в курсе лекций). Поэтому инженеру по таким системам необходимо знать основы СРВ.

► Знание основ СРВ расширяет прикладные возможности инженера, позволяя ему достаточно быстро перестроиться на любую техническую разработку, связанную с СРВ. Расширение диапазона типов работ для инженеров 21-го века одна из важнейших задач, ибо высокие темпы развития НТП требуют быстрого переключения в широком спектре деятельности.

► Появление в 70-х годах 20-го века микропроцессоров в корне изменило подходы к проектированию технических систем. Раньше задачей большинства инженеров было проектирование отдельных функциональных блоков из радиоэлектронных компонент типа электронная лампа, транзистор, диод и т.д. (нижний уровень проектирования). Лишь единицы среди инженеров, имеющие большой практический опыт на нижнем уровне, допускались к проектированию верхних уровней, в которых применялись блоки, узлы и вся система в целом.

► Микропроцессоры практически свели к минимуму объемы работы с радиоэлектронными компонентами, заменив их готовыми, функциональными блоками на микросхемной основе, что в свою очередь расширило сферу проектирования инженера. Он уже должен быстро и качественно самостоятельно разрабатывать проблему от ее постановки (идеи) до полной технической реализации. Из этого следует, что инженер должен знать не только микропроцессор, как функциональный элемент, но и представлять, как работают СРВ, в которых он применяется.

СРЕДСТВА ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ. Что будет изучаться в компонентах логической последовательности, данной выше? Можно, конечно, рассматривать в данном курсе каждый тип телекоммуникационных систем каждой фирмы на базе микропроцессоров, но это путь в бесконечность, который ничего не даёт, кроме фактов (да есть такие системы, и есть такие).

Тогда на чём будет основано изучение указанных выше последовательностей? У французского учёного и философа Рене Декарта (17 век) есть следующее изречение, точно определяющее нужное направление в построении лекционного материала: «уточняйте исходные понятия, и вы избавите мир от великих бедствий».

Что для инженера является «исходными понятиями» (базовыми компонентами)? Ими являются принципы построения того, что он проектирует.

Принцип - основное, исходное положение какой – нибудь теории, учения и т.д. Применительно к технике – основная идея реализации для класса устройств, представляющая собой обобщение и распространение этой особенности на все типы устройств этого класса. Например, любой тип связи базируется на принципе коммутации абонентов. В основном принципы будут рассматриваться в виде принципиальных (типовых) структурных схем.

Что даёт изучение принципов? Французский мыслитель 18-го века Клод Гельвеций ясно и четко сформулировал фундаментальную роль принципов: “Знание некоторых принципов в жизни нередко восполняет знание многих фактов”. Незнание принципов всегда приводит к «изобретению велосипеда», что в условиях рыночной экономики совершенно недопустимо. Но кроме знания принципа необходимо и его понимание (для Гельвеция это было само собой разумеющееся), ибо знать и понимать – не одно и тоже. Знать базируется на запоминании чего – то, понимать что - то - это не только знать это что – то, но и понять смысл того, что узнал. Понимая принципы построения класса устройств, инженер может быстро и качественно создавать конкретную модификацию данного класса, ибо ему не нужно проверять принцип построения модификации. Это резко ускоряет время построения и повышает качество работы. Даже при современных скоростях научно – технического прогресса принципы построения классов изделий массового производства меняются довольно редко, в то время как модификации на базе данного принципа проводятся довольно часто. При изучении какой – либо системы (ее компонент) знание принципов их построения существенно сокращает время ознакомления с любыми ее модификациями.

Данный курс лекций можно отнести к направлению, известному как «teach to learn» /самообучение, учить учиться/. Он не даёт готовых рецептов по конкретной телекоммуникационной системе, но существенно упрощает ознакомление с любой такой системой, основанной на микропроцессорах. Исходя из такой трактовки, курс лекция можно назвать: введение в телекоммуникационные системы.