Detail předmětu

Mikroprocesory

FEKT-KMICAk. rok: 2010/2011

Von Neumanova a harwardská koncepce počítače. Princip činnosti mikroprocesoru. Přesahování a řetězení. Superskalární architektura. Procesory CISC a RISC.
Mikrokontrolery fy Motorola řady HCS12: Programátorský model. Adresovací módy. Instrukční soubor. Periferie: A/D převodník, časovací subsystém, SPI, SCI. Připojování vnějších prvků k mikrokontroleru jako paměti, A/D a DA převodníky, displeje, klávesnice.
Mikroprocesor Intel Pentium: Segmentace. Stránkování. Programátorský model. Adresovací módy. Reálný a chráněný režim. Virtuální adresování. Ochrana paměti. Brány. Přepínání procesů. Stránkovací jednotka. Přerušení.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

Ing. Pavel Kučera, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a měřicí techniky (UAMT)

Výsledky učení předmětu

Studenti jsou schopni navrhovat mikroprocesorové systémy, spojovat je s okolím a vytvářet pro tyto systémy softwarové vybavení.

Prerekvizity

Základní znalost programování v jazyce C.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Požadavky pro zápočet: Absolvování všech cvičení, odevzdání zadaných úloh během cvičení. Výsledné hodnocení: 35b. ze cvičení 65b. ze závěrečné písemné zkoušky.

Osnovy výuky

Von Neumanova a harwardská koncepce počítače. Princip činnosti mikroprocesoru. Přesahování a řetězení. Superskalární architektura. Procesory CISC a RISC.
Mikrokontrolery fy Motorola řady HCS12: Programátorský model. Adresovací módy. Instrukční soubor. Periferie: A/D převodník, časovací subsystém, SPI, SCI. Připojování vnějších prvků k mikrokontroleru jako paměti, A/D a DA převodníky, displeje, klávesnice.
Mikroprocesor Intel Pentium: Segmentace. Stránkování. Programátorský model. Adresovací módy. Reálný a chráněný režim. Virtuální adresování. Ochrana paměti. Brány. Přepínání procesů. Stránkovací jednotka. Přerušení.

Učební cíle

Seznámit posluchače s principy mikroprocesorů a mikrokontrolerů, základy tvorby softwarového vybavení a návhrhu mikroprocesorových systémů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-BK bakalářský

    obor BK-AMT , 2 ročník, letní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Pavel Kučera, Ph.D.

Osnova

Von Neumanova a harwardská koncepce počítače. Mikroprocesor, mikropočítač, kalkulátor, mikrokontroler, signálový procesor. Princip činnosti mikroprocesoru.
Hodinový cyklus, fáze, strojový cyklus a instrukční cyklus. Přesahování (overlapping), řetězení (pipelining), problémy při zřetězení instrukcí.
Mikrokontroléry Motorola řady HCS12: Programátorský model registry ALU. Adresovací módy. Instrukční soubor.
HCS12: Operační módy. Porty, jednotka MEBI, funkce Key Wake up, jednotka PIM. Paměťová mapa. A/D převodník.
HCS12: Časovací subsystém: funkce input capture, funkce output compare, čítač/časovač, zdroj reálného času RTI.
HCS12: Sériový asynchronní komunikační kanál SCI. Sériový synchronní komunikační kanál SPI. Přerušovací systém. Watchdog COP. Úsporné režimy WAIT a STOP.
HCS12: Připojování vnějších prvků k mikrokontroleru jako paměti, A/D a DA převodníky, displeje, klávesnice.
Architektura procesorů I386 (IA32): Programátorský model registry ALU. Adresovací módy. Adresování paměti a I/O zařízení. Přerušení v reálném režimu.
I386 chráněný režim: Procesy a úrovně oprávnění. Lokální a globální adresový prostor tabulky GDT a LDT, logická adresa, lineární adresa, popisovače segmentů. Zpřístupnění datového segmentu.
I386 chráněný režim: Předání řízení do instrukčního segmentu, brány. Přepínání procesů. Přerušení v chráněném režimu. Provádění I/O operací v chráněném režimu. Transformace lineární adresy na fyzickou. Stránkovací jednotka.
Architektura procesoru Intel pentium P6. Embedded systémy.

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Pavel Kučera, Ph.D.

Osnova

Organizační záležitosti.
Číselné soustavy, převody mezi dekadickou, binární a hexadecimální číselnou soustavou. Zlomková reprezentace. Sečítání a odečítání binárních čísel, první a druhý doplněk.
Násobení a dělení binárních čísel. Vyjádření čísel s pohyblivou řádovou čárkou dle standardu IEEE-754.
Jazyk symbolických adres pro HCS12. Program v jazyce symbolických adres HCS12 pro součet a rozdíl dvou 16-ti a 32-ti bitových čísel.
Program v jazyce symbolických adres HCS12 pro násobení dvou 16-ti bitových čísel pomocí posuvů.
Program v jazyce symbolických adres HCS12 pro násobení dvou 16-ti bitových čísel pomocí instrukce MUL.
Program v jazyce symbolických adres M68HC12, demonstrující použití A/D převodníku.
Použití jazyka C pro programování mirokontrolerů. Přepsání programu, demonstrujícího použití A/D převodníku, z jazyka symbolických adres do jazyka C.
Program v jazyce C, demonstrující využití funkce Output Compare časovacího systému M68HC12 pro generování impulsů délky cca 1s.
Program v jazyce C, demonstrující využití funkce Input Capture časovacího systému M68HC12 pro měření časového intervalu.
Program v jazyce C, demonstrující využití funkce RTI u M68HC12.
Program v jazyce C, demonstrující využití funkce SCI u M68HC12 pro přenos dat do PC.
Zápočet.