Сушкин И.Н. Вычислительная техника и информационные технологии

Подождите немного. Документ загружается.

Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи информации.

Постоянные и оперативные запоминающие устройства.

* Принципы построения запоминающих модулей памяти.

Модуль 2. Общие принципы построения и функционирования компьюте-

ров (Аудиторные –44, СР –32 час.)

Тема 4. Введение. Общие методы представления операционной ин-

формации в ЭЦВУ

Краткий исторический обзор. Общая характеристика микропроцессора,

основные особенности и разновидности современных микропроцессорных

комплектов. Области применения.

Кодирование операционной информации. Системы счисления, ис-

пользуемые в вычислительных устройствах: двоичная, двоично-

кодированная (восьмеричная, шестнадцатеричная), двоично-десятичная.

Преобразование чисел из одной системы в другую. Символьная информация

и ее представление. Специальные машинные коды: прямой, обратный, до-

полнительный. Арифметические операции над числами в вычислительных

устройствах. Особенности выполнения арифметических операций в микро-

процессорах. ASCII–коды.

Тема 5. Принципы построения, организации и управления микропро-

цессорным вычислителем.

Общие принципы построения микропроцессорного вычислителя. Струк-

турная схема микроЭВМ. Элементная база МП вычислителя. Технические

характеристики и номенклатура серийных МП комплектов. Классификация

микропроцессоров.

* Принцип микропрограммирования.

Тема 6. Архитектура 16-разрядных процессоров.

Архитектура микропроцессора I8086/88. Основные архитектурные осо-

бенности. Адресное пространство. Сегментация памяти. Регистры процессо-

ров. Организация памяти. Адресация ввода-вывода. Инициализация, преры-

вания, останов и синхронизация процессоров.

Назначения выводов процессоров I8086/88. Шинные циклы процессоров. Ос-

новные особенности микропроцессора I8088.

* Средства и способы доступа к элементам структурной схемы ЭВМ

Тема 7. Система команд МП К1810ВМ86/88

Формат команд. Способы адресации. Команды передачи данных. Ариф-

метические и логические команды. Команды передачи управления. Команды

обработки цепочек данных. Макросредства. Основные особенности языка ас-

семблера. Директивы ассемблера. Определение сегментов и групп.

* Процедуры. Связь между программными модулями. Выражения в языке ас-

семблера.

Тема 8. Реализация микропроцессорной системы на базе 16-разрядных

микропроцессоров

Способы обмена информацией в микропроцессорной системе. Структура

и формирование системных магистралей (шин) микропроцессорной системы.

Формирование системных управляющих сигналов в минимальном и макси-

мальном режимах. Организация обращения к памяти и устройствам ввода-

вывода (УВВ). Распределение адресного пространства между памятью и УВВ

при раздельной и совмещенной адресации. Синхронный и асинхронный спо-

собы передачи данных в микропроцессорной системе. Управление вводом –

выводом. Программно управляемый ввод – вывод. Ввод – вывод по прерыва-

нию программы. Генерация и обработка прерываний. Виды прерываний,

маскирование прерываний. Ввод – вывод в режиме прямого доступа к памяти

(ПДП). Интерфейсные, контроллерные и вспомогательные БИС для построе-

ния микропроцессорных систем. Арбитраж шин в многопроцессорных сис-

темах.

Тема 9. Реализация мультипроцессорных систем. Программирование

систем на ассемблере.

Организация мультипроцессорных систем в сильно связанных и слабо

связанных конфигурациях: работа с процессором ввода-вывода, с арифмети-

ческим сопроцессором, модульная организация в слабо связанных конфигу-

рациях.

* Процессор ввода – вывода

Тема 10. Арифметический сопроцессор

Архитектура и программирование арифметического сопроцессора.

Структурная схема, взаимодействие блоков.

* Система команд сопроцессора.

Тема 11. Микропроцессоры класса Pentium

Основные особенности архитектуры и программирования. Подсистема

памяти. Устройства выборки/декодирования. Буфер команд. Устройства дис-

петчеризации/исполнения.

* Реальный и защищённый режимы. Кэш-память. Модели памяти: плоская,

страничная, сегментная.

Модуль 3. Микроконтроллеры (Аудиторные – 22 час., СР –3 час.).

Тема 12. Архитектура построения современных микроконтроллеров.

Гарвардская архитектура построения микроконтроллеров. Основные

узлы, входящие в состав современных микроконтроллеров. Структурная

схема микроконтроллера I8051.

Тема 13. Применение микроконтроллеров в системах управления объ-

ектами и процессами

Построение систем управления объектами на базе микроконтроллера

I8051. Разработка микроконтроллерных систем реального времени. Про-

граммные и аппаратные эмуляторы микроконтроллера I8051 на базе ЭВМ

IBM.

* Система команд I8051.

Модуль 4. Современные телекоммуникационные системы (Аудиторные

– 18 час., СР –6 час.).

Тема 14. Общие принципы компьютерного моделирования

Применение математического аппарата при моделировании телеком-

муникационных систем.

* Применения стандартных пакетов программ для моделирования цифровых

схем, на примере ORCAD 9.0.

Тема 15. Аппаратная база компьютерной телефонии

Аппаратная база компьютерной телефонии на базе станции SI2000.

Структурная схема и взаимодействия цифровых узлов.

* Система команд станции С2000.

Тема 16. Локальные вычислительные сети

Способы построения локальных вычислительных сетей. Организация

программного протокола и аппаратного интерфейса передачи данных по ло-

кальным сетям.

* Программный протокол обмена данными TCP/IP.

Тема 17. Новые информационные технологии

Проблемы, существующие в современных информационных техноло-

гиях. Аспекты развития новых информационных технологий.

* Организация видеоконференцсвязи.

Тема 18. Принципы защиты информации

Аппаратные и программные способы и системы защиты передачи ин-

формации.

* Построение аппаратно-программного комплекса защиты информации при

передачи данных по телекоммуникационным каналам.

Примечание: вопросы, помеченные символом *, выносятся на само-

стоятельную работу.

3.3. Практические занятия

Содержание и объём практических занятий приведён в таблице 3.2.

Таблица 3.2

№

п/п

№ раздела дисцип-

лины

Тема практических занятий

Модуль 2

семестр

1 8 Формат команд, способы адресации микропроцессора

I8086. Изучения системы команд микропроцессора I8086 (4

часа).

2 9 Реализация однопроцессорной системы, работающей в

минимальном и максимальном режимах. Организация ши-

ны адреса, шины данных, шины управления. Способы вво-

да – вывода цифровой информации. Построение системы,

использующей аппаратные прерывания. Организация пря-

мого доступа памяти. Организация мультипроцессорной

системы (8 часов).

Модуль 3

3 13 Разработка устройства управления объектами в режиме ре-

ального времени на базе микроконтроллера I8051 ( 4 часа).

Модуль 4

4 18 Принципы построения аппаратно-программных систем за-

щиты информации (1 час).

3.4. Лабораторные занятия

Содержание и объём лабораторных занятий приведён в таблице 3.3.

Таблица 3.3

№

п/п

№ лаб.

работы

№ модуля

дисцип-

лины

Наименование лабораторных работ, объём в часах

5 семестр

1 1 1 Исследование принципов работы цифровых микросхем с

применением автоматизированного лабораторного прак-

тикума с удаленным доступом (АЛП УД) (6 часа).

2 2 1 Исследование работы АЦП и ЦАП с применением АЛП

УД (6 часа).

3 3 2 Изучения языка ассемблера для персональных компьюте-

ров: команды пересылок, команды условных переходов,

арифметические операции над двоичными числами,

арифметические операции над двоично-десятичными

числами для микропроцессора I8086 (5 часов).

6 семестр

4 4 2 Лабораторная работа «Изучение принципов программи-

рования арифметич

ского сопроцессора» (6 часов)

5 5 3 Изучения языка ассемблера для персональных компьюте-

ров: команды пересылок, команды условных переходов,

арифметические операции над двоичными числами,

арифметические операции над двоично-десятичными

числами для микроконтроллера

8051 (6 ч

сов).

6 6 3 Изучение принципов управления внешними устройствами

в режиме реального времени на примере микроконтрол-

лера I8051 (5 часов)

3.4 Самостоятельная работа

Изучение теоретического курса (ТО): самостоятельная про-

работка студентами отдельных вопросов теоретического курса. Вопросы,

выносимые на самостоятельную проработку, отмечены в п. 3.2 символом

с указанием трудоёмкости ТО по темам. Общая трудоёмкость самостоя-

тельного теоретического обучения – 41 час. Самостоятельная работа вы-

полняется студентами на основе учебно-методических материалов дис-

циплины, представленных в п.4. Самостоятельно изучаемые вопросы

включаются в экзаменационные билеты.

В процессе подготовки к лабораторной работе необходимо изучить

теоретический материал, написать программы и ответить на контроль-

ные вопросы, предложенные преподавателем.

Выполнение курсовой работы

В шестом семестре студенты выполняют курсовую работу. Объём

работы – расчётно-пояснительная записка не менее 20 страниц, графиче-

ская часть 2 листа формата А1; трудоёмкость – 10 час самостоятельной

работы по выполнению курсовой работы. Методические рекомендации к

выполнению курсовой работы изложены в методических указаниях [3,

4, 9, 11]. Разработка основных разделов курсовой работы проводится в

рамках лабораторных, практически занятий и самостоятельной работы.

Тематика курсовых работ – разработка вычислительных устройств спе-

циального назначения с соответствующим программным обеспечением

на языке ассемблера.

Примеры.

1. Разработка цифрового фильтра на базе микропроцессора или

микроконтроллера.

2. Разработка системы уплотнения данных на базе микропроцессо-

ра.

3.Разработка системы коммутации.

4. Разработка генератора сигналов специальной формы.

Выполнение курсовой работы ведётся в рамках сквозного проектирования

по направлению «Телекоммуникация» и непосредственно связано с темати-

кой разделов, изучаемых в дисциплинах «Метрология, стандартизация и сер-

тификация», «Теория электрической связи».

3.5 Структура и содержание модулей дисциплины

Таблица - приложение 1.

4 Учебно-методические материалы по дисциплине

4.1 Основная и дополнительная литература, информационные

ресурсы

Основная литература

1. В. Юров. ASSEMBLER. Учебник.– : СПб.: Питер, 2000, 510 стр.

2. В. Юров. ASSEMBLER. Практикум – СПб.: Питер, 2001г., 270 стр.

3. Г.В. Галисеев АССЕМБЛЕР IBM PC. Самоучитель – М.: Диалектика,

2004, 303 стр.

4. Зубков С. В. Assembler для DOS, Windows и UNIX М.: Питер, 2004,

220 стр.

5. Микропроцессоры Intel: 8086/8088, 80186/80188, 80286, 80386, 80486,

Pentium, Pentium Pro Processor, Pentium 4. Архитектура, программирование и

интерфейсы. С/П. БХВ-Петербург, 2005, 230 стр.

4.1.1. Дополнительная литература

1.Гук М. Процессоры INTEL от 8086 до PENTIUM .– Л.: Питер, 1997,

110 стр.

2. Григорьев В. Л. Архитектура и программирование арифметического

сопроцессора. – М.: Энергоатомиздат, 1991.

3. Юров В Assembler: Специальный справочник – СПб: Питер, 2000.

4.Проектирование цифровых систем на комплектах микропрограмми-

руемых БИС / Под ред. В.Г. Колесникова. – М.: ”Радио и связь”, 1984,

270.стр.

5.Григорьев В. Л. Микропроцессоры I486. Архитектура и программиро-

вание. Кн.1,2,3,4.– М.: Гранал, 1993, 720стр.

6. Л. Скэнлон. Персональные ЭВМ IBM PC и XT. Программирование

на языке ассемблера. – М.: «Радио и связь»,1991, 330 стр.

7. Григорьев В.Л. Программирование однокристальных микропроцес-

соров. – М.:Энергоатомиздат, 1987.

8. Рудаков П. И., Финогенов К. Г. Программируем на языке ассемблера IBM

PC.–Обнинск, ”Принтер”, 1997, 199 стр.

9. Том Сван. Освоение Turbo Assembler.– Киев, “Диалектика”,1996, 370

стр.

10. Ю-Чжен-Лю, Гибсон Г. Микропроцессоры семейства 8086/8088.М.:

Радио и связь,1987.

11. Рональд Дж.Точчи, Нил С.Уидмер Цифровые системы. Теория и

практика.М.: Вильямс, 2004, 178 стр.

12. Д.А. Безуглов, И.В. Калиенко. Цифровые устройства и микропроцес-

соры. Учебное пособие. Ростов н/Д.: Феникс, 2006. – 480 с.

13. В. Мельников. «Защита информации в компьютерных системах». М.:

Финансы и статистика, 1997. - 320 с.

14. В. Д Разевиг. Система проектирования цифровых устройств Or-

CAD. М.: «Солн-Р», 2000. - 160 с.

15. Б. Нанс. Компьютерные сети. М.: Восточная Книжная Компания,

1996. – 400 с

4.1.3. Методическая литература.

1. М. М. Мичурина Цифровые устройства и микропроцессоры. Про-

граммируемый последовательный интерфейс. Методические указания. Крас-

ноярск, КГТУ, 2006г., 32 стр.

2. М. М. Мичурина. Контроллер клавиатуры и индикации. Методиче-

ские указания. Красноярск, КГТУ, 2003г.

3. М. М. Мичурина. Цифровые устройства и микропроцессоры. Архи-

тектура микропроцессоров INTEL. Методические указания. Красноярск,

КГТУ, 2004г., 60 стр.

4. М. Мичурина, И. Н. Сушкин. Освоение ассемблера. Методические

указания. Красноярск, КГТУ, 2002г., 40 стр.

5. М. М. Мичурина, И. Н. Сушкин. Методические указания к лабора-

торным работам по дисциплине ЦУ и МП. Красноярск, КГТУ, 2001.

6. И. Н. Сушкин. Программирование на ассемблере с использованием

арифметического сопроцессора. Методические указания к лабораторным ра-

ботам по дисциплине ЦУ и МП: Красноярск, КГТУ, 2001, 39 стр.

7. М. М. Мичурина, В. А. Глинчиков. Арифметический сопроцессор.

Учебно-методическое пособие по дисциплине ЦУ и МП. Красноярск, КГТУ,

2001, 25 стр.

8. Микропроцессоры и вычислительные устройства. Методические ука-

зания по лабораторным работам № 1–5 для студентов специальности «Радио-

техника» /Сост. М. М. Мичурина, КрПИ,–Красноярск,1990г, 30 стр.

9. Использование АЦП и ЦАП в цифровых системах. Методические

указания для студентов специальности 200700 – «Радиотехника». /Сост. М.

М. Мичурина, И. Н. Сушкин, КГТУ, Красноярск,1996, 28 стр.

10. Микропроцессор 80386. Методические указания для студентов

специальности 2007 –“Радиотехника”/ Сост. М. М. Мичурина, И. Н. Сушкин,

КГТУ, Красноярск,1996, 41 стр.

11. Цифровые устройства и микропроцессоры. Программа и методиче-

ские указания /Сост. М. М. Мичурина, И. Н. Сушкин. 1999г.

4.2 Перечень наглядных и других пособий, методических указаний

и материалов к техническим средствам обучения

Электронные материалы (схемы, таблицы, графики) презентация курса

лекций, используемые при чтении лекций с помощью компьютерных меди-

асредств.

4.3 Контрольно-измерительные материалы

Для промежуточного и итогового контроля знаний, умений и навыков в

соответствии с реализуемыми компетенциями используются тесты, а также

экзаменационные вопросы.

5. Организационно-методическое обеспечение учебного процесса

по дисциплине в системе зачетных единиц

Таблица - приложение 2

Приложение 1

Структура и содержание модулей дисциплины

Таблица П.1

№

п/п

Наименова-

ние модуля,

срок его реа-

лизации

Пере-

чень тем

лекци-

онного

курса,

входя-

щих в

модуль

Перечень

практиче-

ских и

семинар-

ских за-

нятий,

входящих

в модуль

Перечень

лаборатор-

ных заня-

тий, входя-

щих в мо-

дуль

Перечень

самостоя-

тельных ви-

дов работ,

входящих в

модуль, их

конкретное

выполнение

Формируемые

компетенции

Умения Знания

5 - семестр

1 Модуль 1. Ло-

гические ос-

новы цифро-

вой техники

1-я – 4-я не-

дели

Темы: 1-

Темы: 1,2 Лаборатор-

ная работа

№ 1,2

Самостоя-

тельное изу-

чение от-

дельных раз-

делов теоре-

тического

курса по те-

мам: 1-3

ОНК-2

ИК-5

ПК-7

Анализ, исследо-

вание и проекти-

рование цифровых

схем с использова-

нием автоматизи-

рованного лабора-

торного практику-

ма с удаленным

доступом

Принципов по-

строения цифровых

схем на дискретных

элементах. Основы

комбинации циф-

ровых схем с при-

менением САПР.

2 Модуль 2.

Общие прин-

ципы по-

строения и

функциони-

рования ком-

пьютеров 5-я

 14-я неделя

Темы: 4-

Темы: 3,4 Лаборатор-

ная работа

№ 3,4

Самостоя-

тельное изу-

чение от-

дельных раз-

делов теоре-

тического

курса по те-

мам: 5,6,7,10

ОНК-2

ИК-3

ИК-5

ПК-7

Анализ, исследо-

вание и проекти-

рование цифровых

схем с использова-

нием АЛП УД

Принципов по-

строения цифровых

схем на дискретных

элементах. Основы

комбинации циф-

ровых схем с при-

менением САПР.

Продолжение таблицы П.1

1 2 3 4 5 6 7 8 9

3 Модуль 3.

Микрокон-

троллеры

15-я  17-я

недели

Темы

12-13

Темы: 5,6 Лаборатор-

ная работа

№ 5

Самостоя-

тельное изу-

чение от-

дельных раз-

делов теоре-

тического

курса по те-

ме 13.

ОНК-2

ИК-3

ИК-5

ПК-7

Проектирование и

моделирование

цифровых уст-

ройств с примене-

нием микрокон-

троллеров

Принципов по-

строения телеком-

муникационных

систем с примене-

нием микрокон-

троллеров

6 семестр

4 Модуль 4.

Современные

телекоммуни-

кационные

системы

1-я – 17 неде-

ли

Темы

14-18

Тема 18 Лаборатор-

ные работы:

№ 6

Самостоя-

тельное изу-

чение от-

дельных раз-

делов теоре-

тического

курса по те-

мам 14-18

ОНК-2

ИК-1

ИК-3

ПК-5

ПК-4

ПК-14

ПК-24

ориентировать

ся в

современных тел

е-

коммуника

ционных

системах;

ориентироваться в

современных про-

граммных и аппа-

ратных средствах

защиты информа-

ции

применение совре-

менных информа-

ционных техноло-

гий в телекомму-

никационных сетях

и систем в целом