Методичні рекомендації для самостійної роботи студентів спеціальності 0501. 02 “Комп’ютерні системи та мережі” Зміст

Скачати 188.96 Kb.

Назва	Методичні рекомендації для самостійної роботи студентів спеціальності 0501. 02 “Комп’ютерні системи та мережі” Зміст
Дата	27.03.2013
Розмір	188.96 Kb.
Тип	Методичні рекомендації

bibl.com.ua > Інформатика > Методичні рекомендації

КОМП’ЮТЕРНА СХЕМОТЕХНІКА

Методичні рекомендації для самостійної роботи студентів спеціальності 6.0501.02 “Комп’ютерні системи та мережі”
Зміст

Вступ

Основні завдання самостійної роботи з дисципліни “Комп’ютерна схемотехніка”
Розподіл часу вивчення дисципліни
Планування самостійної роботи
Організація самостійної роботи
Приклади виконання практичних завдань самостійної роботи
Питання для контролю знань під час самостійної роботи

Список літературних джерел

Вступ

Основна мета цих методичних вказівок полягає у наданні допомоги студентам у засвоєнні матеріалу дисципліни “Комп’ютерна схемотехніка” під час самостійної роботи. Матеріал, наведений у посібнику, узгоджений з навчальним планом спеціальності 6.0501.02 “Комп’ютерні системи та мережі”, затвердженим Департаментом вищої освіти Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України та робочою навчальною програмою дисципліни, розробленою на кафедрі обчислювальної техніки та інформаційних технологій та затвердженою Вченою радою Миколаївського навчально-наукового інституту Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова. Тематику самостійної роботи з дисципліни та методичні вказівки до її виконання складено таким чином, що завдання до самостійного роботи розподілені рівномірно практично між усіма темами робочої навчальної програми. Самостійна робота передбачає вивчення теоретичного матеріалу та його закріплення виконанням практичних завдань. Література до самостійної роботи обиралася з літературних джерел робочої навчальної програми дисципліни за принципами наявності у бібліотечному фонді, вичерпності, ясності та стислості подання матеріалу.

1. Основні завдання самостійної роботи з дисципліни “Комп’ютерна схемотехніка”
Дисципліна “Комп’ютерна схемотехніка” є однією з найважливіших дисциплін циклу професійної та практичної підготовки навчального процесу спеціальності 6.0501.02 “Комп’ютерні системи та мережі”. З одного боку, вона пов’язана з попередніми курсами вивчення технічних засобів комп’ютерних систем та мереж, такими як “Архітектура комп’ютерів”, “Теорія електричних кіл”, “Прикладна теорія цифрових автоматів”, “Комп’ютерна електроніка”, “Мікропроцесорні системи”. З іншого боку, на її основі базуються такі дисципліни як “Комп’ютерні системи”, “Комп’ютерні мережі”, “Моделювання комп’ютерних систем”, “Тестування комп’ютерних засобів”. Тому “Комп’ютерна схемотехніка” є саме тою дисципліною, матеріал якої має підготувати студентів не тільки до розробки складних цифрових пристроїв, але і до насичення їх програмним забезпеченням, відповідним до їх устрою. Згідно з освітньо-кваліфікаційною програмою підготовки фахівців спеціальності 6.0501.02 “Комп’ютерні системи та мережї” в результаті вивчення дисципліни студент повинен вміти:

-розробляти функціональні і принципові схеми типових вузлів комп’ютера (регістри, лічильники, шифратори, дешифратори, мульти-плексори, суматори, компаратори та інші) у заданому елементному базисі, оптимізувати схемні та структурні рішення за наданою критеріальною сукупністю параметрів (складністю, швидкодією, надійністюі, відмовостійкістю, тощо);

-розробляти функціональні і принципові схеми пристроїв комп'ютера (управляючого, арифметичного, запам'ятовуючого, вводу-виводу даних, та інших), виконувати порівняльну оцінку різних структур пристроїв із врахуванням особливостей елементної бази та оптимізаційних вимог відповідно до заданих критеріїв ефективності;

-розробляти процесори (універсальні, функціонально-орієнтовані або спеціалізовані) із заданою системою команд, розподіляти обробку інформації в комп'ютерних пристроях на апаратних та мікропрограмних засобах, оптимізувати рішення відповідно до заданих критеріїв ефективності, враховувати вимоги етапу розробки архітектури комп’ютера.

Cкладовою частиною засвоєння цих знань разом з аудиторними заняттями є самостійна робота. Якість засвоєння матеріалу у великій мірі визначається саме самостійною роботою у позаурочний час. Самостійна робота з дисципліни передбачає опрацювання лекційного матеріалу за вказаними наприкінці посібника літературними джерелами. Розвинути практичні навички та закріпити теорію допомагає виконання практичних завдань самостійної роботи, що полягає у дослідженні роботи об’єктів, що вивчаються, під час моделювання їх роботи, або аналіз процесів передачі інформації при побудові діаграм.
2. Розподіл часу вивчення дисципліни
Навчальним планом спеціальності 6.0501.02 “Комп’ютерні системи та мережі” передбачається наступна структура розподілу часу для вивчення матеріалу з дисципліни “Комп’ютерна схемотехніка”.
Таблиця 1

Розподіл часу вивчення дисципліни “Комп’ютерна схемотехніка” (витяг з навчального плану)

Назва дисципліни	Форма контролю, семестр		Загальний обсяг годин	Обсяг аудиторних годин	Аудиторні заняття, годин		Самос-тійна робота, годин
	Іспит	Залік			Лекції	Лабора-торні роботи
Комп’ю-терна схемо-техніка	8	7	216	128	36 28	36 28	50 38

Таким чином, майже 40 відсотків часу вивчення дисципліни (88 годин) протягом двох семестрів відведено на самостійну роботу. Цей час розподілено між чотирма основними розділами дисципліни: Розділ 1. Функціональні елементи ЕОМ та їх застосування; Розділ 2. Вузли обчислювальних пристроїв; Розділ 3. Зовнішні інтерфейси ПЕОМ; Розділ 4. Особливості схемотехніки сучасних мікропроцесорних систем

Планування самостійної роботи
Рекомендоване планування часу самостійної роботи студентів над теоретичним та практичним матеріалом з дисципліни “Комп’ютерна схемотехніка” наведено у таблиці 2.

Таблиця 2

Рекомендований розподіл часу самостійної роботи для засвоєння теоретичних знань та практичних навичок з дисципліни “Комп’ютерна схемотехніка”

№ з/п	Тема самостійної роботи за навчальним планом	Літературні джерела для загального опрацювання теми	Практичне завдання для засвоєння матеріалу	Література до виконання практичного завдання	Час опрацю-вання мате-ріалу, годин
Розділ 1. Функціональні елементи ЕОМ та їх застосування
1	Основи теорії комп’ютерної схемотехніки. Лічильники імпульсів	[1], c.120-131 [10], c.83-102	Моделювання роботи лічильника в режимі дільника частоти	[2], c.174-178, 316-320, [10], c.83-87	4
2	Регістри	[1], c.111-119; [10], c.102-128	Моделювання роботи регістру зсуву з послідовним та паралельним введенням даних	[10], c.103-104	4
3	Мульти-плексори	[1], c.141-147; [10], c.140-150	Розробка та моделювання роботи мультиплексора. Нарощування розрядності мультиплексора	[10], c.140-150	4
4	Дешифратори та демультиплексори	[1], c.132-137; [10], c.129-136	Розробка та моделювання роботи дешифратора. Робота дешифратора у режимі демультиплексора	[7], с.135-143; [10], c.129-136	4
5	Шифратори	[1], c.138-141; [10], c.136-139	Розробка 4-розрядного шифратора та моделювання його роботи	[10], c.136-139	2
6	Суматори	[1], c.163-179; [10], c.150-159	Побудова повного суматора та моделювання його роботи. Розробка на основі схеми повного суматора 4-розрядного паралельного суматора	[10], c.150-159	4
7	Схеми перевірки на парність та непарність та їх застосування під час високошвидкісної передачі даних	[1], c.153-155; [10], c.171-173	Моделювання схеми перевірки цифрового кода на парність	[10], c.171-173	2
8	Схеми прискореного переносу	[10], c.176-179	Розробка та моделювання схеми прискореного переносу	[10], c.176-179	2
9	Цифрові компаратори	[1], c.148-153; [10], c.179-181	Моделювання чотирьохрозрядного цифрового компаратора сигналів	[10], c.179-181	4
Розділ 2. Вузли обчислювальних пристроїв
10	Арифметико-логічні пристрої ЕОМ та пристрої керування	[1], c.240-258; [10], c.83-87	Розробити 4-розрядний арифметико-логічний пристрій та виконати моделювання його роботи	[10], c.174-176	4
11	Процесори, класифікація, основні варіанти архітектури	[1], c.185-311, 261-303; [3], c.8-27	Навести характерні особливості традиційних архітектур процесорів: RISC-, CISC-, Принстон-ської, Гарвардської	[3], c.8-12	4
	Організація конвейерної обробки команд	[3], c.12-14	Скласти приклад 6-ступеневого конвейеру обробки команд.	[3], c.12-14	2
	Динамічна пам’ять ПЕОМ	[1], c.230-239; [2],c.327-370	Навести часову діаграму роботи чарунок динамічної пам’яті	[1], c.232-237; [2],c.337-349	4
12	Статична пам’ять ПЕОМ	[1], c.227-230; [2], c.371-381	Навести діаграму роботи статичної пам’яті	[10], c.163-165	4
13	Енергонезалеж-на пам’ять ПЕОМ	[1], c.214-222; [2], c.384-417	Охарактери-зувати типи енерго-незалежної пам’яті	[1], c.384-417	2
Розділ 3. Зовнішні інтерфейси ПЕОМ
14	Паралельний інтерфейс: паралельний порт	[1], c.359-396; [2], c.631-665 [7], с.13-25	Побудова схеми паралельного порту та моделювання його роботи	[7], с.113-122	4
15	Послідовний інтерфейс: послідовний порт	[2], c.666-697 [7],26-40; [9], c.132-152	Побудова блок-схеми USART. Діаграма передачі даних за протоколом RS-232	[7], с.123-131	4
16	Гральний порт	[2], c.698-699 [7], с.41-48	Побудова блок-схеми грального порту	[7], с.132-134	2
17	Шина розширення ISA	[2], c.419-421	Пояснити устрій шини та протокол обміну даних	[2], c.419-421	2
18	Послідовна шина USB	[2], c.708-723	Пояснити устрій шини та протокол обміну даних	[2], c.708-714	2
19	Інтерфейс I²C	[2], c.731-734, [7], с.143-147, [9], c.102-108	Пояснити устрій шини та протокол обміну даних	[2], c.731-734	4
Розділ 4. Особливості схемотехніки сучасних мікропроцесорних систем
20	32-розрядні сигнальні мікропроцесори компанії Analog Devices	[4], c.3-8, [5], c.10-14, [6], c.15-18	Навести архітектуру і характерис-тики сигнальних мікропро-цесорів	[5], c.12-13, [6], c.15-17	2
21	Склад та структурні схеми 8-роз-рядних однокристаль-них ЕОМ (мікроконтро-лерів) компанії Microchip	[9], c.9-30, 309-315, [11], c.7-51	Навести архітектуру і характеристики мікроконтро-лерів компанії Microchip	[9], c.18-29	4
22	Організація пам’яті мікроконтроле-рів компанії Microchip. Універсальні регістри та регістри спеціальних функцій	[3], c.426-436, [9], c.30-52, 56-61, [11], c.15-25	Cкласти таблицю призначення бітів регістрів спеціальних функцій мікроконт-ролерів	[9], c.30-52	4
23	Схемотехніка портів та периферійних пристроїв мікроконтро-лерів: таймерів, модулів АЦП, CCP, USART, USB, SSP	[9], c.71-75, 58-174, 78-85, 94-112, 132-145, 175-194	Навести блок-схеми портів та модулів периферійних пристроїв мікроконт-ролерів PIC16X7XX, написати фрагменти асемблерних програм для керування їх роботою	[9], c.97-98, 162,165-166, 169, 141,143, 179, 194-196, [11], c.30-32	6
24	Режими роботи процесора. Обробка переривань	[3] c.184-234	Розробити асемблерну програму обробки переривань мікроконт-ролера PIC16F84 за виводами RB3, RB4 порту В	[11], c.46-48, 237-240	4

Організація самостійної роботи

Вісімдесят вісім годин самостійної роботи, відведені на час вивчення дисципліни протягом двох семестрів, розподілені пропорційно до кількості тижнів навчання у семестрах (18 і 14). Тому у середньому на самостійну роботу з дисципліни припадає менше трьох годин на тиждень. Важливо, щоб цей час був використаний у режимі найвищої ефективності засвоєння матеріалу. У великій мірі цьому сприяє правильна організація самостійної роботи.

Для досягнення цього по-перше, - необхідно заздалегідь подбати про наявність літератури для самостійної роботи; по-друге, - лекційний матеріал має опрацьовуватися в день його подання в аудиторії або, у крайньому випадку, наступного дня;

по-третє, - бажано, щоб до практичних завдань з самостійної роботи студенти приступали до перед виконанням лабораторних робіт, що стосуються відповідного лекційного матеріалу. В такому разі з’ясовується більшість питань і підготовка до лабораторних робіт вимагає менше часу. Крім того з’являється додаткова можливість вирішити незрозумілі питання підчас занять. Практичні завдання з моделювання цифрових пристроїв рекомендовано виконувати із застосуванням програмного забезпечення, наприклад, Electronics Workbench. Результати практичної роботи необхідно ретельно реєструвати у вигляді схем, що моделюються, діаграм, стану сигналів на входах та виходах пристроїв, тощо. Проробка лекційного матеріалу занотовується у вигляді тез, виписок з підручників та монографій. Найбільш складні питання розтлумачуються повністю у письмовому вигляді або у вигляді електронного набору. Самостійна робота з теми завершується відповіддю на питання для контролю знань під час самостійної роботи (розділ 6). У подальшому весь матеріал, напрацьований під час самостійної роботи, використовується для підготовки до захисту звітів з лабораторних робіт, заліку або іспиту з дисципліни.

Приклади виконання практичних завдань самостійної роботи

Практичне завдання для засвоєння матеріалу: виконати моделювання роботи дешифратора

Дешифратори - мікросхеми середнього ступеня інтеграції, призначені для перетворення двійкового коду в напругу логічного рівня, що з'являється в тому вихідному проводі, десятковий номер якого відповідає двійковому коду. Наприклад, вхідний код 1001 має зробити активним провід з номером 9. У всіх інших проводах дешифратора сигнали повинні мати протилежний логічний рівень.

Дешифратори можуть розрізнятися за ємністю, за кількістю каналів, а також за форматом вхідного коду (двійковий або двійково-десятковий). Часто дешифратори можна застосовувати як мультиплексори.

Мікросхема КХХХИДЗ – дешифратор, що дозволяє перетворити чотирьохрозрядний код, що надійшов на входи А0 - АЗ у напругу низького логічного рівня, яка з'являється на одному із шістнадцяти виходів 0 - 15. Дешифратор має два входи дозволу дешифрації

та

. Ці входи можна використовувати як логічні, коли дешифратор ИДЗ слугує як демультиплексор даних. Тоді входи А0 - АЗ використовуються як адресні, щоб спрямувати потік даних, прийнятих входами

та

, на один з виходів 0 - 15. На другий, невикористаний у цьому включенні вхід

, слід подати напругу низького рівня. На входи

та

подаються сигнали дозволу виходів, щоб усунути поточні викиди, якими супроводжується дешифрація кодів, що з'являються з деякою розбіжністю (наприклад, що надходять від лічильника пульсацій). Щоб дозволити проходження даних на виходи, на входи Е0# і Е1# варто подати напругу низького рівня. Ці входи необхідні також при нарощуванні числа розрядів коду дешифрації. Коли на входах Е0# та Е1# присутня напруга високого рівня, на виходах 0 - 15 теж з'являються високі рівні напруги. Дешифратор КХХХИДЗ споживає струм 56 мА (а уваріанті 74LS154 -14 мА). Час затримки поширення сигналу для контура вхід А - вихід складає 36 нс; для контура вхід Е - вихід -30 нс.

Результати моделювання дешифратора КХХХИДЗ з використанням програмного забезпечення Electronics Workbench наведено на рис. 1. Необхідний код на адресні входи дешифратора подається за допомогою генератора слів. При поданні на його адресні входи кода 1000 ініціалізованим (з сигналом високого рівня) стає вихід 8.

Рис. 1. Результати моделювання дешифратора

Питання для контролю знань під час самостійної роботи

Лічильники: типи, принцип дії, схеми, призначення та застосування.
Мультиплексори: типи, принцип дії, схеми, призначення та застосування.
Регістри: типи, принцип дії, схеми, призначення та застосування.
Дешифратори і демультиплексори: типи, принцип дії, схеми, призначення та застосування.
Шифратори: типи, принцип дії, схеми, призначення та застосування.
Суматори.
Схеми прискореного переносу.
Схеми перевірки коду на парність та непарність.
Арифметико-логічні пристрої.
Цифрові компаратори.
Процесори персональних комп’ютерів. Функціональні компоненти. Структура.
RISC-архітектура мікропроцесорів.
СISC-архітектура мікропроцесорів.
Принстонська архітектура мікропроцесорів.
Гарвардська архітектура мікропроцесорів.
Динамічна пам’ять комп’ютерних засобів.
Статична пам’ять комп’ютерних засобів.
Flash- пам’ять.
Інші види енергонезалежної пам’яті.
Принципи конвеєрної обробки команд у мікропроцесорах.
Сигнальні мікропроцесори на прикладі сучасних мікропроцесорів компанії Analog Devices. Загальний огляд. Переваги над логічними матрицями. Застосування.
Мікропроцесори TigerSharc. Архітектура, можливості обміну інформацією з зовнішніми пристроями.
Мікропроцесори Sharc. Архітектура, можливості обміну інформацією з зовнішніми пристроями.
Мікропроцесори Blackfin. Архітектура, можливості обміну інформацією з зовнішніми пристроями.
Особливості будови та архітектури мікроконтролерів (на приксладі PIC- мікроконтролерів компанії Microchip).
Розробка електронних схем керування об’єктами на основі мікроконтролерів.
Периферійні пристрої мікроконтролерів.
Широтно-імпульсна модуляція та використання мікроконтролерів для керування стабілізаторами напруги комп’ютерних пристроїв.
Переривання, види переривань. Програмування переривань.

30) Макроси та їх застосування при написанні програм..

31) Паралельний порт. Розніми. Логічна структура порту.

32) Паралельний порт. Схема електрична принципова.

33) Послідовний порт, розніми та інтерфейс RS-232. Послідовна передача даних.

34) Універсальний асинхронний приймач-передавач (USART). Внутрішня блок-схема.. Логічна структура послідовного порту.

35) Багатоканальні мікросхеми для реалізації функцій керування зовнішніми об’єктами.

36) Експериментальна плата послідовного порту.

37) Експериментальна плата паралельного порту.

38) Розширення можливостей паралельного порту за допомогою мікросхем з малим ступенем інтеграції.

39) Розширення можливостей паралельного порту за допомогою мікросхем середньої інтеграції.

40) Паралельно-послідовні перетворювачі (реєстри зсуву).

41) Захист цифрових ліній. Оптопари.

42) Паралельно-послідовні перетворювачі (реєстри зсуву).

43) Аналого-цифрові перетворювачі паралельної дії.

44) Аналого-цифрові перетворювачі послідовної дії

45) Перетворювачі логічних рівней RS-232/ ТТЛ на дискретних елементах.

46) Перетворення логічних рівней RS-232/ ТТЛ інтегральними мікросхемами (MAX232, MAX238).
Список літературних джерел

Бабич М.П., Жуков І.А. Комп’ютерна схемотехніка. – К.: МК-Прес. – 2004. – 412 с.
Гук М. Аппаратные средства IBM PC. - СПб: Питер. – 1998. – 815 с.
Микропроцессорные системы / Под общей редакцией Д.В. Пузанкова. – СПб: Политехника. – 2002. – 935 с.
Охрименко В. Перспективные сигнальные процессоры фирмы Analog Devices // Электронные компоненты и системы. – 2004, №3. – С. 3 – 8.
Охрименко В. TigerSharc – сигнальные процессоры для мультипроцессорных систем // Там же. – С. 10 – 14.
Охрименко В. Сигнальные процессоры семейства Sharc // Там же. – С. 15 – 18.
Пей Ан Сопряжение ПК с внешними устройствами
Применение интегральных схем. Практическое руководство. Т.2. /Под редакцией А. Уильямса. – М.: Мир. – 1987. –413 с.
Ульрих В.А. Микроконтроллеры PIC16X7XX. – СПб: Наука и техника. – 2002. – 319 с.
Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. – Челябинск: Металлургия. – 1988. – 345 с.
Яценков В.С. Микроконтроллеры Microchip. – М.: Горячая линия – Телеком. – 2002.– 294с.

Схожі:

Укладач В.І. Передерій, к т. н., доцент Методичні вказівки до самостійної роботи студентів при вивченні дисципліни “ Комп’ютерні системи ”. Призначені для студентів усіх...	Методичні рекомендації до виконання курсової роботи для студентів... Методичні рекомендації до виконання курсової роботи для студентів напрямку підготовки «комп’ютерні науки» освітньо-кваліфікаційного...
Для підключення до мережі комп’ютери повинні мати Локальні комп’ютерні мережі Комп’ютерні мережі. Однорангові мережі та мережі з виділеним сервером. Принципи роботи в локальних комп’ютерних...	Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до... Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Комп’ютерні мережі» для студентів спеціальності...
МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ для самостійної та індивідуальної роботи з... «Психологія та конфліктологія» для студентів галузі знань (0501) «Економіка і підприємництво», спеціальності 050105 «Банківська справа»,...	МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ СТУДЕНТІВ економічних спеціальностей Методичні рекомендації для самостійної роботи студентів економічних спеціальностей денної форми навчання з дисципліни «Місцеві фінанси»....
Методичні рекомендації до самостійної роботи студентів із дисциплін... Методичні рекомендації до самостійної роботи студентів із дисциплін „Право інтелектуальної власності”, „Інтелектуальна власність”...	МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ДО СЕМІНАРСЬКИХ Й ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ ТА САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ СТУДЕНТІВ Методичні рекомендації до семінарських й практичних занять та самостійної роботи студентів з дисципліни „Адміністративний процес”....
Методичні рекомендації до самостійної роботи студентів заочної форми навчання Створення та обробка даних на ПЕОМ: методичні рекомендації до самостійної роботи студентів заочної форми навчання / Укл. В. П. Ярцев...	МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ до організації самостійної роботи студентів денної форми навчання Економічний аналіз. Методичні рекомендації до організації самостійної роботи студентів денної форми навчання, освітньо-кваліфікаційний...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання