KARTA PRZEDMIOTU

(1)

Z1-PU7 WYDANIE N1 Strona 1 z 1

(pieczęć wydziału) KARTA PRZEDMIOTU

1. Nazwa przedmiotu: MIKROPROCESORY 2. Kod przedmiotu: UP

3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2011/2012 4. Forma kształcenia: studia pierwszego stopnia

5. Forma studiów: studia stacjonarne¹

6. Kierunek studiów: ELEKTRONIKA I TELEKOMUNIKACJA (AEiI) 7. Profil studiów: ogólnoakademicki¹

8. Specjalność: wszystkie dla EiT 9. Semestr: 5, 6

10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Elektroniki, RAu3 11. Prowadzący przedmiot: dr inż. Adam Milik

12. Przynależność do grupy przedmiotów: przedmioty wariantowe 13. Status przedmiotu: obowiązkowy (jeden z dwóch do wyboru) 14. Język prowadzenia zajęć: angielski

15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne:

Algebra, Podstawy Techniki Cyfrowej (PTC), Projektowanie Urządzeń Cyfrowych (PUC), Podstawy Programowania Komputerów (PPK)

16. Cel przedmiotu:

Celem przedmiotu jest zapoznanie słuchaczy z podstawami konstrukcji systemów mikroprocesorowych:

współpracą mikroprocesora z pamięcią operacyjną oraz zasadami wykonywania operacji wejścia/wyjścia (równoległego i szeregowego. Przedmiot stanowi kontynuację przedmiotu „Podstawy Techniki Mikroprocesorowej”.

17. Efekty kształcenia:¹

Nr Opis efektu kształcenia Metoda sprawdzenia

efektu kształcenia

Forma prowadzenia

zajęć

Odniesienie do efektów dla kierunku

studiów W1 ma uporządkowaną wiedzę w zakresie architektury

komputerów, w szczególności warstwy sprzętowej

egzamin, projekt wykład, ćwiczenia, laboratorium, projekt

K1_W6

W2 ma uporządkowaną wiedzę w zakresie metodyki i technik programowania

egzamin, projekt wykład, ćwiczenia, laboratorium, projekt

K1_W7

W3 ma szczegółową wiedzę w zakresie architektury i oprogramowania systemów mikroprocesorowych (języki wysokiego i niskiego poziomu)

Egzamin, projekt wykład, ćwiczenia, laboratorium, projekt

K1_W8

1 należy wskazać ok. 5 – 8 efektów kształcenia

(2)

U1 potrafi sformułować specyfikację prostych systemów mikroprocesorowych na poziomie realizowanych funkcji, także z wykorzystaniem języków opisu sprzętu

Laboratorium, projekt laboratorium, projekt

K1_U14

U2 potrafi projektować układy i systemy elektroniczne przeznaczone do różnych zastosowań

Laboratorium, projekt Laboratorium projekt

T1A_U16 U3 potrafi zbudować, uruchomić oraz przetestować

zaprojektowany układ lub prosty system elektroniczny

Laboratorium, Projekt laboratorium, projekt

T1A_U16

U4 potrafi sformułować algorytm, posługuje się językami programowania wysokiego i niskiego poziomu oraz odpowiednimi narzędziami informatycznymi do opracowania programów komputerowych sterujących systemem elektronicznym oraz do oprogramowania

mikrokontrolerów lub mikroprocesorów sterujących w systemie elektronicznym

T1A_U22

K1 ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania

T1A_K03 T1A_K04

18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin) W.: 30 Ćw.: 15 L.: 30 P.: 30

(3)

19. Treści kształcenia:

Wykład:

Budowa i działanie mikroprocesora. Droga od automatu sekwencyjnego poprzez układy mikroprogramowalne do mikroprocesora. Przykład syntezy programowalnego układu obliczeniowego na podstawie algorytmu. Koncepcja wykonania instrukcji. Podstawowe bloki mikroprocesora i ich własności. Architektura Harvardzka i Princeton (von Neumana) różnice i własności

Lista instrukcji mikroprocesora. Klasyfikacja rozkazów. Sposoby adresowania argumentów.

Budowa i klasyfikacja systemów wieloprocesorowych.

Arytmetyka komputerów – liczby bez znaku, ze znakiem liczby zmiennoprzecinkowe. Realizacja podstawowych działania arytmetycznych oraz znaczniki przebiegu operacji.

Wybrane algorytmy numeryczne – kreślenie linii (alg. Bresenhama), obliczanie wartości funkcji

trygonometrycznych i transformacje współrzędnych (szereg, alg. CORDIC), obliczanie pierwiastka (alg Newtona- Raphsona)

Cykl wykonania instrukcji. Wykonanie instrukcji w maszynie z potokiem i bez.

Struktura magistralowa systemu mikroprocesorowego. Wybrane magistrale (systemowa, WISHBONE, AMBA) Współpraca mikroprocesora z pamięcią i urządzeniami peryferyjnymi. Cykle interfejsowe. Dostosowanie cyklu do własności czasowych pamięci i układów wejścia-wyjścia. Budowa układów interfejsowych. Koncepcje

odwzorowania urządzeń wejścia-wyjścia. Rozbudowa pamięci. Bezpośredni dostęp do pamięci.

System przerwań. Reakcja na zdarzenia zewnętrzne – przeszukiwanie. Wtrącenie instrukcji. Pobranie wtrąconej instrukcji. Wektorowe systemy przerwań. Budowa podprogramu przerwania. Klasyfikacja systemów przerwań.

Zasada współdzielenia zmiennych i uwarunkowania wymiany informacji.

Programowanie. Zmienna i wskaźnik. Tworzenie zmiennych globalnych i lokalnych w programie. Przekazywanie argumentów do podprogramu. Wskaźnik do funkcji. Metody gospodarowania pamięcią

Automatyczna analiza zdań – podstawy budowy i działania kompilatorów. Zasady analizy zdań - gramatyka. Zapis BNF. Diagramy syntaktyczne. Przykłady konstrukcji analizatorów składniowych. Reprezentacja pośrednia Języki wysokiego poziomu a programowanie systemów wbudowanych. Zarys wykorzystania języka C/C++.

Transmisja szeregowa i interfejsy szeregowe RS232, 1-Wire, I2C, USB. Metody sygnalizacji i synchronizacji informacji. Zabezpieczenie przed przekłamaniem w czasie transmisji.

Powyższe zagadnienia są ilustrowane implementacjami w mikroprocesorach i mikrokontrolerach Z80, 8086, 8051, AVR, Mico, ARM

Ćwiczenia tablicowe:

• Architektura i lista rozkazów rodziny AVR.

• Programowanie w języku symbolicznym dla mikrokontrolerów rodziny AVR.

• Architektura i lista rozkazów mikroprocesora 8086.

• Programowanie w języku symbolicznym dla mikroprocesora 8086.

• Przyłączanie pamięci i urządzeń wejścia/wyjścia do mikroprocesora 8086.

Laboratorium:

• Obsługa urządzeń wejścia/wyjścia mikroprocesorów (we/wy równoległego i szeregowego)

• Projektowanie systemów mikroprocesorowych (stanowiska do sprzętowego montażu).

• Przyłączanie klawiatur, wyświetlaczy segmentowych oraz matrycowych.

• Mikrokontrolery rodziny AVR (projekt sprzętowy i programowania).

• Programowanie mikroprocesora 8086

20. Egzamin: tak¹

(4)

21. Literatura podstawowa:

1. Z. Pogoda, Wstęp do systemów komputerowych, Materiały dydaktyczne Instytutu Elektroniki nr. 6, Gliwice 2003.

2. Z. Pogoda, Arytmetyka komputerów, Materiały dydaktyczne Instytutu Elektroniki nr. 3, Gliwice 2003.

3. Z. Pogoda, Podstawy techniki mikroprocesorowej, Materiały dydaktyczne Instytutu Elektroniki nr. 4, Gliwice 2003.

22. Literatura uzupełniająca:

1. M. Mano, Architektura komputerów, Warszawa, WNT, 1988.

2. D. A. Patterson, J. L. Nennesey, Computer Organisation & Design the Hardware /software interface, Morgan Kaufmann, San Francisco, 1994.

3. I. Englander, The Architecture of Computer, Hardware, Systems, Software, J. Wiley, N. York, 1966.

4. P. Misiurewicz, Podstawy techniki mikroprocesorowej, Warszawa, WNT, 1991

23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia

Lp. Forma zajęć Liczba godzin

kontaktowych / pracy studenta

1 Wykład 30 / 5

2 Ćwiczenia 15 / 30

3 Laboratorium 30 / 15

4 Projekt 30 / 45

5 Seminarium /

6 Inne 5 / 20

Suma godzin 110 / 115

24. Suma wszystkich godzin: 225 25. Liczba punktów ECTS:² 8

26. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego 4 27. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty) 4 26. Uwagi:

Zatwierdzono:

………. ………

(data i podpis prowadzącego) (data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/

Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub dyrektora jednostki międzywydziałowej)

2 1 punkt ECTS – 30 godzin.