Качественное выполнение

Вопросы для самоконтроля

1 Цели и задачи дисциплины. Область применения полученных знаний
2 Понятие «информация», единицы измерения информации, ма-тематическая, логическая и физическая сущность единицы информации
3 Равновероятные события
4 Формула Шеннона для измерения количества информации
5 Аналоговые и дискретные сигналы
6 Цифровая схемотехника

Раздел 1 Принципы организации ЭВМ
Тема 1.1 Классическая архитектура ЭВМ. Иерархическое
описание ЭВМ

Понятие об архитектуре ЭВМ. Машина Фон Неймана. Структурные схемы ЭВМ и вычислительных систем. Иерархическое описание ЭВМ
Литература: [1]; [7, с. 20-22]; [10]

Тема 1.2 Принцип программного управления

Принцип программного управления. Структура команды. Алгоритм работы ЭВМ под управлением программы. Конвейеризация вычислений
Литература: [3, с. 32-39]; [7]; [10, с. 58-63]

Вопросы для самоконтроля

1 Архитектура ЭВМ
2 Машина Фон Неймана .
3 Структурные схемы ЭВМ
4 Структурные схемы вычислительных систем.
5 Иерархическое описание ЭВМ
6 Алгоритм, программа
7 Принципы программного управления
8 Структура команды
9 Алгоритм работы ЭВМ под управлением программы.
10 Конвейеризация вычислений

Раздел 2 Математические основы работы цифровой
схемотехники
Тема 2.1 Представление информации в ЭВМ

Кодирование информации. Разновидности двоичных систем счис-ления. Выбор системы счисления для представления числовой инфор-мации. Перевод числовой информации из одной позиционной системы в другую. Естественная форма представления чисел. Представление чисел в формате с фиксированной точкой. Нормальная форма представления чисел. Представление чисел в формате с плавающей точкой. Пред-ставление целых знаковых и беззнаковых чисел в машинных кодах. Прямой, обратный и дополнительный ко¬ды числа. Формальные правила двоичной арифметики
Литература: [1, с. 46-139]; [2, с. 5-45]; [9, с. 3-23]; [10, с. 35-47]; [11, с. 7-46]; [12, с. 665-685]

Тема 2.2 Коды с выявлением ошибок. Коды с исправлением
ошибок

Коды с выявлением ошибок. Допустимые кодовые наборы. Про-верка на четность. Контрольный разряд четности. Геометрическая ин-терпретация корректирующих кодов. Пространство Хемминга. Мини-мальное кодовое расстояние. Построение разрядного кода с выявлением ошибок (использование геометрической модели).
Коды с исправлением ошибок. Общее число комбинаций. Запре-щенные комбинации. Основные принципы построения кодов Хемминга с исправлением ошибок. Корректирующая способность кода. Определение положения ошибки в коде
Литература: [9, с. 9-14]

Вопросы для самоконтроля

1 Кодирование информации
2 Виды систем счисления
3 Представление чисел в формате с фиксированной точкой
4 Прямой, обратный и дополнительный ко¬ды числа
5 Нормальная форма представления чисел
6 Представление чисел в формате с плавающей точкой
7 Коды с выявлением ошибок
8 Допустимые кодовые наборы
9 Проверка на четность
10 Контрольный разряд четности
11 Пространство Хемминга.
12 Построение разрядного кода с выявлением ошибок (использо-вание геометрической модели)
13 Коды с исправлением ошибок
14 Общее число комбинаций
15 Основные принципы построения кодов Хемминга с исправле-нием ошибок
16 Корректирующая способность кода
17 Определение положения ошибки в коде

Раздел 3 Алгебра логики и теоретические основы синтеза
цифровых устройств
Тема 3.1 Элементы математической логики

Булева алгебра: аксиомы, основные понятия булевой алгебры: вы-сказывание (суждение), логические константы и переменные, операции и функции.
Определение, условное обозначение и таблицы истинности логи-ческих операции «отрицание», «конъюнкция», «дизъюнкция», «импли-кация», «эквивалентность», примеры использования.
Приоритеты логических операций
Литература: [1, с. 174-242]; [2, с. 46-73]; [9, с. 23-24]; [10, с. 47-115]; [12, с. 139-161]

Тема 3.2 Формы логических функций и их использование для
синтеза логических схем

Способы описания функций алгебры логики: словесное описание, в виде таблиц истинности, в виде алгебраического выражения, в виде последовательности десятичных чисел. Элементарная конъюнкция, дизъюнкция, минтерм, макстерм, канонические формы логической функции: конъюнктивная нормальная форма (КНФ), дизъюнктивная нормальная форма (ДНФ), совершенная конъюнктивная нормальная форма (СКНФ), совершенная дизъюнктивная нормальная форма (СДНФ)
Литература: [1, с. 174-242]; [2, с. 46-73]; [9, с. 28-35]; [10, с. 47-115]; [12, с. 139-161]

Тема 3.3 Логические элементы и схемы. Классификация
логических устройств

Булевы функции от одной и двух переменных, условное графиче-ское обозначение (УГО) соответствующих им элементарных, электрон-ных схем (вентилей). Принцип двойственности.
Функционально полные системы (И, НЕ), (ИЛИ, НЕ), (ИЛИ, И, НЕ), (ИЛИ-НЕ), (И-НЕ).
Логический базис. Полный базис. Мини¬мальный базис. Базисы, используемые в теории синтеза комбинационных схем.
Назначение и свойства цифровых автоматов. Комбинационные схемы (КС), или автоматы без памяти
Литература: [1, с. 174-242]; [2, с. 46-73]; [9, с. 36-38]; [10, с. 47-115]; [12, с. 139-161]

Тема 3.4 Методы минимизации логических функций

Методы минимизации логических функций.
Минимизация булевых функций методом непосредственных пре-образований
Минимизация булевых функций методом Карно-Вейча
Минимизация булевых функций методом Квайна и Мак-Класки.
Выбор базиса для синтеза КС. Алгоритм синтеза КС по заданной таблице значений
Литература: [1, с. 174-242]; [2, с. 46-73]; [9, с. 45-59]; [10, с. 47-115]; [12, с. 139-161]

Вопросы для самоконтроля

1 Булева алгебра
2 Основные понятия алгебры логики: высказывание (суждение), логические константы и переменные, операции и функции
3 Функции алгебры логики
4 Методы минимизации логических функций
5 Минимизация булевых функций методом Карно-Вейча
6 Минимизация булевых функций методом Квайна и Мак-Класки
7 Методика выбора базиса для синтеза КС
8 Алгоритм синтеза КС по заданной таблице значений

Раздел 4 Элементы и узлы ЭВМ
Тема 4.1 Триггеры

Запоминающие элементы - триггеры. Классификация, общие ха-рактеристики. Асинхронные и синхронные триггеры, таблица состояний, назначение, примеры реализации
Литература: [2, с. 74-106]; [4, с. 167-181]; [9, с. 169-211]; [10, с. 140-163]; [12, с. 165-168]

Тема 4.2 Регистры. Счетчики

Виды регистров. Устройство, назначение и функционирование регистров, схемы построения, условное графическое обозначение, примеры реализации. Схемы параллельного и последовательного спо-собов передачи информации в регистрах.
Виды счетчиков и их назначение. Синхронный счетчик по mod М. Счетчики с переменным коэффициентом пересчета. Реверсивные счет-чики
Литература: [2, с. 106-128]; [4, с. 181-245]; [9, с. 211-263]; [10, с. 115-140, 163-255, 344-371]

Тема 4.3 Дешифраторы и шифраторы

Назначение шифраторов и дешифраторов, их виды. Схемы реали-зации этих узлов и их УГО
Литература: [2, с. 74-106]; [4, с. 167-181]; [9, с. 120-132]; [10, с. 140-163]; [12, с. 165-168]

Тема 4.4 Мультиплексоры и демультиплексоры

Назначение мультиплексоров и демультиплексоров. Схемы реали-зации этих узлов. Условные графические обозначения (УГО)
Литература: [2, с. 74-106]; [4, с. 167-181]; [9, с. 110-115]; [10, с. 140-163]; [12, с. 165-168]

Тема 4.5 Компараторы, сумматоры

Назначение и устройство компаратора, схема реализации. УГО.
Назначение одноразрядного сумматора и полусумматора. После-довательные и параллельные сумматоры, принципы их функциониро-вания
Литература: [2, с. 74-106]; [4, с. 167-181]; [9, с. 133-149]; [10, с. 140-163]; [12, с. 165-168]

Вопросы для самоконтроля

1 Запоминающие элементы - триггеры. Классификация, общие ха-рактеристики.
2 Асинхронный RS-триггер
3 Асинхронный D-триггер
4 Асинхронный Т-триггер
5 Синхронные триггеры
6 Одно- и двухступенчатый синхронный RS-триггер
7 Синхронный D-триггер
8 Синхронный JK- триггер
9 Синхронный Т-триггер
10 Виды регистров
11 Устройство, назначение и функционирование регистров
12 Схемы параллельного и последовательного способов передачи информации в регистрах
13 Схема функционирования регистров сдвига
14 Виды счетчиков и их назначение
15 Синхронный счетчик по mod М
16 Счетчики с переменным коэффициентом пересчета
17 Реверсивные счетчики
18 Процесс синтеза схемы функционирования счетчика по mod М
19 Последовательная схема равнозначности кодов (ПСРК)
20 Последовательная схема сравнения двоичных чисел
21 Алгоритм синтеза КС по заданной таблице значений
22 Назначение и устройство мультиплексоров и демультиплексо-ров
23 Назначение и устройство шифраторов и дешифраторов
24 Назначение и устройство компаратора
25 Назначение одноразрядного сумматора и полусумматора
26 Последовательные и параллельные сумматоры, принципы их функционирования

Раздел 5 Организация устройств ЭВМ
Тема 5.1 Устройство управления

Назначение устройства управления. Принцип микропрограммного управления. Структурная схема УУ
Литература: [3]; [5, с. 51-61]

Тема 5.2 Арифметико-логическое устройство

Назначение арифметико-логического устройства (АЛУ). Структура и основные схемы построения
Принципы функционирования АЛУ
Литература: [3]; [5, с. 144-150]

Вопросы для самоконтроля

1 Назначение устройства управления (УУ)
2 Принцип микропрограммного управления
3 Структурная схема УУ
4 Назначение арифметико-логического устройства (АЛУ)
5 Структура и основные схемы построения
6 Принципы функционирования АЛУ
7 Функции регистров

Раздел 6 Архитектура микропроцессорных систем
Тема 6.1 Общие принципы построения микропроцессорных
систем

Основные положения. Принципы магистральности, модульности, микропрограммного управления. Структурная схема МПС
Литература: [2, с. 159-167]; [5, с. 14-26]

Тема 6.2 Организация обмена информацией в
микропроцессорных системах

Типы, целевое назначение, иерархия и физическая реализация шины. Распределение линий шины, арбитраж, протокол шин.
Принципы синхронизации обмена. Характеристика системных (XT, ISA, EISA, MCA) и локальных (VLB, PCI) шин
Литература: [2]; [4]; [10, с. 108-110, 179-192]

Тема 6.3 Архитектура микропроцессора и микропроцессорных
систем

Классификация МП и микропроцессорной системы.
Устройство и функционирование микропроцессорной системы
Литература: [2]; [4]; [5, с. 27-56,140-161]

Вопросы для самоконтроля

1 Назначение микропроцессорных систем
2 Принципы магистральности, модульности, микропрограммного управления
3 Структурная схема МПС
4 Типы, целевое назначение, иерархия и физическая реализация шины
5 Распределение линий шины, арбитраж, протокол шин
6 Принципы синхронизации обмена
7 Характеристика системных (XT, ISA, EISA, MCA) и локальных (VLB, PCI) шин
8 Классификация МП и микропроцессорной системы
9 Устройство микропроцессорной системы
10 Функционирование микропроцессорной системы

Раздел 7 Универсальные микропроцессоры
Тема 7.1 Организация и программная модель
однокристальных 16-разрядных микропроцессоров

Структурная схема однокристального 16-разрядных микропроцес-сора, устройство обработки. Классификация и назначение внутренних регистров однокристального 16-разрядных микропроцессора
Литература: [2]; [4]; [5, с. 162-244]; [16, с. 55-61]

Тема 7.2 Система команд микропроцессора, форматы команд,
классификация команд, способы адресации

Система команд однокристального 16-разрядных микропроцес-сора, основы программирования на языке Ассемблер. Общие сведения о базовых конструкциях языка Ассемблер для МП. Представление и описание данных. Структура ассемблерной команды(поля). Основные группы инструкций
Литература: [2]; [4]; [5, с. 374-378]; [10, с. 517-556]

Тема 7.3 Система прерываний

Понятие прерывания. Вектор прерывания. Таблица векторов пре-рываний, размещение ее в оперативной памяти.
Типы прерываний. Механизм обработки прерываний про-цессором. Функционирование контроллера прерываний. Роль стека в обработке прерываний.
Команда вызова прерываний (INT)
Литература: [3]; [5, с. 67-74]

Тема 7.4 Архитектура 32-разрядных микропроцессоров

Архитектура 32-разрядных микропроцессоров
Программная модель 32-разрядных процессоров
Литература: [6, с. 62-89]; [10, с. 314-317]; [13]

Тема 7.5 Режимы работы микропроцессора

Особенности работы в реальном режиме работы процессора.
Особенности работы в защищенном режиме работы процессора
Литература: [3]

Тема 7.6 Особенности развития и структурной организации
современных моделей микропроцессоров

Особенности развития микропроцессоров. Структурная организа-ция современных моделей микропроцессоров
Литература: [3]; [14]; [15]

Вопросы для самоконтроля

1 Классификация 16-разрядных микропроцессоров
2 Структурная схема однокристального 16-разрядных микропро-цессоров
3 Характеристики 16-разрядных микропроцессоров
4 Назначение устройства обработки
5 Классификация и назначение внутренних регистров однокри-стального 16-разрядных микропроцессора
6 Система команд однокристального 16-разрядных микропроцес-сора
7 Основы программирования на языке Ассемблер
8 Общие сведения о базовых конструкциях языка Ассемблер для МП
9 Представление и описание данных
10 Структура ассемблерной команды (поля)
11 Основные группы инструкций
12 Понятие прерывания
13 Вектор прерывания. Таблица векторов прерываний, размещение ее в оперативной памяти
14 Типы прерываний
15 Функционирование контроллера прерываний
16 Архитектура 32-разрядных микропроцессоров
17 Программная модель 32-разрядных процессоров
18 Особенности работы в реальном режиме работы процессора
19 Особенности работы в защищенном режиме работы процессора
20 Особенности развития микропроцессоров
21 Структурная организация современных моделей микропроцес-соров

Раздел 8 Однокристальные микроЭВМ и микроконтролеры
Тема 8.1Организация микроконтроллеров

Классификация микроконтроллеров. Устройство и функциониро-вание микроконтроллера
Литература: [16]; [17]




Тема 8.2 Однокристальные микроконтроллеры с CISC-
архитектурой

Устройство и функционирование микроконтроллера с CISC-архитектурой
Литература: [16]; [17]

Тема 8.3 Однокристальные микроконтроллеры с RISC-
архитектурой

Устройство и функционирование микроконтроллера с RISC-архитектурой
Литература: [16]; [17]

Вопросы для самоконтроля

1 Назначение и область применения микроконтроллеров
2 Классификация микроконтроллеров
3 Устройство функционирование микроконтроллера
4 Устройство и функционирование микроконтроллера с CISC-архитектурой
5 Устройство и функционирование микроконтроллера с RISC-архитектурой

Раздел 9 Память микропроцессорных систем
Тема 9.1 Классификация систем памяти. Характеристики
систем памяти систем

Классификация и параметры запоминающих устройств. Понятие ад-реса. Ёмкость ЗУ. Время обращения
Литература: [2, с. 131-138]; [4, с. 245-255]; [10, с. 255-263]; [11, с. 122-129]; [12, с. 168-172]

Тема 9.2 Оперативное запоминающее устройство. Постоянное
запоминающее устройство. Кэш-память. Стек

Структурные схемы ОЗУ и ПЗУ. Принципы функционирования. Наращивание ёмкости памяти. Схемное построение элементов памяти. Перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства. Принцип работы ППЗУ. Кэш-память. Стек
Литература: [2, с. 129-131]; [6, с. 133-154]; [9, с. 331-429]; [10, с. 172-176]; [11]; [12]

Вопросы для самоконтроля

1 Классификация запоминающих устройств
2 Параметры запоминающих устройств
3 Понятие адреса
4 Ёмкость ЗУ
5 Время обращения
6 Структурные схемы ОЗУ
7 Структурные схемы ПЗУ
8 Принципы функционирования ОЗУ
9 Принципы функционирования ПЗУ
10 Перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства, принцип работы
11 Кэш-память
12 Стек

Раздел 10 Система ввода-вывода микропроцессорных систем
Тема 10.1 Функции интерфейса ввода-вывода. Адаптеры
(контроллеры) ввода-вывода
Подсистема ввода-вывода. Адресное пространство подсистемы ввода-вывода.
Адаптеры (контроллеры) и порты ввода-вывода
Литература: [8, с. 399-445]; [10, с. 108-110]

Тема 10.2 Методы управления вводом-выводом

Методы управления вводом-выводом. Программно управляемый ввод-вывод. Ввод-вывод по прерываниям
Литература: [8, с. 399-445]; [10, с. 384-390]

Вопросы для самоконтроля

1 Подсистема ввода-вывода
2 Адресное пространство подсистемы ввода-вывода
3 Адаптеры (контроллеры) и порты ввода-вывода
4 Порты ввода-вывода
5 Методы управления вводом-выводом
6 Программно управляемый ввод-вывод
7 Команды ввода-вывода (IN, OUT)
8 Ввод-вывод по прерываниям

Раздел 11 Архитектура вычислительных систем
Тема 11.1 Архитектура информационно-вычислительных
систем

Классификация информационно- вычислительных систем
Функциональная и структурная организация информационных си-стем
Литература: [7, с. 36-52]

Тема 11.2 Типовые структуры вычислительных систем

Типовые структуры вычислительных систем: ОКОД, ОКМД, МКОД, МКМД, схемы использования, модели вычислений, технические решения
Литература: [8, с. 399-445]

Тема 11.3 Эффективность функционирования
вычислительных систем

Эффективность функционирования вычислительных систем: пока-затели, методы оценки
Литература: [18]

Тема 11.4 Мультипроцессорные вычислительные системы

Мультипроцессорные вычислительные системы. Классификация .
Методы взаимодействия процессоров
Литература: [18]

Вопросы для самоконтроля

1 Классификация информационно- вычислительных систем
2 Функциональная и структурная организация информационных систем
3 Эффективность функционирования вычислительных систем: показатели, методы оценки
4 Мультипроцессорные вычислительные системы. Классификация
5
6 Методы взаимодействия процессоров
7 Функциональная и структурная организация информационных систем