Учебная программа по дисциплине вычислительная и микропроцессорн

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ И МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ТЕХНИКА

Гуськов Б.Л.

Для очной формы обучения ВСЕГО150

лекции44

семинары26

Всего аудиторных занятий70

самостоятельная работа80

Целью изучения дисциплины является ознакомление с физическими основами вычислительных процессов, архитектурными особенностями, устройством процессоров и организацией функционирования вычислительных машин, структурными особенностями и характеристиками систем телекоммуникаций.

Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо для изучения курса: Математическая логика, Физика, Электротехника.

В результате изучения дисциплины каждый студент должен:

Учащийся должен знать:

Физические основы вычислительных процессов. Основы построения и функционирования вычислительных машин: общие принципы построения и архитектуры вычислительных машин, информационно-логические основы вычислительных машин, их функциональная и структурная организация, память, процессоры, каналы и интерфейсы ввода вывода, периферийные устройства. Архитектурные особенности и организация функционирования вычислительных машин различных классов, многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы, типовые вычислительные структуры.

иметь представление о:

физических основах вычислительных процессов;

.основах построения и функционирования вычислительных машин.

знать:

общие принципы построения и архитектуры вычислительных машин,

информационно-логические основы вычислительных машин, их функциональная и структурная организация, память, процессоры, каналы и интерфейсы ввода вывода, периферийные устройства.

архитектурные особенности и организация функционирования вычислительных машин различных классов, многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы, типовые вычислительные структуры.

уметь:

кодировать текстовую информацию;

анализировать работу логических схем.

Основные виды занятий: лекции и практические занятия.

Основные виды текущего контроля занятий: коллоквиумы.

Основной вид рубежного контроля знаний: зачет.

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

Введение

Тема 1. Цели и задачи курса

Цели и задачи курса, основные тенденции развития вычислительной техники, история развития вычислительных машин и систем.

Тема 2. Общие сведения о структуре ЭВМ

Структура типовой ЭВМ, назначение и параметры основных узлов и элементов вычислительной системы.

Тема 3. Формы представления данных в ЭВМ

Принципы кодирования числовой информации, двоичная, восьмеричная, шестна-дцатеричная системы счисления. Представление отрицательных чисел, дополнительный и смещённый коды.

Кодирование текстовой информации, таблица ASCII. Элементы ЭВМ

Тема 4. Принципы построения и состав базовых элементов.

Логические элементы И, ИЛИ, НЕ, ИЛИ-НЕ, И-НЕ, способы описания и анализа работы логических схем, понятие базиса.

Тема 5. Основные понятия, законы и тождества алгебры логики.

Законы: коммутативный (переместительный), ассоциативный (сочетательный), дистрибутивный (распределительный), закон склеивания, закон свёртки, закон де Моргана.

Тема 6. Оптимизация логических выражений, карты Карно.

Понятие о минимизации логических функций, диаграмма Вейча, карты Карно.

Тема 7. Обзор и характеристики основных серий ИС.

Классификация и параметры современных серий интегральных схем.

Особенности схемотехники и применения транзисторно — транзисторной логики (ТТЛ), разновидности ТТЛ и их особенности.

Особенности схемотехники и применения КМОП логики (CMOS), разновидности CMOS и их особенности.

Особенности схемотехники и применения эмиттерно — связанной логики (ЭСЛ).

Маркировка и обозначение ИС иностранного и отечественного производства.

Тема 8. Шифраторы, дешифраторы и преобразователи кодов.

Назначение и особенности применение дешифраторов наиболее распространенных типов. Способы подключения индикаторов различного типа к дешифраторам.

Тема 9. Мультиплексоры, демультиплексоры, мультиплексный канал.

Устройство, логика работы, таблица состояний временная диаграмма, условное графическое обозначение мультиплексора и демультиплексора.

Применение мультиплексоров при построении мультиплексного канала и схем динамической индикации

Тема 10. Триггеры.

Назначение. Классификация. Устройство, логика работы, таблица состояний временная диаграмма, условное графическое обозначение RS триггера, Т триггера, D триггера, Ж триггера, триггера Шмидта.

Тема 11. Регистры.

Назначение, классификация. Устройство, логика работы, таблица состояний временная диаграмма, условное графическое обозначение параллельного регистра, регистра сдвига, универсального регистра

Применение регистров для хранения и преобразования данных.

Тема 12. Счетчики основные типы и характеристики.

Назначение, классификация. Устройство, логика работы, таблица состояний временная диаграмма, условное графическое обозначение двоичного четырёхразрядного счётчика, двоичного реверсивного счётчика, счётчика с пред установкой.

Тема 13. Запоминающие устройства.

Назначение, классификация. Параметры современных запоминающих устройств. Области применения запоминающих устройств различного типа.

Тема 14. Постоянные запоминающие устройства, основные типы и их сравнительные характеристики.

Основные виды энергонезависимой памяти: ROM, PROM, EPROM, EEPROM, Flash Memory.

Физические принципы, положенные в основу работы энергонезависимой памяти, особенности программирования (записи) и применения.

Тема 15. Оперативные запоминающие устройства, основные типы и их сравнительные характеристики.

Типы оперативной памяти, области применения статической и динамической оперативной памяти.

Физические принципы, положенные в основу работы оперативной памяти, особенности работы различных типов оперативной памяти.

Тема 16. Процессоры и микропроцессоры, классификация и основные типы.

Процессоры и микропроцессоры, классификация, архитектура и особенности системы команд RISC и CISC процессоров, микроконтроллеры и их применение.

Тема 17. Работа процессора, взаимодействие процессора с компонентами вычислительной системы.

Особенности шин процессоров различной архитектур. Взаимодействие процессоров: с памятью различных типов, с портами ввода вывода. Архитектурные особенности и организация функционирования вычислительных машин различных классов, многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы, типовые вычислительные структуры. Устройства ввода вывода

Тема 18. Печатающие устройства.

Классификация, принципы работы матричного принтера, термопринтера, электрографического с упрощенной структурной схемой.

Тема 19. Клавиатура

Аппаратная и программная реализация, упрощенные структурные схемы поясняющие принцип и алгоритм поиска нажатых клавиш, подавления дребезга, формирования кодов и передачу информации.

Тема 20. Манипулятор типа «Мышь»

Устройство и принцип работы валкодеров, принцип поочерёдного опроса датчиков, вычисление разрешающей способности, направления и перемещения.

Тема 21. Системная шина

Основные типы системных шин, их особенности, основные сигналы управления на системной шине, сравнение параллельной, последовательной и мультиплексированной шин.

Тема 22. Видеоадаптер

Упрощенная структура, назначение и работа основных узлов, устройство и работа ЦАП и АЦП.

Тема 23. Монитор

Упрощенная структурная схема, работа и назначение основных блоков, взаимодействие с видеоадаптером. Системы питания ЭВМ и их особенности: назначение, сравнение линейных и ключевых систем питания, принципы работы системы питания различных типов.

ЛИТЕРАТУРА

Основная:

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации А. П. Пятибратов, Л.П. Гудыно, А.А. Кириченко М «Финансы и статистика» 1998

Е. Угрюмов ЦИФРОВАЯ СХЕМОТЕХНИКА Е. «БХВ -Петербург» 2000г.

Дополнительная:

Пауль Хоровиц, Вильям Хилл «Искусство схемотехники» М. Мир 1999г.

М. Гук Аппаратные средства IBM PC «ПИТЕР»СПБ 1999

В. В. Корнеев А. В. Киселёв Современные микропроцессоры «Нолидж» М 1998