К о н с п е к т по дисциплината компютърни системи

1
К О Н С П Е К Т
ПО ДИСЦИПЛИНАТА
КОМПЮТЪРНИ СИСТЕМИ
за специалност "КОМПЮТЪРНО И СОФТУЕРНО ИНЖЕНЕРСТВО”,
Факултет по компютърни системи и технологии (ФКСТ), Технически Университет - София образователно-квалификационна степен БАКАЛАВЪР, катедра “Компютърни системи”, код ССЕ05, кредити 5 1. Развитие на елементната база на микропроцесорната техника. Степен на интеграция. Поколения ИС (SSI,
MSI, LSI, VLSI).
2. Историческо развитие на микропроцесорите. Класификация на микропроцесорите. Основни параметри.
Едночипови микрокомпютри (микроконтролери) - класическа структура.
3. Структура на микропроцесорно устройство - описание на изграждащите блокове. Архитектури на микропроцесора:фон Нойман, Харвард. Представяне на данните в микропроцесорните системи.
4. Полупроводникови памети: определение, историческо развитие (основни етапи, цели). Класификация наполупроводниковите памети. Параметри на паметта.
5. Памети с непосредствен (произволен) достъп (RAM). Блокова схема. Реализация на достъпа до ЗК.
Управляващи сигнали. Видове RAM. Схемотехника на 1Т-DRAM, 6-T SRAM. Параметри. Режими на работа.
6. Памети с последователен достъп. Видове. Асоциативни памети. Приложение.
7. Логически нива. TTL елемент. Изходни стъпала с ОК (ОД). Реализация на свързване тип „жично ИЛИ”.
Приложение. Високоимпедансно състояние. Типове изводи. ТТL нива. TTL съвместимост. Фамилии ИС с общо предназначение.
8. Памети с непосредствен достъп (видове). Статични RAM. Структура на SRAM. Разположение на ЗК в матрицата на паметта.
9. Статични RAM. Запомнящи клетки. Режими на работа. Времедиаграми при четене и запис в паметта.
Практически режими при четене (Flow Thru, Pipeline, Register to Latch, Burst Flow Thru). Запис в режим Flow
Thru.
10. Постоянни и програмируеми памети. Видове: само за четене, за четене и запис. Общи характеристики.
Съвместимост при включване. Постоянни памети: ROM (MROM): предназначение, програмиране, запомняща клетка. Програмируеми памети тип PROM: програмиране, предимства, недостатъци, приложение. Блуждаещ ток. SPROM.
11. Електрически програмируеми памети ЕPROM (UVEPROM). Изграждащ елемент. Предимства, недостатъци.
Режими на работа: нормален (времедиаграми при четене и запис), изтриване, програмиране. OTP-EPROM.
12. Електрически изтриваеми програмируеми памети - EEPROM. Особености. Предимства, недостатъци, приложение. Режими на работа. FLASH памети: особености на ЗК. Механизъм на изтриване, програмиране.
Реализация на структурно ниво. Архитектури (NOR-, NAND-базирани).
13. Динамични памети: историческо развитие, принцип на работа, особености. Запомнящи клетки. Реализация на запомнящия елемент (подходи за увеличаване на С
пар
). Блокова схема на DRAM. Времедиаграми на работа. Стандартно и FPM четене, запис, четене-запис.
14.
Динамични памети – DRAM. Методи за регенерация. Практически методи: ROR, CBR. Съвременни видове
DRAM, използвани в компютърните системи. Директен достъп до паметта. Разширение на паметта при памети с непосредствен достъп (разширяване на дължината на думата, увеличаване на обема). Модули
RAM за ПК: SIMM, DIMM (SO-DIMM, FB-DIMM), DDR/DDR2/DDR3 SDRAM.
15. Едночипови микрокомпютри (ЕМК): блокова схема, характеристики, шини. Приложение. Историческо развитие на ЕМК: основни видове ЕМК (PIC, AVR, 8051). ЕМК 68НС11 - особености (портове, системи, интерфейси). Режими на работа, избор на режим.
16. Действие на 68НС11 при Reset. Видове. Power-On Reset (POR) - времедиаграма, Reset вектори. Ефекти от
Reset върху ЦП, таймер системата, SCI, SPI, АЦП.
17. СОР система. Предназначение, избор на таймаут периоди. Шини в ЕМК: XTAL, EXTAL, XIRQ/VPP,
MODA/LIR.
MODB/VSTBY, STRA/AS, STRB/R/W. Портове.
18. Едночипови микрокомпютри - програмен модел (регистри). Методи за адресация: същност, особености.
Организация на паметта.
19. Системни регистри в НС11 - CONFIG (NOSEC, NOCOP, ROMON, EEON), OPTION (ADPU, CSEL, IRQE, DLY,
CME, CR[1:0].
EPROM/OTPROM в HC11 - програмиране.
20. Прекъсвания при микропроцесорите. Видове прекъсвания. Разпознаване. Механизъм за прекъсване
(обработка) - схема. Организация на стека. Видове прекъсвания. Немаскирано прекъсване. Прекъсване
„Неправилен КОД”. Прекъсване от външен източник.
21. Приоритет на прекъсванията. Промяна на заложения приоритет – регистър HPRIO битове PSEL[3:0].
Видове енергоспестяващи режими в НС11, различия.
22. Плъзгане на програма - предназначение, интерпретация. Методи за борба – COP система, Watchdog.

2 23. Организация на интерфейса при 68НС11 (портове). Регистри. Паралелен интерфейс - особености при въвеждане и извеждане. Електрически буфери (свързване на ЛЕ и транзистори към изходните шини).
24. Аналогов интерфейс - предназначение, състав, възможности. АЦП – принцип на реализация в НС11.
Регистри: ADCTL, OPTION. Режими на работа: единичен/групов, еднократен/сканиращ. Запис на данните.
25. Видове серийни интерфейси за обмен на данни (симплекс, полу-дуплекс, дуплекс). Асинхронен и синхронен интерфейси - особености. Асинхронен сериен интерфейс - особености, формат на предаване на данните. Кодиране. Предавателна и приемни части на SCI системата в НС11: шини, регистри, буфериране.
26. Асинхронен сериен интерфейс SCI. Режими на работа. Регистри: SCDR, SCCR1(M,R8,T8,WAKE),
SCCR2(TIE, TCIE, RIE, ILIE, TE, RE, RW, SBK), SCSR(TDRE, TC, RDRF, IDLE, OR, NF, FE), BAUD
– битове
SCP[1:0],SCR[2:0].
27. Стандартни асинхронни серийни интерфейси – EIA232 (RS232): шини, кодиране, скорост на обмен, дължина на връзката, конектори. Приложение. Интерфейсна схема MAX232. Сериен интерфейс RS485: особености, предимства.
28. Синхронен сериен интерфейс - предназначение, особености, режими на работа (Single Master, Multi
Master). SPI подсистема в НС11 - шини, буфериране, избор на устройство. Блокова структура (компоненти).
Формат на обмена. Проблеми. Регистри: SPCR (SPIE, SPE, DWOM, MSTR, CPOL, CPHA, SPR[1:0], SPSR
(SPIF, WCOL, MODF), SPDR. Режими на работа.
29. Синхронен интерфейс I
2
С: предназначение, шини, свързване на устройствата, формат на обмена.
Сравнение между интерфейси SPI и I
2
С (предимства, недостатъци).
30. Схеми за връзка по синхронен сериен интерфейс: серийни RAM, EEPROM - предимства. Интерфейсна схема L9822Е. USB интерфейс – тип, особености на протоколите, видове пакети. USB 3.0 (особености).
31. Таймерна система в НС11 - предназначение, блокова схема, система броячи. Особености на основния таймерен брояч, задаване на модула на броене. IC функция: предназначение, схема (модел) на един вход.
Особености при запомняне съдържанието на брояча. Регистри с отношение към IC функцията: TCTL2
(EDGx
B,EBGxA), TICx, TI4/O5,TCNT, TMSK1 (ICxI, I4/O5I), TFLG1 (ICFx, I4/O5F). Режими на работа.
Определяне продължителност на импулс и честота на импулсна поредица на вход от Порт А.
32. Таймерна система - ОС функция: предназначение, режими на работа. Схема (модел) на един изход.
Регистри с отношение към ОC функцията: TCTL1 (ОМх, OLx), TОCx, TI4/O5,TCNT, TMSK1 (OCxI, I4/O5I),
TFLG1 (OCFx, I4/O5F),
CFORC (FOCx). Допълнителна функционалност – регистри OC1M, OC1D. Режими на работа. Дефиниране на единичен импулс с фиксирана продължителност в изход от ПортА. Изходна задача за формиране на периодична импулсна поредица - алгоритъм, елементи на асемблерския програмен код, при задаване стойността на полупериода HWAVE.
33. Подсистема за прекъсване в реално време – предназначение, особености. Задаване продължителността на периода. Пулс-акумулатор. Регистри TMSK2 (TOI, RTII,PAOVI,PAII,PR[1:0]), TFLG2(TOF,RTIF,PAOVF,
PAIF).
34. BCD технология. Интерфейсна схема L9822E: предназначение, тип на интерфейса, обобщена структура, параметри, изпълнение на изходното стъпало, времедиаграми при обмен. Системен Fault Reset.
35. EMK PIC18F - архитектура, видове памети (физическа реализация), особености на системата инструкции, параметри. Портове в PIC18F. Аналогов интерфейс. Изпълнение на инструкциите във времето.
36. EMK PIC18F: разпределение на адресното пространство на ПД в PIC18F. Организация по банки. Регистри на ЦП (WPEG,SP,SR,PC,BSR,FSR0/1/2,PRODH/PRODL,Table Pointer). Организация на стека. ПД при
PIC4321.
37. ЕМК PIC18F - карта на ПП. Reset вектор. Видове прекъсвания, вектори на прекъсване.
38. ЕМК PIC18F - видове адресации. Особености. Различия между PIC18F и 68НС11. Перспективи.
Препоръчителна литература:
1.
А. Тодоров, В.Моллов, Микропроцесорна техника (лекционни записки), Издателство Сердика ИТ, 2016,
124с., ISBN 978-619-7163-09-4 2.
А.Тодоров, В.Моллов, К.Мечков, Ръководство за лабораторни упражнения по микропроцесорна техника,
Издателство на ТУ-София, 116 с., ISBN: 978-619-167-128-1, 2015 3. Ashok K. Sharma, Advanced Semiconductor Memories
– Architectures, Design, and Applications, Willey Inter-
Science, IEEE Press, p.652, 2003.
4
. Р. Клинкман, Проектиране на микропроцесорни системи, Техника, 1999.
5
. А. Атанасов, Микропроцесорите - от 1970 до 2009, София, 2009.
6. M.Rafiquzzaman, Microcontroller theory and applications with the PIC18F, John Wiley and Sons, 2011.
Ключови думи (keywords): Scale integration, semiconductor memories, SRAM, DRAM, PROM, EPROM, EЕPROM,
Flash, microprocessors, microcontrollers, 68HC11, computer interfaces, SPI, I2С, USB, timers, COP watchdog, ADC, design of microprocessor devices, PIC18F.
София,
Изготвил:
01.02.2023 г.
/доц. д-р инж. В.Моллов/