Методические указания (материалы по курсу - Вычислительные системы и микропроцессорная техника)

2015-11-27СтудИзба

Описание файла

Файл "Методические указания" внутри архива находится в следующих папках: материалы по курсу - Вычислительные системы и микропроцессорная техника, MPT, VSMPT_MET_UKAZ. Документ из архива "материалы по курсу - Вычислительные системы и микропроцессорная техника", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "вычислительные сети и системы" из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве МАИ. Не смотря на прямую связь этого архива с МАИ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "вычислительные системы и микропроцессоры" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "Методические указания"

Текст из документа "Методические указания"

681.142(075) М-545

УДК: 681.325.5:621.382.049.77+681.322(075)

Авторы-составители: Б.С. Мельников, А.В. Щеглов

Методические указания к курсовой работе по дисциплине "Вычисли­тельные системы и микропроцессорная техника" / Авт.-сост.:

Б.С. Мельников, А.В. Щеглов. - М.: Изд-во МАИ, 1991. - 36 с.: ил.

Методические указания предназначены для студентов факульте­та радиоэлектроники летательных аппаратов, выполняющих курсовую работу по дисциплине "Вычислительные системы и микропроцессорная техника".

Определяются цели и задачи работы, направленные на закрепле­ние у студентов знаний и навыков по построению цифровых устройств на современной элементной базе, порядок выполнения работы, требо­вания к оформлению записки и порядок защиты.

Рассматривается пример построения цифрового устройства, на котором демонстрируется подход к выполнению курсовой работы.

Рецензенты: Г.Г. Брызгалова, Е.Ф. Юрков

  1. ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

1.1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Курсовая работа по дисциплине "Вычислительные системы и микропроцессорная техника" способствует развитию у студентов навыков проектирования цифровых устройств на современной элементной базе (БИС и микропроцессорах). Она помогает закрепить полученные ранее теоретические знания по оптимальному построению разрабатываемых устройств и микропроцессорных вычислителей и применению этих зна­ний для решения нестандартных задач, ранее не описанных в литера­туре.

Необходимо не только построить реальное работающее устройст­во, но и доказать, что это устройство, в некотором смысле, являет­ся наилучшим - наиболее просто решающим поставленную задачу, по­этому многовариантность решения является обязательным условием, позволяющим достигнуть поставленной в работе цели.

1.2. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Задание выдается в течение первой недели преподавателем-консультантом на вводной лекции, на которой каждый студент получает индивидуальное задание на курсовую работу. В задании указывается дата выдачи и защиты работы, приводятся исходные данные к разраба­тываемому устройству.

Всякое цифровое устройство служит для преобразования входной информации в выходную, поэтому содержанием главной части задания является описание входной, выходной информации и требуемого зако­на преобразования. Возможны формы задания в виде: словесной форму­лировки, формулы преобразования, таблиц или графиков, эпюр напря­жений, схемы алгоритма и др.

Как правило, главная часть задания сопровождается вспомога­тельными требованиями к проектируемому устройству. К ним можно от­нести:

  1. быстродействие, время задержки на формирование выходных сигналов и тактовую частоту устройства;

2) способ синхронизации с источником и потребителем инфор­мации;

3) наличие внутренней индикации;

4) способы схемного самоконтроля работоспособности устрой­ства;

5) потребляемую мощность;

6) ограничения в выборе элементной базы;

7) наличие элементов ручного управления - кнопок, тумблеров, переключателей;

8) характер питания (автономное, общее);

9) инициализацию устройства при включении питания и т.д.

Некоторые вспомогательные требования могут не указываться. В этом случае студент либо уточняет эти требования вместе c препо­давателем, либо аргументированно выдвигает эти требования само­стоятельно.

Основная группа тем, выдаваемых преподавателем, связана с разработкой специализированных устройств обработки информации с различными законами преобразования входных кодов в выходные. На­пример, темы могут быть сформулированы следующим образом:

1. На вход устройства приходит код А{1:64}. Определить в этом коде Комбинации вида 11011 и установить номера разрядов, где расположены нули этих комбинаций.

2. Дан параллельный код А{1:64}. Разработать устройство, формирующее разность числа единиц и нулей кода, и выразить эту разность в прямом коде.

Этот список можно продолжить другими темами, в которых зада­ются различные законы преобразования кодов. Например, возможна разработка устройств для определения числа одинаковых кодов из ста приходящих на его вход параллельных кодов, кода с максимальным числовым эквивалентом среди множества двоичных позиционных кодов со знаком или без него и т.д. Все эти темы связаны с задачами спе­циального вида обработки входной информации.

Наряду с ними могут выдаваться темы, связанные с разработкой отдельных узлов ЭВМ: арифметических устройств, множительных уст­ройств с различными способами выполнения умножения, преобразовате­лей десятичной информации в двоичную и обратно, интерфейсных уст­ройств ввода-вывода информации и связи с внешними устройствами (преобразователями аналог-код, код-аналог, исполнительными устрой­ствами и т.д.). Некоторые студенты самостоятельно изготавливают персональное компьютеры. В этом случае тема задания может отражать интересы студента в этой области и содержать разработку уз­лов этого компьютера.

Тема задания может определяться также и тематикой научно-исследовательской работы студентов на кафедрах или СКБ, если она связана с построением цифровых вычислителей и по своему уровню не ниже стандартного задания на проектирование по дисциплине "Вычис­лительные системы и микропроцессорная техника".

1.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Работа с учетом многовариантности построения устройства вклю­чает в себя следующие этапы.

1.3.1. Уточнение задания

На этом этапе работа студент должен проанализировать задание, уточнить сведения о характеристиках и параметрах проектируемого устройства и определить дополнительную информацию, необходимую для реализации устройства в виде технического макета. Эта часть работы является наиболее ответственной, так как в правильной по­становке задачи содержится 50% ее решения.

1.3.2. Выбор направления и обсуждение вариантов решения задачи

Прежде всего необходимо решить, к какому классу относится разрабатываемое устройство - к классу комбинационных или к классу регистровых (автоматных) устройств. Если оно может быть построено как в комбинационном, так и регистровом исполнении, то выбор мето­да реализации должен быть предельно полно обоснован. Допустима и двойная реализация устройства с последующим сравнительным анали­зом вариантов в курсовой работе.

При регистровом методе реализации цифрового устройства необ­ходимо обосновать выбор одного оптимального варианта из несколь­ких возможных вариантов. Сравнение вариантов и выбор простейшего решения может производиться на различных этапах: составления схе­мы алгоритма, операционного описания устройства, разработки функ­циональной, а также принципиальной схемы устройства. Возможна реа­лизация нескольких вариантов с последующим сравнительным анализом в конце курсовой работы.

Рекомендуется в качестве одного из направлений регистровой реализации использовать стандартную структуру микропроцессорного вычислителя на КР580ВМ80, для которой в обязательном порядке со­ставляется программа на языке ассемблера [ 17, 18]. Могут быть ис­пользованы микропроцессоры K1810BM86, K1810BM88, KP1821BM85 [19, 22] и др. Программа отлаживается на персональных ЭВМ, микроЭВМ или на лабораторной микроЭВМ "Микролаб". В последнем случае ассемб­лерная программа вручную транслируется в программу на машинном язы­ке в системе команд микропроцессора KP580BM80.

Обсуждение вариантов решения ведется в словесной форме, общей для различных методов технического решения задачи. При необходимос­ти могут привлекаться методы задания комбинационных схем, алгорит­мические и языковые средства описания функционирования операцион­ных устройств.

1.3.3. Составление схемы алгоритма

Первоначальное формализованное описание функционирования уст­ройства выполняется с помощью схемы алгоритма. Она включает в себя совокупность операторов преобразования и операторов перехода (рис. 1.1). Схема начинается с оператора "Начало", который может обозначать включение устройства, инициализацию начального состоя­ния, начало обработки входных сигналов и т.д., и завершается опера­тором "Конец", который может обозначать окончание обработки очеред­ного кода, переход в режим ожидания, выключение устройства и т.д. Рекомендуется использовать операторы переходов на два направления, хотя применение переключателей на большее число переходов также допустимо. На степень детализации алгоритма никаких ограничений не накладывается, необходимо следить лишь за тем, чтобы разветвления и циклы проявляли себя в схеме алгоритма явным образом.

Желательно, чтобы в операторах преобразования и переходов имена шин и операционных элементов использовались явно. Условия переходов должны записываться содержательно в виде логических или арифметических выражений, а не в виде переменной, обозначаемой Pi. Использование идентификаторов допустимо, если они являются именами разрядов устройств или шин. При составлении схемы алгоритма целесообразно отделять действия, выполняемые человеком-оператором, от действий, выполняемых устройством управления, так как только по­следние требуют технической реализации.

Если разрабатывается несколько алгоритмов, то их представле­ние должно быть предельно идентичным, поскольку только в этом слу­чае можно качественно и количественно сравнивать предлагаемые ре­шения.

1.3.4. Составление операционного описания

Операционное описание синтезируемого устройства составляется на учебном языке операционного описания (УЯОО). Возможно использо­вание языков описания цифровых устройств и языков регистровых пе­редач, применяемых для моделирования сложных цифровых устройств - таких, как языки CDL, DDL [7, 10].

Операционное описание является выражением алгоритма в терми­нах действий, выполняемых операционными элементами, - микроопера­ций. Поэтому при описании внутренних переменных надо учитывать имеющуюся в распоряжении разработчика элементную базу. Для упроще­ния операционного описания допускается вводить в него нестандарт­ные элементы, например трехвходовые сумматоры или регистры, осуществляющие сдвиг на n разрядов. Такие элементы должны быть описа­ны в виде программных модулей операционного описания.

При составлении операционного описания могут быть выявлены неточности в решающем алгоритме, которые потребуют либо изменения последовательности микрокоманд, либо включения новых микрокоманд. В этом случае исходный алгоритм обязательно исправляется. Таким образом, должно строго соблюдаться однозначное соответствие схемы алгоритма и операционного описания. Если замечено хоть малейшее отклонение одного от другого, то соответствие должно быть восста­новлено изменением либо схемы алгоритма, либо операционного описа­ния.

При переходе от схемы алгоритма к операционному описанию не­обходимо учитывать параллельность протекавших в устройстве процес­сов. Это обстоятельство заставляет особенно внимательно подходить к последовательной записи одновременно реализуемых операторов.

Для упрощения управляющего автомата выделяют совместные, условно-эквивалентные и эквивалентные по управлению микрокоманды. Операционное описание переписывают в терминах эквивалентных управ­ляющих сигналов, учитывая, что условно-эквивалентные сигналы фор­мируются непосредственно в операционном автомате.

1.3.5. Построение функциональной схемы операционного автомата

Функциональная схема операционного автомата (ОА) должна вклю­чать набор операционных элементов, связи между ними, связи этих элементов с входными и выходными шинами устройства, связи с управ­ляющим автоматом (УА).

1.3.6. Построение функциональной схемы управляющего автомата

На этом этапе работы рекомендуется строить УА в двух вариан­тах - с жесткой и программируемой логикой.

При построении УА с жесткой логикой можно использовать как идеи классического синтеза конечных автоматов [13, 14], так и идеи реализации УА на счетчиках, распределителях импульсов и дешифрато­рах [16]. Выбор метода построения определяется вкусами разработ­чика.

Для построения управляющего автомата с жесткой логикой в виде конечного автомата следует получить граф переходов и выходов. Для этого необходимо построить граф-схему алгоритма. На схеме в опера­торах преобразования указываются только управляющие сигналы без перечисления выполняемых под их воздействием микроопераций; в опе­раторах перехода указываются только переменные условия перехода, а направления переходов отмечаются значением этой переменной - 0 или 1. Переход от граф-схемы алгоритма к графу переходов и выходов автомата осуществляется в соответствии с методикой, изложенной в [l5]. Он составляется как для автомата Мура, так и автомата Мили, после чего выбирается лучший автомат с меньшим числом состояний.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5076
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее