REA701 Iegulto sistēmu arhitektūra

Kods REA701
Nosaukums Iegulto sistēmu arhitektūra
Statuss Obligātais/Ierobežotās izvēles; Brīvās izvēles
Līmenis un tips Pamatstudiju, Akadēmiskais
Tematiskā joma Elektronika un telekomunikācijas
Struktūrvienība Datorzinātnes, informācijas tehnoloģijas un enerģētikas fakultāte
Mācībspēks Dmitrijs Pikuļins, Andris Igaunis
Kredītpunkti 3.0 (4.5 ECTS)
Daļas 1
Anotācija Studenti apgūst mikroprocesoru un mikrokontrolleru uzbūvi un darbības mehānismus no lauktranzistoriem līdz instrukciju izpildei. Priekšmeta gaitā studentiem ir iespēja izstrādāt un iedarbināt savu mikroprocesoru simulāciju vidē, kā arī iepazīties ar tirgū pieejamiem mikrokontrolleriem un tos iekļaut elektriskajās shēmās. .
Studiju kursa saturs
Saturs Pilna un nepilna laika klātienes studijas Nepilna laika neklātienes studijas
Kontaktstundas Patstāvīgais darbs Kontaktstundas Patstāvīgais darbs
Ievads. Mikrokontrolleru attīstības tendences un pielietojumi. MOSFET uzbūve. NOT, NAND un NOR slēgums. Signāla izplatīšanās ātrums un aizture. 1 0 0 0
PN: Loģiskie slēgumi ar vairāk kā diviem ieejas signāliem. Dažādu loģisko darbību realizācija ar MOSFET slēgumiem. 2 0 0 0
Binārie skaitļi un darbības ar tiem. 1 0 0 0
PN: Aritmētisko darbību realizēšana ar loģiskajiem elementiem. Rezultāta stabilizācijas laiks. Izmantoto tranzistoru skaits. Darbību mērogošana. Loģisko shēmu simulācijas programma Logisim. 2 0 0 0
Negatīvie binārie skaitļi. Skaitļa papildkods. Aritmētiskās darbības ar skaitļiem papildkodā. Pārpildes karodziņš. 1 0 0 0
PN: Skaitļa papildkoda iegūšana ar loģiskajiem elementiem. Negatīvu skaitļu saskaitīšanas realizācija un pārpildes konstatēšana ar loģiskajiem elementiem. Darbības izpildes laiks. 2 0 0 0
Bināro skaitļu reizināšanas algoritmi. Rezultāta garums. Negatīvu un pozitīvu bināro skaitļu reizināšana, zīmes noteikšana. 1 0 0 0
PN: Reizinātāja izveide no loģiskajiem elementiem. Darbības izpildes laiks. 2 0 0 0
Citas binārās darbības. Multipleksors. Procesora kodols – aritmētiskais/loģiskais bloks. Darbību karodziņi. 1 0 0 0
PN: Skaitļu loģiskās darbības AND, OR, NOT, XOR, LSL, LSR, ASR, ROL, ROR, un to realizācija ar MOSFET. Darbību izpildes laiks. 2 0 0 0
CPU reģistri un to pieslēgšana aritmētiskā/loģiskā bloka ieejām un izejai. Instrukciju dešifrators. Instrukciju kopa. 1 0 0 0
PN: Procesora reģistru izveide. Aritmētiskā/loģiskā bloka izveide. Instrukciju dešifratora izveide. 2 0 0 0
Datoru un mikrokontrolleru atmiņas veidi. FLASH, SRAM, EEPROM, u.c. Atmiņas adresācija, vārda platums. Fon Neimana un Harvardas arhitektūra. 1 0 0 0
PN: SRAM atmiņas izveide no loģiskajiem elementiem. Programmas skaitītāja pieslēgšana atmiņai. 2 0 0 0
Procesora taktēšana. Programmas instrukciju secīga izpilde. Programmas skaitītāja vērtības maiņa atkarībā no karodziņiem. 1 0 0 0
PN: Taktēšanas signāla ceļš procesorā. Izveidotā procesora programmēšana un vienkāršas programmas izpilde. 2 0 0 0
Asamblers un tā tiešā saistība ar mašīnkodu. Translators. Asamblera koda pieraksts. Operandi un operatori. 1 0 0 0
PN: Iepazīšanās ar reāla procesora instrukciju kopu. Vienkāršas programmas uzrakstīšana asamblerā, translēšana un iegūtā binārā koda salīdzināšana ar asamblera kodu. 2 0 0 0
Steks un tā nepieciešamība. Steka pārpilde. 1 0 0 0
PN: Programmas strukturēšana funkcijās. Funkciju parametru nodošana un vērtības atgriešana. Vienkāršas funkcijas izveide un vairākkārtīga izsaukšana programmā. 2 0 0 0
Perifērijas. Procesora piesaiste ārējiem blokiem un to vadība. GPIO. 1 0 0 0
PN: Mikrokontrollera elektrisko izvadu uzbūve, darbības režīmi un vadība no programmas. 2 0 0 0
Pārtraukumi un to izpildes mehānisms procesorā. Izpildes ātrums. Pārtraukumu avoti. 1 0 0 0
PN: Mikrokontrollera kods ar pārtraukuma funkciju. Pārtraukuma funkcijas pointeris. 2 0 0 0
Tameris mikrokontrollerī. Uzbūve, darbības režīmi, enerģijas patēriņš. Taktēšanas signāla ceļš uz perifērijām. 1 0 0 0
PN: Impulsa platuma modulācija un laika mērīšana. 2 0 0 0
Enerģijas taupības režīmi mikrokontrolleros 2 0 0 0
Moderno arhitektūru pārskats un salīdzinājums (ARM Cortex, x86, 8051, Intel 64). 1 0 0 0
PN: Patstāvīgais projekts. 6 0 0 0
Kopā: 48 0 0 0
Mērķis un uzdevumi, izteikti
kompetencēs un prasmēs
Kursa mērķis ir apgūt skaitļošanas ierīču uzbūvi, iegūt izpratni par skaitļošanas iekārtu darbību un to programmēšanu no elektronikas skatupunkta. Sagatavot studentus darbam ar mikrokontrolleriem, sniegt dziļu izpratni par to iespējām un ierobežojumiem. Iegūtās zināšanas būs noderīgas arī, mācoties FPGA programmēšanu.
Sasniedzamie studiju
rezultāti un to vērtēšana
Izprot mūsdienu procesoru uzbūvi un darbību. - Sekmīgi nokārtoti teorijas kontroldarbi.
Spēj patstāvīgi izveidot skaitļošanas ierīci no loģiskajiem elementiem. - Sekmīgi izpildīti un aizstāvēti laboratorijas darbi.
Izprot programmas izpildi procesorā. - Sekmīgi izpildīti laboratorijas darbi.
Spēj izstrādāt iekārtu ar mikrokontrolleri un saprogrammēt to. - Sekmīgi izstrādāts un aizstāvēts projekts.
Priekšzināšanas MOSFET darbības principi
Studiju kursa plānojums
Daļa KP EKPS Stundas nedēļā Pārbaudījumi Pārbaudījumi (brīvai izvēlei)
Lekcijas Prakt. d. Lab. Ieskaite Eksāmens Darbs Ieskaite Eksāmens Darbs
1 3.0 4.5 1.0 2.0 0.0 * *

Pieteikties uz šo kursu

[Kursa apraksts PDF formātā]