Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Семен Ильич полюбил эту квартиру сорок лет назад. Тогда он был просто красивым Семеном, выпускником театрального училища, жил в общежитии и встречалс...полностью>>
'Конкурс'
Развитие культуры толерантности через утверждения ценностей человеческого достоинства и неприкосновенности личности каждого ребёнка на основе лучших ...полностью>>
'Сочинение'
29 апреля 1945 года в Ницце проходил литературный вечер в среде русских эмигрантов: праздновали 75-летие И.Бунина. Молодой упругой походкой поднялся ...полностью>>
'Программа дисциплины'
Целями дисциплины «Шихтовые и вспомогательные материалы» состоит в обучении студентов научным основам выбора шихтовых и вспомогательных материалов дл...полностью>>

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Микропроцессорная техника в оптических телекоммуникационных системах» Для специальности 210401 «физика и техника оптической связи»

Главная > Учебно-методический комплекс
Сохрани ссылку в одной из сетей:

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кубанский государственный университет»

Кафедра оптоэлектроники

Учебно-методический комплекс

по дисциплине

«Микропроцессорная техника в оптических телекоммуникационных системах»

Для специальности 210401 – «физика и техника оптической связи»

Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры от «___» _____________ 2010 г.

1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Учебная дисциплина «Микропроцессорная техника в оптических телекоммуникационных системах» ставит своей целью изучение, и применение: мик­ропроцессорной техники, специализированных микропро­цессоров - сетевых процессоров, процессоров ввода/вывода, процессоров циф­ровой обработки сигналов; особенностей телекоммуникационного программного обеспечения различного назначения в средствах связи.

Основные задачи дисциплины:

Ознакомить студентов с архитектурой и основными техническими характеристиками микро­процессоров различных типов; организации ввода-вывода в них(программное управление вводом- выводом, каналы прямого доступа в память; назначение и виды прерываний); многопроцессорные системы (архитектура, способы связи); с основными требованиями комплектования, программным обеспечением, операционными системами реального времени; управляющими комплексами узлов коммутации. А так же с современными тенденциями раз­вития микропроцессорной техники и программного обеспечения. А также, систематизировать полученные знания касающейся разработки архитектуры микропроцессоров и про­граммного обеспечения, особенностей применения микропроцессор­ной техники и программного обеспечения в средствах связи.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

  • ориентироваться в информации по технике микропроцессорных средств, архитектуре и способам построения современных микропроцессоров.

  • знать классификацию, построения и особенностей применения телекоммуникационного программного обеспечения различного назначения.

  • знать основу работы операционных системы реального времени.

  • знать общие особенности по архитек­туре, характеристикам и способам применения специализированных микропро­цессоров - сетевых процессоров, процессоров ввода/вывода, процессоров циф­ровой обработки сигналов.

  • разбираться в схемотехнических решениях интерфейсных плат и практически освоить основы их разработки

  • владеть навыками программирования микроконтроллерных сборок для передачи и приёма информации через основные интерфейсы ввода/вывода.

2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1 ТЕМЫ ЛЕКЦИОННЫХ И СЕМЕНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ

Раздел 1. Микропроцессорные системы. Базовые понятия и определения. Архитектура микропроцессора. Микропроцессоры с RISC – архитектурой: общие принципы построения, берклийская архитектура, станфордская архитектура. CISC микропроцессоры. Классификация микропроцессоров (по назначению, виду обрабатываемых входных сигналов, по количеству выполняемых программ). Состав и функциональная архитектура управляющих комплексов. Использование микропроцессоров в средствах связи. Алгоритм работы процессора. Организация виртуальной памяти. Назначение и организация кэш-памяти. Управление вводом-выводом, прямой доступ к памяти.

Раздел 2. Программное обеспечение средств связи. Состав и функции программного обеспечения средств связи. Функции, назначение, классификация операционных систем. Назначение и виды прерываний. Операционные системы реального времени. Состав, структура и функционирование ОС РВ QNX. Применение ОС РВ в системе управления сетями связи.

Раздел 3. Специализированные процессоры в средствах связи: классификация; процессоры для встраиваемых систем (модульный принцип структурной реализации разъяснить на основе типовой структурной схемы); Процессоры цифровой обработки сигналов. Процессоры сетевой интерфейсной карты (структурная схема мультиплексора E2 на базе микросхем Intel к примеру LXT6234); Процессоры ввода-вывода. Мультиплексоры и трансиверы в оптических средствах связи (структурная схема мультиплексора SDH на базе микросхем Intel к примеру LXT6251A, LXT344, LXT6155, LXT6051, LXT6282 на плате 21E1). Элементы оптических линейных трактов: передатчики, приёмники, выделители тактовой частоты. Оптический интерфейс стационарного комплекта и регенератора потока E1. Синхронные мультиплексоры SDH – оптические интерфейсы. Обзор интерфейсов и интерфейсных плат, состав роутеров, стационарного оборудования и трансиверов (вид изнутри). Подробный разбор IP113ALF –медиаконвертер 10/100 Base – Tx/Fx и IP175A LF.

Раздел 4. Введение в устройство микроконтроллеров AVR, компиляторов и средств разработки (HiAsm и CvAVR) на примере разработки программы управления на ATiny2312 и АTmega168u. Архитектура однокристальных микропроцессоров с RISC архитектурой фирмы AVR: процессор, память, обработка прерываний, спящий режим процессора, таймеры.счётчики, сторожевой таймер, UART и USART, SPI интерфейс, TWSI (I2C) интерфейс, периферия. Язык Си и директивы препроцессора, подробная работа в CvAVR. Организация обмена данными по интерфейсам UART, SPI и I2C для контроллеров AVR в программе CvAVR. Подключение через интернет интерфейс ENC28J60 (разбор схемы и программы управления через UDP и TCP) устройств при помощи микроконтроллеров AVR.

Раздел 5. Тенденции развития микропроцессоров. Развитие технологий производства микропроцессоров. Конвейерная обработка данных. Суперскалярная архитектура микропроцессора. Технологии оптимизации вычислений и встроенного энергосбережения. Многопоточная обработка данных и многоядерные процессоры. Микропроцессоры нетрадиционных архитектур: ассоциотивные, матричные, ДНК, клеточные, коммуникационные, процессоры баз данных, потоковые процессоры, процессоры с многозадачной (нечеткой) логикой, сигнальные процессоры, оптические (с подробными примерами), нейронные (с подробными примерами).

2.2 ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ

1

4

Знакомство с языками программирования микропроцессоров

2

4

Программирование микроконтроллера, среда программирования CvAVR, микроконтроллер ATiny2312, изучаемые интерфейсы UART и USART, SPI

3

4

Программирование микроконтроллеров: среда программирования CvAVR, разработка программного отклика в среде HiAsm, микроконтроллер АTmega168u интерфейсы UART, SPI и I2C, изучаемый интерфейс ENC28J60 поднимаем программно TCP/IP стек протоколов

4

3

Изучение IP113ALF –медиаконвертер 10/100 Base – Tx/Fx и IP175A LF

3 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ПО РАЗДЕЛАМ И ВИДАМ ЗАНЯТИЙ

Раздел дисциплины

Лекции

Семинарские занятия

Лаборат.занятия

Самост.

работа студента

Всего

Раздел 1

Раздел 2

Раздел 3

Раздел 4

Раздел 5

Итого

4 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Наборы разработанных программируемых модулей для практического изучения работы микропроцессоров в средствах связи.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная литература

  1. Гребешков А.Ю. Микропроцессорные системы и программное обеспечение в средствах связи: Учебное пособие. - Самара: ПГУТИ, 2009. - 298 с. (Российское образование федеральный портал) /window/library?p_rid=69638

  2. Никульский И.Е. Оптические интерфейсы цифровых коммутационных станций и сети доступа Техносфера 2006, 256c.

  3. Костров Б.В., Ручкин В.Н. Микропроцессорные системы и микро­контроллеры .- М.: «ТехБук», 2007. - 320 с.

  4. Цифровые системы коммутации для ГТС/Под ред. В.Г Карташев-ского и А.В. Рослякова. - М.: Эко-Трендз, 2008. - 352с: ил.

  5. Шпак Ю.А. Программирование на языке С для AVR и PIC микроконтроллеров. МК-Пресс, Киев, 2006, 400с.

  6. Лебедев М. Б. Code Vision AVR. Пособие для начинающих Додэка XXI 2008, 592 c.

Дополнительная литература

  1. Network Infrastructure and Architecture : Designing High-Availability Networks. / Krzysztof Iniewski, Carl McCrosky, Daniel Minoli / 544 pages May 2008

  2. Болл Стюарт Р. Аналоговые интерфейсы микроконтроллеров Додэка XXI, 2007,362с.

  3. Datasheet на приведённые в программе микрочипы и микрочипы используемые в лабораторных работах.

  4. А. Лапин Интерфейсы. Выбор и реализация Техносфера 2005 г. 168с.

  5. Корнев, Киселев Современные микропроцессоры БВХ –Питербург 2003г. 448с.

  6. Smith Steven W. The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing. Режим доступа [].

  7. Ушаков И.А. Курс теории надежности систем: учеб. пособие для вузов. - М.: Дрофа, 2008. - 239с

  8. Брэй Б. Микропроцессоры Intel, Архитектура, программирование и интерфейсы. Спб. БХВ. Петербург 2005г.

4 МИНИМУМ НЕОБХОДИМЫЙ НА ЗАЧЕТ

Зачет устный. Для получения зачёта, необходимо ориентироваться в теме зная ответы на следующие вопросы:

  1. Опишите основные особенности конвейерной обработки данных. Может ли у процессора быть несколько конвейеров?

  2. Почему суперскалярная архитектура процессора в последнее вре­мя получает широкое распространение и применение?

  3. В чём заключается сущность закона Амдала?

  4. Почему в современных процессорах повышенное внимание уделя­ется вопросам энергоэффективности ?

  5. Для чего в современных процессорах применяется функция пред­сказания переходов?

  6. Что такое «спекулятивное» предсказание переходов?

  7. Укажите достоинства и недостатки многоядерных процессоров. В чём особенность архитектуры многоядерных процессоров?

  8. Какие функции реализуют сетевые процессоры? В чём особенность архитектуры сетевых процессоров? Требуется ли для сетевых процессоров внешнее управляющее уст­ройство?

  9. В чём особенность супергарвардской архитектуры процессоров циф­ровой обработки сигналов?

  10. Для чего в ПЦОС используются регистры-аккумуляторы повышен­ной разрядности?

  11. В чём заключается эффективность применения теневых регистров в ПЦОС?

  12. Почему в ПЦОС некоторые вычисления поддерживаются аппаратно? Чем обусловлено наличие в ПЦОС кругового буфера?

  13. Перечислите функции сетевого адаптера в средствах связи и ПЭВМ.

  14. Для чего процессор ввода-вывода поддерживает режим DMA? Для чего применяется режим прямого доступа к памяти DMA?

  15. Для решения каких задач применяется внутреннее программное обеспечение?

  16. Почему программа обработки вызовов работает в реальном време­ни?

  17. Какие функции выполняет ядро (kernel) операционной системы?

  18. Чем отличаются уровни инициализации управляющих устройств при восстановлении работоспособности средств связи?

  19. Для решения каких задач применяются операционные системы «жё­сткого реального времени»?

  20. Как осуществляется обмен сообщениями между внешними процес­сами ОС РВ по отношению к ядру ОС?

  21. За счёт чего достигает относительно малый размер (в байтах) ядра ОСРВ?

  22. Что такое «симметричная многопроцессорная структура», для че­го она используется?

  23. Для чего используется система прерываний? Что такое операция «ввод-вывод»?

  24. Для чего используется регистр выходных данных? Можно ли регистр выходных данных объединить с регистром входных данных?

  25. Какие существуют режимы ввода-вывода?

  26. Дайте определение понятию «архитектура процессора». В чём особенность архитектуры фон Неймана ? В чём достоинства и недостатки гарвардской архитектуры?

  27. Где применяется гарвардская архитектура ? Какие процессоры (общего назначения или специализированные) используются в составе центрального управляющего устройства?

  28. Для выполнения каких функций используются процессоры сетевой интерфейсной карты?

  29. Где хранится адрес/номер следующей команды для выполнения процессором ?

  30. С какой целью используется виртуальная память? С помощью какого компонента виртуальные адреса пересчитываются в физические?

  31. Какие существуют способы организации кэш-памяти?

  32. Какой способ адресации применяется для максимального быстро­го времени поиска операнда?

  33. В чём достоинства и недостатки прямой адресации? Какой способ адресации целесообразно применить в массивах данных?

Учебно-методический комплекс разработал:

Левченко А. С., канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры оптоэлектроники ФТФ КубГУ.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Омгту авиационные двигатели и энергетические установки Омгту

    Документ
    ОмГТУ, СибАДИ Автоматизированные системы обработки информации и управления ОмГТУ Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте ОмГУПС Агроинженерия ОмГАУ, ТФ ОмГАУ Агрономия ОмГАУ,

Другие похожие документы..