1. Цели освоения дисциплины
| 1.1. | Цель изучения дисциплины – формирование у будущих бакалавров теоретических знаний и практических навыков по использованию современных электронно-вычислительных и программных средств для решения широкого спектра задач в различных областях, а именно: • ознакомить студентов с основами теории построения микропроцессорных систем и подсистем управления, ввода-вывода, памяти; • привить навыки работы с различными средствами программирования и отладки для создания программного обеспечения встраиваемых применений; • изложить основные принципы организации мультимикропроцессорных систем. Основными задачами изучения дисциплины «Микропроцессорные системы» являются: • овладение фундаментальными знаниями построения микропроцессорных систем: -целостное представление о науке и ее роли в развитии современных информационных технологий; -владение общими вопросами теории и практики; • овладение технологиями анализа и синтеза микропроцессорных систем различных архитектур; • овладение методами сквозного проектирования микропроцессорных систем для различных применений; • приобретение практических навыков работы с различными микропроцессорными системами и средствами их программирования и отладки. |
|---|
2. Место дисциплины в структуре ООП
| Цикл (раздел) ООП: Б1.В.01 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| ПК-2 | Способность к осуществлению исследований физических явлений радиофизическими методами; |
| ПК-2.1 | Знает принципы работы основного профессионального программного обеспечения и вычислительных систем, используемых в профессиональной области. |
| ПК-2.2 | Умеет производить установку, настройку и анализировать работоспособность специализированного программного обеспечения. |
| ПК-2.3 | Владеет навыками по обработке и анализу научно-технической информации и результатов исследований. |
| ПК-5 | Способность проектировать и эксплуатировать телекоммуникационные и информационные системы с учетом условий и принципов их работы, а также методов эксплуатации современной радиоэлектронной и оптической аппаратуры и оборудования; |
| ПК-5.1 | Знает принципы работы и эксплуатации современных телекоммуникационных и информационных систем и оборудования. |
| ПК-5.2 | Умеет вводить в эксплуатацию современную радиоэлектронную и оптическую аппарату ру и оборудование с учетом условий и принципов их работы. |
| ПК-5.3 | Владеет навыками по техническому обслуживанию и текущему ремонту радиоэлектронных систем. |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | Знает принципы работы и эксплуатации современных телекоммуникационных и информационных систем и оборудования. Знает принципы работы основного профессионального программного обеспечения и вычислительных систем, используемых в профессиональной области. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | Умеет вводить в эксплуатацию современную радиоэлектронную и оптическую аппаратуру и оборудование с учетом условий и принципов их работы. Умеет производить установку, настройку и анализировать работоспособность специализированного программного обеспечения. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | Владеет навыками по техническому обслуживанию и текущему ремонту радиоэлектронных систем. Владеет навыками по обработке и анализу научно-технической информации и результатов исследований. |
4. Структура и содержание дисциплины
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Введение. Классификация, краткая характеристика возможностей и применений МПС. Основные понятия и термины. | ||||||
| 1.1. | Основные понятия микропроцессорной системы. Области применения МП систем. Микропроцессоры, микро-ЭВМ, микроконтроллеры и микропроцессорные системы. Архитектура и аппаратные средства МП. Классификация и принципы организации процессоров. Параллельные и конвейерные архитектуры. Микропрограммное управление. Система и форматы команд. Режимы адресации. | Лекции | 8 | 2 | Л1.1 | |
| 1.2. | Понятие интерфейса. Магистрали адреса, данных и управления. | Сам. работа | 8 | 2 | Л1.1 | |
| Раздел 2. Архитектура МПС. Понятие интерфейса. Шинная концепция | ||||||
| 2.1. | Магистральномодульный принцип организации МПС. Модули МПС. Представление информации в МПС. Интерфейс и интерфейсные схемы. Программно-контролируемый обмен и обмен в режиме прерывания. Обмен в режиме прямого доступа к памяти. Метод останова и метод захвата.Шина с тремя состояниями. Системная шина.Трехшинная МПС. | Лекции | 8 | 2 | Л1.1, Л1.2 | |
| 2.2. | Двухшинная МПС. Отличие архитектур шины данных и шины адреса.Особенности шин управления МПС. | Сам. работа | 8 | 4 | Л1.1 | |
| Раздел 3. Организация подсистемы ввода-вывода | ||||||
| 3.1. | Системы сбора и обработки информации. Подсистема аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования информации. Подсистема машинной обработки и хранения информации.Порты ввода-вывода. Организация. Декодирование адреса. Основные принципы. Декодирование адреса при наличии многих запоминающих и внешних устройств. Дешифраторы адреса. Схемные и логические решения. Интерфейсные микросхемы. Микросхемы БИС и их применение в МПС. Микропроцессорные комплекты. Периферийный параллельный адаптер, Периферийный связной адаптер. | Лекции | 8 | 2 | Л1.1 | |
| 3.2. | Особенности дешифраторов адреса для двухшинных архитектур. Особенности дешифраторов адреса для шин с последовательным способом передачи информации. Интервальный таймер КР580ВИ53. | Сам. работа | 8 | 2 | Л1.1 | |
| Раздел 4. Организация подсистемы памяти | ||||||
| 4.1. | Запоминающие устройства. Основные сведения. Система параметров. Классификация. Основные структуры ЗУ. Структура 2D. Структура 3D. Структура 2DM. Организация ЗУ типа ROM(M), PROM, EPROM, EEPROM, Flash. Организация ЗУ типа SRAM, DRAM. Регенерация DRAM. Затраты на регенерацию DRAM. Временные диаграммы. | Лекции | 8 | 2 | Л1.1 | |
| 4.2. | DRAM повышенного быстродействия. FPM, EDORAM, BEDORAM, SDRAM, CDRAM, RDRAM, DRDRAM и др.Память с последовательным доступом. Видеопамять. Буферы FIFO и стек. | Сам. работа | 8 | 6 | Л1.1 | |
| Раздел 5. Основные задачи проектирования МПС и средства разработки и отладки | ||||||
| 5.1. | Информационное и программное обеспечение МП. Общесистемное и прикладное программное обеспечение. Комплексы реального времени. Операционные системы – платформы. Интегрированные системы программирования. Основные задачи проектирования МПС. Этапы проектирования МПС. Средства разработки и отладки. Средства разработки и отладки контроллеров семейства МК51. Средства разработки и отладки контроллеров Microchip. | Лекции | 8 | 2 | Л1.1, Л1.2 | |
| 5.2. | Средства разработки и отладки контроллеров AVR и ARM Atmel. | Сам. работа | 8 | 6 | Л1.1 | |
| Раздел 6. Мультимикропроцессорные системы.Современное состояние и перспективы развития МПС | ||||||
| 6.1. | Интерфейсы систем обработки данных. Международная стандартизация. Эталонная модель. Системные интерфейсы компьютеров. Приборные интерфейсы. Интерфейсы магистрально-модульных мультипроцессорных систем, локальных сетей и распределенных систем управления. Клиент-сервер, адаптер, концентратор, шлюз. Структура распределенных МПС. Кольцевая, радиальная, смешанная МПС. Современное состояние и перспективы развития МПС. Производительность и энергопотребление. Современные последовательные скоростные интерфейсы МПС. | Лекции | 8 | 2 | Л1.1 | |
| 6.2. | Современные многопроцессорные архитектуры. Кластерный подход. Проблемы каналов связи. Глобальные вычислительные системы. Облачные и Mesh-технологии.Современные последовательные интерфейсы МПС. (SPI, SSI, SCI, I2C, 1-проводные и т.д.) Реализация. Сравнение двух стандартов интерфейса I2C. | Сам. работа | 8 | 7 | Л1.1 | |
| Раздел 7. Проектирование устройств на микроконтроллерах | ||||||
| 7.1. | Проектирование алгоритмов и написание программ на базе однокристальных микроконтроллеров STM32 | Сам. работа | 8 | 12 | Л1.1, Л2.1 | |
| 7.2. | 1.Лабораторная работа №1 "Изучение микропроцессорной системы на базе однокристальных микроконтроллеров STM32". | Лабораторные | 8 | 30 | Л1.1, Л2.1 | |
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| ОЦЕНКА СФОРМИРОВАННОСТИ КОМПЕТЕНЦИИ ПК-5: Способность проектировать и эксплуатировать телекоммуникационные и информационные системы с учетом условий и принципов их работы, а также методов эксплуатации современной радиоэлектронной и оптической аппаратуры и оборудования; Примеры заданий открытого типа: 1. Что такое микропроцессор? a) Маленький компьютер b) Электронная схема, выполняющая арифметические и логические операции c) Устройство для передачи данных d) Рабочая станция Ответ: b 2. Какой компонент микропроцессора отвечает за управление операциями? a) Арифметико-логическое устройство (АЛУ) b) Регистры c) Устройство управления d) Кэш-память Ответ: c 3. Что такое периферийные устройства? a) Устройства, подключенные к компьютеру через USB b) Устройства, выполняющие только вспомогательные функции c) Устройства, обеспечивающие ввод и вывод данных d) Устройства, несущие главную нагрузку вычислений Ответ: c 4. Что такое шина данных? a) Путь передачи данных между процессором и памятью b) Компонент процессора, отвечающий за операции над данными c) Компонент памяти, хранящий данные d) Канал передачи данных между компонентами микропроцессорной системы Ответ: d 5. Что обеспечивает работу микропроцессорной системы с программным обеспечением? a) Контроллер ввода/вывода b) Кристаллы кварцевого резонатора c) Операционная система d) Система охлаждения Ответ: a 6. Что такое прерывание в микропроцессорной системе? a) Ошибка в работе программы b) Полная остановка системы c) Физический сигнал, вызывающий изменение порядка выполнения команд d) Изменение тактовой частоты Ответ: c 7. Какие функции выполняет память в микропроцессорной системе? a) Хранение данных и команд b) Обработка данных c) Взаимодействие с периферийными устройствами d) Управление работой всей системы Ответ: a 8. Что такое внешняя память в микропроцессорной системе? a) Кэш-память небольшого объема b) Память, подключаемая к системе через шину c) Оперативная память компьютера d) Память, находящаяся внутри процессора Ответ: b 9. Что такое машинный код в микропроцессорной системе? a) Код, понятный только микропроцессору b) Код, написанный на языке программирования высокого уровня c) Код для работы с периферийными устройствами d) Код, используемый для шифрования данных Ответ: a 10. Какая часть микропроцессорного цикла отвечает за получение команды? a) Фаза чтения команды b) Фаза выполнения команды c) Фаза записи результата d) Фаза остановки работы Ответ: a 11. Какие типы команд могут выполняться в микропроцессорной системе? a) Арифметические и логические b) Команды переключения режимов работы микропроцессора c) Команды для работы с памятью и периферийными устройствами d) Все вышеперечисленные* Ответ: 12. Что такое программное прерывание? a) Ошибка в программе b) Выполнение специальной команды, прерывающей работу c) Вызов прерывания программой при необходимости выполнить определенное действие d) Прерывание, вызванное внешним сигналом Ответ: a 13. Какой компонент отвечает за управление работой периферийных устройств в микропроцессорной системе? a) Процессор b) Шина данных c) Контроллер ввода/вывода d) Память Ответ: c 14. Какая часть адреса в микропроцессорной системе отвечает за выбор периферийного устройства? a) Часть адреса, определяющая режим работы микропроцессора b) Часть адреса, указывающая на местонахождение данных в памяти c) Часть адреса, определяющая номер периферийного устройства d) Часть адреса, указывающая на команду для выполнения Ответ: c 15. Что такое адресная шина? a) Шина, по которой передаются адреса для доступа к памяти и периферийным устройствам b) Шина, передающая данные между компонентами микропроцессорной системы c) Шина, передающая управляющие сигналы между компонентами микропроцессорной системы d) Шина, передающая тактовые сигналы между компонентами микропроцессорной системы Ответ: a 16. Что такое аппаратное прерывание? a) Ошибка в аппарате микропроцессорной системы b) Аппаратное прерывание вызывается программой для выполнения определенного действия c) Прерывание, вызываемое внешним сигналом или событием d) Вызов специальной команды для прерывания работы Ответ: c 17. Какие функции выполняет устройство управления микропроцессором? a) Контроль выполнения команд b) Управление работой периферийных устройств c) Контроль тактовой частоты и синхронизация d) Все вышеперечисленные Ответ: d 18. Что такое многозадачность в микропроцессорной системе? a) Возможность выполнения нескольких задач одновременно* b) Функция управления работой операционной системы c) Работа системы в разных режимах d) Умение выполнять сложные команды Ответ: a 19. Что такое кэш-память в микропроцессорной системе? a) Быстрая оперативная память, используемая для временного хранения данных* b) Область памяти для хранения программного обеспечения c) Память, находящаяся внутри процессора для записи результата операций d) Память, используемая для хранения системных настроек Ответ: a 20. Что такое архитектура микропроцессорной системы? a) Схема работы программного обеспечения b) Устройство процессора c) Размещение компонентов на плате микропроцессорной системы d) Организация взаимодействия компонентов микропроцессорной системы* Ответ: d КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ: Каждое задание оценивается 1 баллом. Оценивание КИМ теоретического характера в целом: «зачтено» – верно выполнено более 50% заданий; «не зачтено» – верно выполнено 50% и менее 50% заданий; «отлично» – верно выполнено 85-100% заданий; «хорошо» – верно выполнено 70-84% заданий; «удовлетворительно» – верно выполнено 51-69% заданий; «неудовлетворительно» – верно выполнено 50% или менее 50% заданий. Примеры заданий закрытого типа: 1. Что такое Микропроцессорная система (МПС)? Ответ: Система, включающая процессор, память, ввод/вывод и другие периферийные устройства. 2. Какой компонент МС отвечает за выполнение арифметических операций? Ответ: Арифметико-логическое устройство (АЛУ), которое включает не только арифметических операций, но операции сравнения и сдвига. 3. Что такое прерывание по событию в МПС? Ответ: Прерывание, вызванное внешним сигналом или событием, для обработки которого требуется процессорное время. 4. Какое устройство отвечает за ввод/вывод данных в МПС? Ответ: Контроллер ввода/вывода. В зависимости от решаемой задачи контроллер I/O может работать как с участием процессора, так и и без (режим прямого доступа к памяти DMA). 5. Что такое тактовый сигнал в МПС? Ответ: Сигнал отвечающей за скорости работы и синхронизацию всех компонентов МПС таких, как: микропроцессор, системная шина и устройства ввода/вывода. 6. Какую функцию выполняет устройство управления в Микропроцессоре? Ответ: Контроль выполнения команд, управление работой периферийных устройств, контроль тактовой частоты и синхронизация. 7. Что такое архитектура МПС? Ответ: Организация взаимодействия компонентов МПС. Обычно архитектуру определяют: механизм доступа к ОЗУ, набор инструкций микропроцессора и размер командного слова. 8. Какие типы команд могут выполняться в МПС? Ответ: МПС выполняют арифметические, логические, управляющие типы команд. Список конкретных команд зависит от архитектуры МПС. 9. Что такое кэш-память в МПС? Ответ: Быстрая оперативная память, используемая для временного хранения данных и исполняемых команд. 10. Что такое машинный код в МПС и как его получить? Ответ: Код, понятный только микропроцессору. В настоящее время большинство программ составляются с использованием языков программирования высокого уровня и поле отладки преобразуются (компилируются) в машинный код. 11. Что такое память в МПС? Ответ: Устройство для хранения данных и команд. Принято разделять память на оперативную (ОЗУ - оперантное запоминающее устройство) и постоянную (ПЗУ - постоянное запоминающее устройство) 12. Что такое адресная шина в МПС? Ответ: Шина, по которой передаются адреса для доступа к памяти и периферийным устройствам. 13. Что такое программное прерывание в МПС? Ответ: Вызов прерывания программой при необходимости выполнить определенное действие. 14. Что такое шина данных в МПС? Ответ: Канал передачи данных между компонентами микропроцессорной системы. 15. Что такое периферийные устройства в МПС? Ответ: Устройства, обеспечивающие ввод и вывод данных. Традиционно устройства I/O подключаются к системной шине по средствам специализированного контроллера. КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ОТКРЫТЫХ ВОПРОСОВ. «Отлично» (зачтено): Ответ полный, развернутый. Вопрос точно и исчерпывающе передан, терминология сохранена, студент превосходно владеет основной и дополнительной литературой, ошибок нет. «Хорошо» (зачтено): Ответ полный, хотя краток, терминологически правильный, нет существенных недочетов. Студент хорошо владеет пройденным программным материалом; владеет основной литературой, суждения правильны. «Удовлетворительно» (зачтено): Ответ неполный. В терминологии имеются недостатки. Студент владеет программным материалом, но имеются недочеты. Суждения фрагментарны. «Неудовлетворительно» (не зачтено): Не использована специальная терминология. Ответ в сущности неверен. Переданы лишь отдельные фрагменты соответствующего материала вопроса. Ответ не соответствует вопросу или вовсе не дан. ОЦЕНКА СФОРМИРОВАННОСТИ КОМПЕТЕНЦИИ ПК-2: Способность проектировать и эксплуатировать телекоммуникационные и информационные системы с учетом условий и принципов их работы, а также методов эксплуатации современной радиоэлектронной и оптической аппаратуры и оборудования; Примеры заданий открытого типа: 1. Какие физические явления используются в радиофизических методах исследования микропроцессорных систем? a) Излучение электромагнитных волн b) Ионизация воздуха c) Рассеяние света d) Изменение температуры *Ответ: a) Излучение электромагнитных волн 2. Какие параметры микропроцессорных систем могут быть измерены с помощью радиофизических методов? a) Температура b) Напряжение c) Частота d) Все перечисленные параметры *Ответ: d) Все перечисленные параметры 3. Какие типы измерительных приборов могут использоваться для радиофизических исследований микропроцессорных систем? a) Осциллографы b) Спектроанализаторы c) Логические анализаторы d) Все перечисленные типы измерительных приборов *Ответ: d) Все перечисленные типы измерительных приборов 4. Какие типы сигналов могут использоваться для радиофизических исследований микропроцессорных систем? a) Синусоидальные сигналы b) Прямоугольные сигналы c) Шумы d) Все перечисленные типы сигналов *Ответ: d) Все перечисленные типы сигналов 5. Какие методы обработки сигналов могут использоваться для радиофизических исследований микропроцессорных систем? a) Фурье-анализ b) Корреляционный анализ c) Фильтрация сигналов d) Все перечисленные методы обработки сигналов *Ответ: d) Все перечисленные методы обработки сигналов 6. Какие типы помех могут влиять на результаты радиофизических исследований микропроцессорных систем? a) Электромагнитные помехи b) Тепловые помехи c) Шумы от источников питания d) Все перечисленные типы помех *Ответ: d) Все перечисленные типы помех 7. Какие методы защиты от помех могут использоваться при радиофизических исследованиях микропроцессорных систем? a) Экранирование b) Использование фильтров c) Использование усилителей d) Все перечисленные методы защиты от помех *Ответ: d) Все перечисленные методы защиты от помех 8. Какие типы анализа данных могут использоваться при радиофизических исследованиях микропроцессорных систем? a) Статистический анализ b) Кластерный анализ c) Анализ главных компонент d) Все перечисленные типы анализа данных *Ответ: d) Все перечисленные типы анализа данных 8. Какие методы моделирования могут использоваться при радиофизических исследованиях микропроцессорных систем? a) Метод конечных элементов b) Метод конечных разностей c) Метод Монте-Карло d) Все перечисленные методы моделирования *Ответ: d) Все перечисленные методы моделирования 10. Какие типы математических моделей могут использоваться при радиофизических исследованиях микропроцессорных систем? a) Линейные модели b) Нелинейные модели c) Статистические модели d) Все перечисленные типы математических моделей *Ответ: d) Все перечисленные типы математических моделей 11. Какие типы задач могут решаться с помощью радиофизических методов в микропроцессорных системах? a) Определение параметров системы b) Определение причин неисправностей c) Определение уровня помех d) Все перечисленные типы задач *Ответ: d) Все перечисленные типы задач 12. Какие типы исследований могут проводиться с помощью радиофизических методов в микропроцессорных системах? a) Исследование электромагнитной совместимости b) Исследование электромагнитных полей c) Исследование электрических параметров d) Все перечисленные типы исследований *Ответ: d) Все перечисленные типы исследований 13. Какие типы цифровых сигналов могут использоваться в микропроцессорных системах? a) Цифровые сигналы с постоянной амплитудой b) Цифровые сигналы с переменной амплитудой c) Цифровые сигналы с постоянной частотой d) Все перечисленные типы цифровых сигналов *Ответ: d) Все перечисленные типы цифровых сигналов 14. Какие типы аналоговых сигналов могут использоваться в микропроцессорных системах? a) Синусоидальные сигналы b) Прямоугольные сигналы c) Шумы d) Все *Ответ: d) Все перечисленные типы аналоговых сигналов 15. Какие типы системных шин могут использоваться в микропроцессорных системах? a) ISA b) PCI c) USB d) Все перечисленные типы системных шин *Ответ: d) Все перечисленные типы системных шин 16. Какие типы процессоров могут использоваться в микропроцессорных системах? a) x86 b) ARM c) MIPS d) Все перечисленные типы процессоров *Ответ: d) Все перечисленные типы процессоров 17. Какие типы памяти могут использоваться в микропроцессорных системах? a) RAM b) ROM c) Flash d) Все перечисленные типы памяти *Ответ: d) Все перечисленные типы памяти 18. Какие типы тактирования могут использоваться в микропроцессорных системах? a) Внутреннее тактирование b) Внешнее тактирование c) Автоматическое тактирование d) Все перечисленные типы тактирования *Ответ: d) Все перечисленные типы тактирования 19. Какие типы цифровых сигналов могут использоваться для тактирования микропроцессорных систем? a) Синусоидальные сигналы b) Прямоугольные сигналы c) Шумы d) Все перечисленные типы цифровых сигналов *Ответ: b) Прямоугольные сигналы 20. Какие типы аналоговых сигналов могут использоваться для тактирования микропроцессорных систем? a) Синусоидальные сигналы b) Прямоугольные сигналы c) Шумы d) Никакие типы аналоговых сигналов не могут использоваться для тактирования микропроцессорных систем *Ответ: d) Никакие типы аналоговых сигналов не могут использоваться для тактирования микропроцессорных систем КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ: Каждое задание оценивается 1 баллом. Оценивание КИМ теоретического характера в целом: «зачтено» – верно выполнено более 50% заданий; «не зачтено» – верно выполнено 50% и менее 50% заданий; «отлично» – верно выполнено 85-100% заданий; «хорошо» – верно выполнено 70-84% заданий; «удовлетворительно» – верно выполнено 51-69% заданий; «неудовлетворительно» – верно выполнено 50% или менее 50% заданий. Примеры заданий закрытого типа: 1. Что такое микропроцессор и как он работает? Ответ: Микропроцессор - это центральный процессор компьютера, который выполняет команды и обрабатывает данные. Он работает по принципу выполнения команд из памяти, обработки данных и передачи результатов в другие устройства. 2. Какие типы микропроцессоров существуют и как они отличаются друг от друга? Ответ: Существуют микропроцессоры различных архитектур, таких как x86, ARM, MIPS и другие. Они отличаются друг от друга по набору команд, размеру регистров, скорости работы и другим параметрам. 3. Что такое системная шина и как она работает? Ответ: Системная шина - это канал связи между различными компонентами компьютера, такими как процессор, память, устройства ввода-вывода и другие. Она работает по принципу передачи данных и команд между устройствами. 4. Что такое ROM и для чего он используется в микропроцессорных системах? Ответ: ROM (Read-Only Memory) - это тип памяти, который используется для хранения постоянных данных, таких как BIOS и другие системные настройки. Он не может быть изменен программно. 5. Что такое RAM и для чего он используется в микропроцессорных системах? Ответ: RAM (Random Access Memory) - это тип памяти, который используется для временного хранения данных и программ во время их выполнения. Он может быть изменен программно. 6. Что такое система тактирования и как она работает? Ответ: Система тактирования - это механизм, который определяет скорость работы микропроцессора и других компонентов компьютера. Она работает по принципу генерации сигнала тактирования, который определяет частоту работы устройств. 7. Какие типы прерываний существуют в микропроцессорных системах? Ответ: Существуют различные типы прерываний, такие как внешние, программные, аппаратные и другие. Они используются для обработки событий, таких как нажатие клавиши на клавиатуре или завершение операции ввода-вывода. 8. Какие методы синхронизации данных используются в микропроцессорных системах? Ответ: В микропроцессорных системах используются различные методы синхронизации данных, такие как протоколы обмена данными, сигналы синхронизации, буферизация данных и другие. 9. Какие типы ошибок могут возникать в микропроцессорных системах и как их можно исправить? Ответ: В микропроцессорных системах могут возникать различные типы ошибок, такие как ошибки ввода-вывода, ошибки памяти, ошибки программного обеспечения и другие. Их можно исправить путем диагностики и замены неисправных компонентов или программного обеспечения. 10. Какие методы отладки программного обеспечения используются в микропроцессорных системах? Ответ: В микропроцессорных системах используются различные методы отладки программного обеспечения, такие как отладчики, трассировка кода, симуляция работы программы и другие. 11. Какие методы защиты данных используются в микропроцессорных системах? Ответ: В микропроцессорных системах используются различные методы защиты данных, такие как шифрование, контроль доступа, резервное копирование и другие. 12. Какие методы оптимизации производительности используются в микропроцессорных системах? Ответ: В микропроцессорных системах используются различные методы оптимизации производительности, такие как оптимизация алгоритмов, использование кэш-памяти, параллельное выполнение задач и другие. 13. Какие методы тестирования компонентов используются в микропроцессорных системах? Ответ: В микропроцессорных системах используются различные методы тестирования компонентов, такие как тестирование памяти, тестирование процессора, тестирование устройств ввода-вывода и другие. 14. Какие методы управления энергопотреблением используются в микропроцессорных системах? Ответ: В микропроцессорных системах используются различные методы управления энергопотреблением, такие как регулирование частоты работы процессора, выключение неиспользуемых устройств и другие. 15. Какие методы обработки сигналов используются в микропроцессорных системах? Ответ: В микропроцессорных системах используются различные методы обработки сигналов, такие как фильтрация, дискретизация, преобразование Фурье и другие. КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ОТКРЫТЫХ ВОПРОСОВ. «Отлично» (зачтено): Ответ полный, развернутый. Вопрос точно и исчерпывающе передан, терминология сохранена, студент превосходно владеет основной и дополнительной литературой, ошибок нет. «Хорошо» (зачтено): Ответ полный, хотя краток, терминологически правильный, нет существенных недочетов. Студент хорошо владеет пройденным программным материалом; владеет основной литературой, суждения правильны. «Удовлетворительно» (зачтено): Ответ неполный. В терминологии имеются недостатки. Студент владеет программным материалом, но имеются недочеты. Суждения фрагментарны. «Неудовлетворительно» (не зачтено): Не использована специальная терминология. Ответ в сущности неверен. Переданы лишь отдельные фрагменты соответствующего материала вопроса. Ответ не соответствует вопросу или вовсе не дан. |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| Организация шинных интерфейсов параллельного типа. Организация шинных интерфейсов последовательного типа. Современные технологии увеличения производительности микропроцессорных систем. Организация подсистемы ввода-вывода. Организация подсистем памяти. Архитектура и организация современных способов шинного обмена с памятью. |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| Промежуточная аттестация заключается в проверки качества выполнения лабораторных работ (в том числе и теоретическая подготовка) по всему изученному курсу. ВОПРОСЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА 1. Назовите основные компоненты системы тактирования Микропроцессора. 2. Назовите основные режимы работы системы GPIO Микропроцессора. 3. Для чего нужна цепочка ФАПЧ в схеме тактового генератора. 4. Опишите работу Таймера и задачи, которые он позволяет решать. 5. Назовите основные типы прерываний. 6. Какие типы микропроцессоров существуют и как они отличаются друг от друга? 7. Что такое системная шина и как она работает? 8. Что такое ROM и для чего он используется в микропроцессорных системах? 9. Что такое RAM и для чего он используется в микропроцессорных системах? 10. Что такое система тактирования и как она работает? 11. Какие методы синхронизации данных используются в микропроцессорных системах? 12. Какие типы ошибок могут возникать в микропроцессорных системах и как их можно исправить? 13. Какие методы отладки программного обеспечения используются в микропроцессорных системах? 14. Какие методы защиты данных используются в микропроцессорных системах? 15. Какие методы оптимизации производительности используются в микропроцессорных системах? 16. Какие методы тестирования компонентов используются в микропроцессорных системах? 17. Какие методы управления энергопотреблением используются в микропроцессорных системах? 18. Какие методы обработки сигналов используются в микропроцессорных системах? 19. Какой компонент МС отвечает за выполнение арифметических операций? 20. Какое устройство отвечает за ввод/вывод данных в МПС? 21. Какую функцию выполняет устройство управления в Микропроцессоре? 22. Что такое архитектура МПС? 23. Какие типы команд могут выполняться в МПС? 24. Что такое кэш-память в МПС? 25. Что такое машинный код в МПС и как его получить? 26. Что такое адресная шина в МПС? 27. Что такое шина данных в МПС? 29. Что такое периферийные устройства в МПС? 30. Объясните механизм условного перехода. ЗАДАНИЯ ПРАКТИКО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ХАРАКТЕРА 1. Напишите программу, которая позволяет включать и выключать светодиод с заданной частотой. 2. Напишите программу, которая позволяет включать и выключать светодиод с изменяющийся частотой. 3. Настройте работу микроконтроллера от внешнего тактового генератора. 4. Подключите ЖК дисплей к микроконтроллеру STM32 5. Напишите программу для работы с ЖК дисплеем 5. Выведете на ЖК дисплей свою фамилию и номер группы. 6. Напишите программу, которая позволяет включать и выключать светодиод с заданной частотой используя системный таймер. 7. Напишите программу, которая считывает сигнал с кнопки по средствам прерывания по таймеру. 8. Напишите программу, которая считывает сигнал с кнопки по средствам прерывания по событию. 9. Создайте гирлянду с использованием микроконтроллеру STM32 и 4х светодиодов. 10. Создайте модуль обработки ошибок работы внешнего тактового генератора. |
| Приложения |
|
Приложение 1.
ФОС_Микропроцессорные_системы_2021_1.docx
|
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Гуров В.В. | Архитектура микропроцессоров: учебное пособие | М. : Интернет-Университет Информационных Технологий, 2016 | biblioclub.ru |
| Л1.2 | М.Н. Сапронов | Сравнительная оценка микропроцессоров с CISC и RISC архитектурой: | М. : Лаборатория книги, 2012 | biblioclub.ru |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | В.П. Маркова, С.Е. Киреев, М.Б. Остапкевич, В.А. Перепелкин | Эффективное программирование современных микропроцессоров: учебное пособие | Министерство образования и науки Российской Федерации, Новосибирский государственный технический университет. - Новосибирск : НГТУ, 2014 | biblioclub.ru |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | 1. www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека. | |||
| Э2 | 2. www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека. | |||
| Э3 | 3. www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека. | |||
| Э4 | 4. www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека. | |||
| Э5 | 5. www.microinform.ru/ Учебный центр компьютерных технологий «Микроинформ». | |||
| Э6 | 6. www.tests.specialist.ru/ Центр компьютерного обучения МГТУ им. Н.Э.Баумана. | |||
| Э7 | 7. www.intuit.ru/ Образовательный сайт | |||
| Э8 | 8. www.window.edu.ru/ Библиотека учебной и методической литературы | |||
| Э9 | 9. www.ihtika.lib.ru/ Библиотека учебной и методической литературы | |||
| Э10 | 10. news.rea.ru/portal/Departments.nsf/(Index)/Lib Библиотека Российской экономической академии им. Плеханова. | |||
| Э11 | 11. www.e.lanbook.com Электронная библиотечная система издательства "Лань" | |||
| Э12 | Курс на Едином образовательном портале | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| ProView, ProAtMic, MS Office или OpenOffice, Internet Explorer или Opera или т.п. Microsoft Windows 7-Zip AcrobatReaderMicrosoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно) | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| 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 |
| 308К | лаборатория компьютерных технологий - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска маркерная; компьютеры Aquarius STd MS_SC140, монитор BENQ 17'' (5шт.), компьютеры Парус 945 MSI, монитор LG 17'' (5 шт.) Fast Ethernet Swich Allied Telesyn 1; методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по курсам "Алгоритмы и языки программирования", "Численные методы и математическое моделирование", "Вычислительная физика", "Компьютерная радиофизика". |
| 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 |
| Учебная аудитория | для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик | Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска) |
8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
| см. ФОС в приложении |