| Закреплена за кафедрой | Кафедра вычислительной техники и электроники |
|---|---|
| Направление подготовки | 09.03.01. Информатика и вычислительная техника |
| Форма обучения | Очная |
| Общая трудоемкость | 3 ЗЕТ |
| Учебный план | 09_03_01_ИиВТ-3-2020 |
|
|
||||||||||||
Распределение часов по семестрам
| Курс (семестр) | 3 (5) | Итого | ||
|---|---|---|---|---|
| Недель | 19 | |||
| Вид занятий | УП | РПД | УП | РПД |
| Лабораторные | 42 | 42 | 42 | 42 |
| Сам. работа | 66 | 58 | 66 | 58 |
| Итого | 108 | 100 | 108 | 100 |
Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году
Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании
кафедры
Кафедра вычислительной техники и электроники
Протокол от 08.06.2020 г. № 79/19-20
Заведующий кафедрой Пашнев В.В.
| 1.1. | Цель изучения дисциплины – формирование у специалистов теоретических знаний и практических навыков по использованию современных достижений цифровой и микропроцессорной техники для решения широкого круга задач в различных областях, а именно: ознакомить студентов с устройством и работой функциональных узлов цифровой и микропроцессорной техники, изложить основные принципы организации современных микропроцессоров, привить навыки разработки и проектирования цифровых и микропроцессорных схем. Дисциплине «Практикум по ЦМПТ» предшествует изучение дисциплин «Дискретная математика», «Информатика», «Электроника», «Теория автоматов», «Цифровая и микропроцессорная техника». Данный курс требует от студентов наличия базовых знаний по информатике, осно-вам программирования, цифровой и микропроцессорной технике, архитектуре вычислительных систем. Знания и навыки, полученные при изучении дисциплины «Практикум по ЦМПТ», используются при изучении общепрофессиональных и специальных дисциплин. |
|---|
| Цикл (раздел) ООП: Б1.В.03 |
| ОПК-4 | способностью участвовать в настройке и наладке программно-аппаратных комплексов |
| ПК-3 | способностью обосновывать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверке их корректности и эффективности |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | об устройстве и функционировании базовых узлов цифровой техники; о принципе работы и особенностях построения функциональных узлов микропроцессоров. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | методы проектирования и реализации цифровых устройств различной степени сложности с использованием современной элементной базы; разработку алгоритмов программ и приемов программирования микропроцессоров и периферийных устройств. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | проектирования конкретных устройств в соответствии с техническим заданием; изготовления функциональных узлов цифровой техники, их отладки, анализа работы, поиска и устранения неисправностей. |
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Цифровая техника | ||||||
| 1.1. | Лабораторная работа №1: Комбинационные логические схемы.Проектирование и реализация на макетных платах КЛС из методических указаний. Работа с измерительными приборами. | Лабораторные | 5 | 14 | ОПК-4 | Л1.1, Л2.1, Л3.1 |
| 1.2. | Работа со справочной информацией. Изучение базового логического элемента ТТЛ, ТТЛШ, КМОП. Таблицы статических и динамических параметров элементов ТТЛ, ТТЛШ, КМОП.Разработка принципиальных электрических схем с использованием справочной информации согласно пунктов методических указаний. | Сам. работа | 5 | 14 | ОПК-4 | Л1.1, Л2.1, Л3.1 |
| 1.3. | Лабораторная работа №2: Последовательные схемы.Практическая реализация и изучение функционирования триггерных схем, счетчиков, регистров. | Лабораторные | 5 | 10 | ОПК-4 | Л1.1, Л2.1, Л3.1 |
| 1.4. | Проектирование нестандартных триггеров, синхронных и асинхронных счетчиков. Проектирование многоразрядных счетчиков по заданию преподавателя. | Сам. работа | 5 | 14 | ОПК-4 | Л1.1, Л2.1, Л3.1 |
| 1.5. | Лабораторная работа №3: Методы проектирования на основе микросхем средней степени интеграции. | Лабораторные | 5 | 10 | ОПК-4 | Л1.1, Л2.1, Л3.1 |
| 1.6. | Проектирование многовходового мультиплексора. Проектирование генераторов классических P–термов на основе дешифраторов, мультиплексоров, ПЗУ и ПЛМ. Проектирование сумматоров на базе микросхем АЛУ. | Сам. работа | 5 | 16 | ОПК-4 | Л1.1, Л2.1, Л3.1 |
| Раздел 2. Микропроцессорная техника | ||||||
| 2.1. | Лабораторная работа №4: Работа на учебной микро-ЭВМ. Разработка программ для МП 580ВМ80 на языке ассемблера | Лабораторные | 5 | 8 | ОПК-4 | Л1.1, Л2.1, Л3.1 |
| 2.2. | Способы адресации, используемые в МП КР58ОВМ80, форматы команд. Структурная схема МП КР58ОВМ80. Работа со справочной информацией по системе команд. | Сам. работа | 5 | 14 | ОПК-4 | Л1.1, Л2.1, Л3.1 |
| Раздел 3. зачет | ||||||
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| 1. Объясните наличие напряжения около 1,5 В на незадействованном входе логического элемента (ЛЭ) ТТЛ (ТТЛШ). 2. Пользуясь справочником по микросхемам, поясните работу базового ЛЭ ТТЛ (ТТЛШ). Объясните назначение диодов в эмиттерных цепях входного каскада. 3. Соедините выход ЛЭ ТТЛ с входом такого же элемента. Покажите на схеме базового ЛЭ ТТЛ полный путь (от плюса питания до минуса) протекания тока через точку соединения при: а) низком логическом уровне в точке соединения; б) высоком логическом уровне. 4. Пользуясь таблицей статических параметров, приведите стандартные величины напряжений при высоком и низком уровне в точке соединения ЛЭ для п.2, а также величины и направления соответствующих токов. 5. Объясните необходимость подключения входов ТТЛ (ТТЛШ) к плюсу питания через резистор и обоснуйте критерии выбора его номинала. 6. Сколько входов микросхемы К555ЛА3 можно подключить к выходу аналогичной микросхемы серии К155? Что такое коэффициент разветвления по выходу? 7. Используя таблицу динамических параметров микросхем ТТЛШ, определите ориентировочное значение максимальной частоты переключения для заданной микросхемы. 8. Нарисуйте эпюры напряжений в точках схемы автогенератора и поясните по ним работу схемы. Приведите эмпирические формулы для расчета частоты генератора. 9. Нарисуйте эпюры напряжений в точках схемы одновибратора и объясните физику работы схемы. Приведите эмпирическую формулу для расчета длительности выходного импульса. Предложите схему одновибратора с запуском положительным перепадом входного сигнала. 10. Каковы должны быть соотношения между постоянными времени RC-цепей автогенератора и одновибратора для формирования однократного импульса? Что означает наличие постоянного уровня напряжения (низкого или высокого) на выходе одновибратора? 11. Представьте схему умножения двухразрядных двоичных чисел (в том числе отрицательных) с индикацией знака произведения. 12. Пользуясь схемой RS-триггера на 4-х элементах И-НЕ (ИЛИ-НЕ) и таблицей состояний, поясните суть «запрещенных» комбинаций входных сигналов. 13. По принципиальной схеме внутренней структуры триггера КхххТМ2 объясните организацию приоритетов входов установки и сброса. 14. Поясните сущность динамической записи, преимущества в сравнении со статической и ее реализацию на примере КхххТМ2. 15. Почему для корректной проверки работы схем с тактовым входом необходимо задействовать «бездребезговый» переключатель-кнопку? 16. Используя справочные данные микросхемы КхххИЕ10 (ИЕ18), спроектировать счетчик обратного счета по модулю, указанному преподавателем. 17. Спроектировать счетчик с реверсом (изменением направления счета) на микросхемах КхххИЕ10 (ИЕ18) по модулю, указанному преподавателем. 18. Изобразите полную временную диаграмму работы 3-х-разрядного сдвигового регистра на двухступенчатых D-триггерах. В чем отличия в работе сдвигового регистра на двухступенчтатых триггерах по сравнению со схемой на одноступенчатых? 19. Изобразите схемы кольцевого счетчика на сдвиговом регистре с параллельной загрузкой и с самозапуском. Какой вариант был использован в задании 6? 20. Для двухразрядного регистра хранения (задание 8) определите максимальную тактовую частоту. Можно ли использовать этот регистр как регистр сдвига? 21. Разработать синхронный счетчик на триггерах и по модулю, указанному преподавателем. Привести все этапы синтеза счетчика. На основе справочных данных рассчитать предельную входную частоту счетчика. Привести временную диаграмму. 22. Выполнить то же, что и в предыдущем задании, для асинхронного счетчика. Сравнить входные частоты счетчиков п.10 – п.11, объяснить результат. 23. Изобразите схему и рассчитайте максимальную частоту счетных импульсов для счетчика в задании 8 при использовании последовательного переноса. Сравните полученные значения частот и объясните результат. 24. Пользуясь справочником по микросхемам, спроектировать мультиплексор с числом входов более 100 по заданию преподавателя. Выбрать и обосновать оптимальный вариант по критерию минимума корпусов микросхем. Представить функциональную схему. 25. С помощью функциональных схем объясните, в чем отличие дешифратора от демультиплексора. 26. Почему дешифратор можно назвать генератором классических P-термов? 27. В каких случаях при проектировании логических функций рациональнее использовать дешифратор, чем логические элементы? 28. Что такое емкость и организация ПЗУ? Приведите примеры из справочника. Как подсчитать емкость ПЗУ, необходимую для реализации поставленной задачи? Поясните на примере. 29. Каким образом можно обеспечить требуемую емкость при недостаточной емкости имеющихся в наличии однотипных микросхем ПЗУ? 30. Назовите отличия в структуре ПЗУ и ПЛМ. Для каких задач использование ПЛМ предпочтительнее ПЗУ? 31. При помощи ПЗУ (ПЛМ) реализовать преобразователь кода по заданию преподавателя. 32. За сколько машинных тактов выполняется каждая команда в программах ПРОГ1 и ПРОГ2? 33. Укажите различия в способах адресации, используемых в МП 580ВМ80. 34. Укажите способы адресации, используемые в ПРОГ2, ПРОГ3, ПРОГ4. 35. Какой получится результат при выполнении команды XRA A, 7. Найдите способ получения аналогичного результата, используя другие команды. 36. Нарисуйте блок-схему алгоритма указанной преподавателем программы и объясните ее работу. 37. Что такое машинный такт, машинный и командный циклы? Перечислите типы машинных циклов МП 580ВМ80. 38. Перечислите типы и приведите форматы команд МП 580ВМ80. Ответ проиллюстрируйте примерами из системы команд. Какие типы и форматы команд используются в программах п.п. 5.2, 5.3 (см. приложение - Практикум по ЦМПТ)? 39. Поясните назначение функциональных узлов структурной схемы МП 580ВМ80 (можно пользоваться готовым рисунком). 40. Что такое информация (байт) состояния? Каким функциональным узлом МП генерируется, каким и как используется? 41. Поясните последовательность выполнения произвольно выбранной команды по функциональной (структурной) схеме МП 580ВМ80. 42. Что означает двоично-десятичная коррекции результата сложения BCD-чисел в МП 580ВМ80 (приведите пример). 43. Проиллюстрируйте механизм операций со стеком в МП 580ВМ80. 44. Как работает система прерываний МП 580ВМ80? 45. По временным диаграммам машинных циклов поясните процедуры обмена с указанием инициаторов сигналов и последовательности их выставления. 46. Приведите структурную схему МП-системы с шинами адреса и данных на базе микропроцессорного комплекта серии 580 и поясните принцип ее работы (можно пользоваться готовым рисунком). 47. Спроектируйте преобразователь кода по заданию преподавателя. |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| Не требуется |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| ФОС приведен в Приложении |
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Хартов В.Я. | Микропроцессорные системы: учеб. пособие для вузов | М.: Академия, 2010 | |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Мышляева И.М. | Цифровая схемотехника: Учебник для сред. проф. образования | М.: Издательский центр «Академия», 2005 | |
| 6.1.3. Дополнительные источники | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л3.1 | Матющенко Ю. Я. | Цифровая и микропроцессорная техника: Практикум | Барнаул : АлтГУ, 2017 | elibrary.asu.ru |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Новиков Ю.В. Введение в цифровую схемотехнику: учебное пособие. – М.: ИНТУИТ; БИНОМ, 2007. | biblioclub.ru | ||
| Э2 | Матющенко Ю.Я. Цифровая и микропроцессорная техника. Практикум.- Издательство АлтГУ, 2017 | elibrary.asu.ru | ||
| Э3 | Единый образовательный портал АлтГУ. Курс «Цифровая и микропроцессорная техника» | portal.edu.asu.ru | ||
| Э4 | Новиков Ю.В. Скоробогатов П.К. Основы микропроцессорной техники: учебное пособие. – М.: ИНТУИТ; БИНОМ, 2009. | www.intuit.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Microsoft Office или LibreOffice, Open Office – Условия использования по ссылке http://www.openoffice.org/license.html 7-Zip – Условия использования по ссылке http://www.7-zip.org/license.txt Acrobat Reader DC – Условия использования по ссылке http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf Microsoft Windows Mozila FireFox Условия использования: https://www.mozilla.org/en-US/about/legal/eula/ Chrome Условия использования: http://www.chromium.org/chromium-os/licenses | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| 1. Федеральная служба государственной статистики РФ [Электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://www.gks.ru/. 2. Федеральный портал по научной и инновационной деятельности [Электронный ресурс]. -Электронные данные. - Режим доступа: http://www.sci-innov.ru/. 3. Научная и учебно-методическая литература [Электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://www.intuit.ru. 4. Научный журнал «Вестник Российской академии естественных наук» [Электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://www.ras.ru/publishing/rasherald/rasherald_archive.aspx. 5. Научный журнал «Интеграл» [Электронный ресурс]. - Электронные данные. – Режим доступа: http://www.portalnano.ru/read/databases/publication/j ournal_integral. 6. Научный журнал «Инновации» [Электронный ресурс]. - Электронные данные. – Режим доступа: http://ojs.innovjoum.ru/index.php/innov 7. Научный журнал «Информатика и системы управления» [Электронный ресурс]. – Электронные данные. - Режим доступа: http://ics.khstu.ru/ 8. Научный журнал «Информационные системы и технологии» [Электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://gu-unpk.ru/science/joumal/isit 9. Научный журнал «Информационные технологии» [Электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://novtex.ru/IT/ 10. Научный журнал «Нейрокомпьютеры: разработка, применение» [Электронный ресурс].-Электронные данные. – Режим доступа: http://www.radiotec.ru/catalog.php?cat=j r7 11. Научный журнал «Программные продукты и системы» [Электронный ресурс]. - Электронные данные. – Режим доступа: http://www.swsys.ru/ Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета (http://elibrary.asu.ru/) | ||||
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| 202К | лаборатория цифровой техники - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 18 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска меловая 1шт.; компьютеры: марка Aqarius; Парус - 12 единиц; вольтметр В7-34А; генератор Г5-56; генератор сигналов Г6-36; коммутатор SWITCH; компьютер Парус 945 MSI; осциллограф АСК- 1052 - 7шт.; осциллограф ЕО- 213 - 4шт.; осциллограф С1-64; осциллограф С1-91; паяльная станция АТР-1121; системный блок Aquarius Cel - 2400 – 10 шт.; стабилизатор 1202; методические указания по выполнению лабораторных работ: работа на учебной микроэвм; методы проектирования на микросхемах средней степени интеграции; последовательностные схемы; комбинационные логические схемы. |
| Помещение для самостоятельной работы | помещение для самостоятельной работы обучающихся | Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ |
| 001вК | склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования | Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032 |
| Необходимые теоретические сведения для лабораторных работ студентов содержатся в учебном пособии Матющенко Ю.Я. "Цифровая и микропроцессорная техника", приведенным в Приложении и на странице курса, расположенном на Обрзовательном портале АГУ (https://portal.edu.asu.ru/enrol/index.php?id=2584). |