Министерство образования и науки Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  РТ 

 

 

 

«   06   »       06       2017 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Архитектура микропроцессорных устройств     

 




Направление подготовки

11.03.01 Радиотехника

Профиль подготовки

"Радиотехнические средства передачи, приема и обработки сигналов "

Квалификация (степень)выпускника

бакалавр









          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

6

144 / 4  

24  

 

24  

4,4  

0,35  

52,75  

64,6  

Экз.(26,65)  

Итого

144 / 4  

24  

 

24  

4,4  

0,35  

52,75  

64,6  

26,65  

 

Муром, 2017 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: - формирование системного базового представления, получение первичных знаний, умений и навыков студентов по основам архитектуры микропроцессорных устройств;

- изучение принципов построения, функциональных возможностей и архитектурных решений современных микропроцессорных систем (МПС), микроконтроллеров (МК) и персональных ЭВМ.

Основными задачами изучения дисциплины «Архитектура МПУ» студентами являются:

- изучение архитектуры микропроцессорных систем и микроконтроллеров;

- изучение основ аппаратной и программной организации микропроцессорных систем;

- освоение технологии написания и отладки прикладных программ для МПС;

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.В.ДВ.05.01))

Изучение дисциплины «Аритектура МПУ» базируется на подготовке, которую студен-ты получают при изучении цикла физико-математических дисциплин, а также на дисциплинах «Дискретная математика», «Электроника», «Цифровые устройства и микропроцессоры»

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-7 способность учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности.

ПК-6 готовность выполнять расчет и проектирование деталей, узлов и устройств радиотехнических систем в соответствии с техническим заданием с использованием средств автоматизации проектирования.

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

1) Знать:

основы цифровой схемотехники (ПК-6).

современную цифровую элементную базу (ПК-6).

основы архитектуры микропроцессоров и микропроцессорных систем (ОПК-7).

знать современные методы построения и возможности вычислительной техники (ОПК-7).

типовые алгоритмы обработки данных (ОПК-7).

архитектуру, условия и способы использования микропроцессоров и микропроцессорных систем в радиоэлектронных устройствах (ОПК-7).

2) Уметь:

читать принципиальные схемы цифровых устройств (ПК-6).

расчитывать и проектировать отдельные блоки и узлы вычислительной техники (ПК-6).

применять современную элементную базу для построения цифровых устройств (ОПК-7).

учитывать современные тенденции вычислительной техники в своей профессиональной деятельности (ОПК-7).

3) Владеть:

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: среднее общее.

Срок обучения 4г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Структура микропроцессора

6

4

4

6

Устный опрос

2

Система адресации

6

2

8

22

Устный опрос

3

Принципы организации памяти

6

2

18

Устный опрос

4

Режимы работы микропроцессоров

6

4

12

9

Устный опрос

5

Структура микропроцессорной системы

6

2

0

Устный опрос

6

Архитектура универсальных микропроцессоров

6

6

0

Устный опрос

7

Однокристалльные микроконтроллеры и процессоры цифровой обработки сигналов

6

4

9,6

Устный опрос

Всего за  семестр

144

24

24

64,6

4,4

0,35

Экз.(26,65)

Итого   

144

24

24

64,6

4,4

0,35

26,65

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 6

Раздел 1. Структура микропроцессора

Лекция 1.

Микропроцессор и его архитектура (2 часа).

Лекция 2.

Регистровая структура универсального микропроцессора (2 часа).

Раздел 2. Система адресации

Лекция 3.

Физическая и логическая организация адресного пространства (2 часа).

Раздел 3. Принципы организации памяти

Лекция 4.

Организация и принципы работы кэш-памяти (2 часа).

Раздел 4. Режимы работы микропроцессоров

Лекция 5.

Аппаратные средства защиты информации в микропроцессоре. Мультипрограммный режим работы (2 часа).

Лекция 6.

Прерывания и особые случаи (2 часа).

Раздел 5. Структура микропроцессорной системы

Лекция 7.

Структура микропроцессорной системы. Конвейерная организация работы микропроцессора (2 часа).

Раздел 6. Архитектура универсальных микропроцессоров

Лекция 8.

Структура и особенности архитектуры микропроцессора Pentium 4 (2 часа).

Лекция 9.

Основные направления развития архитектуры универсальных микропроцессоров (2 часа).

Лекция 10.

Микропроцессоры с RISC-аpхитектуpой (2 часа).

Раздел 7. Однокристалльные микроконтроллеры и процессоры цифровой обработки сигналов

Лекция 11.

Архитектура однокристального микроконтроллера (2 часа).

Лекция 12.

Процессоры цифровой обработки сигналов (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Не планируется.

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 6

Раздел 1. Структура микропроцессора

Лабораторная 1.

Линейное программирование на языке ассемблер 8085 (4 часа).

Раздел 2. Система адресации

Лабораторная 2.

Организация ветвлений на языке ассемблер 8085 (4 часа).

Лабораторная 3.

Организация циклов на языке ассемблер 8085 (4 часа).

Раздел 3. Режимы работы микропроцессоров

Лабораторная 4.

Работа с портами ввода/вывода (4 часа).

Лабораторная 5.

Организация подпрограмм на языке ассемблер 8085 (4 часа).

Лабораторная 6.

Организация обработки прерываний на языке ассемблер 8085 (4 часа).

 

методические указания к лабораторным работам приведены в https://www.mivlgu.ru/iop/mod/folder/view.php?id=15943 .

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Развитие элементной базы в зависимости от поколения микропроцессорных систем.

2. Развитие архитектуры в зависимости от поколения микропроцессорных систем.

3. Принципы модульности и интегрируемости.

4. Арифметические команды микропроцессора.

5. Логические команды микропроцессора.

6. Команды переходов.

7. Программный режим.

8. Режим обработки прерываний.

9. Режим прямого доступа к памяти.

10. Память программы начального запуска.

11. Память для стека или стек (Stack).

12. Таблица векторов прерываний.

13. Принципы прямой адресации.

14. Принципы регистровой адресации.

15. Принципы косвенной адресации.

16. Режимы работы и цикла обмена микросхем динамической памяти.

17. Режимы работы и цикла обмена микросхем статической памяти.

18. Режимы работы и цикла обмена микросхем регистровой памяти.

19. Режимы работы и цикла обмена микросхем FLASH-памяти .

20. Принципы создания виртуальной памяти.

21. Механизм адресации виртуальной памяти.

22. Механизм размещения виртуальной памяти на внешнем ЗУ.

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 


4. 2. Форма обучения: заочная

Уровень базового образования: среднее профессиональное.

Срок обучения 3г 6м.

 

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы, час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежуточного контроля

(экз., зач., зач. с оц.)

6

144 / 4  

4  

 

8  

2  

0,6  

14,6  

120,75  

Экз.(8,65)  

Итого

144 / 4  

4  

 

8  

2  

0,6  

14,6  

120,75  

8,65  

 

4.2.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежу-точной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Структура микропроцессора

6

2

8

16

Устный опрос

2

Однокристалльные микроконтроллеры и процессоры цифровой обработки сигналов

6

2

104,75

Устный опрос

Всего за  семестр

144

4

8

+

120,75

2

0,6

Экз.(8,65)

Итого   

144

4

8

120,75

2

0,6

8,65

 

4.2.2. Содержание дисциплины

4.2.2.1. Перечень лекций

Семестр 6

Раздел 1. Структура микропроцессора

Лекция 1.

Микропроцессор и его архитектура (2 часа).

Раздел 2. Однокристалльные микроконтроллеры и процессоры цифровой обработки сигналов

Лекция 2.

Построение микропроцессорных систем на основе однокристальных микроконтроллеров. Тенденции развития однокристальных микроконтроллеров (2 часа).

 

4.2.2.2. Перечень практических занятий

Не планируется.

 

4.2.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 6

Раздел 1. Структура микропроцессора

Лабораторная 1.

Организация циклов на языке ассемблер 8085 (4 часа).

Лабораторная 2.

Работа с портами ввода/вывода (4 часа).

 

4.2.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Развитие элементной базы в зависимости от поколения микропроцессорных систем.

2. Развитие архитектуры в зависимости от поколения микропроцессорных систем.

3. Принципы модульности и интегрируемости.

4. Арифметические команды микропроцессора.

5. Логические команды микропроцессора.

6. Команды переходов.

7. Программный режим.

8. Режим обработки прерываний.

9. Режим прямого доступа к памяти.

10. Память программы начального запуска.

11. Память для стека или стек (Stack).

12. Таблица векторов прерываний.

13. Принципы прямой адресации.

14. Принципы регистровой адресации.

15. Принципы косвенной адресации.

16. Режимы работы и цикла обмена микросхем динамической памяти.

17. Режимы работы и цикла обмена микросхем статической памяти.

18. Режимы работы и цикла обмена микросхем регистровой памяти.

19. Режимы работы и цикла обмена микросхем FLASH-памяти .

20. Принципы создания виртуальной памяти.

21. Механизм адресации виртуальной памяти.

22. Механизм размещения виртуальной памяти на внешнем ЗУ.

 

4.2.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

1. Работа с портами ввода/вывода.

 

4.2.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 

5. Образовательные технологии

В соответствии с требованиями ФГОС ВО для реализации компетентностного подхода предусматривается использование при подготовке по данной дисциплине активных и интерактивных форм проведения занятий

 

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Архитектура микропроцессорных устройств

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Архитектура микропроцессорных устройств: Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов образовательных программ 11.03.01 Радиотехника; 11.03.02 Инфокоммуникационные технологии /сост.Романов Д.Н., Смирнов М.С. [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые дан. (0,7Мб). - Муром.: МИ (филиал) ВлГУ, 2015. - регистрационный номер 0321504688 - https://www.mivlgu.ru/iop/mod/folder/view.php?id=15943

2. Гуров В.В. Архитектура микропроцессоров [Электронный ресурс]/ Гуров В.В.— Электрон. текстовые данные.— М.: Интернет-Университет Информационных Технологий (ИНТУИТ), 2016.— 115 c. - http://www.iprbookshop.ru/56313.html

3. Русанов В.В., Шевелёв М.Ю. Микропроцессорные устройства и системы: Учебное пособие для вузов. – Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2012. – 184 с. - http://ibooks.ru/reading.php?productid=27910

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Кропотов, Ю.А. Цифровые и микропроцессорные устройства: учебное пособие / Ю.А. Кропотов, М.Н. Кулигин, О.Р. Кузичкин. – Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2011. – 197 с.: ил. [Гриф] - 70 экз.

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

Портал для радиолюбителей http://www.radioman-portal.ru/shems.shtml

Национальный Открытый Университет "Интуит" http://www.intuit.ru/

Программное обеспечение:

Лаборатория сигнальных процессоров и цифровой обработки сигналов

Microsoft Windows XP (DreamSpark Premium Electronic Software Delivery (3 year) Renewal (подписка на программное обеспечение Microsoft для академических организаций, договор №453 от 16.12.2014 года)).

Kaspersky Endpoint Security для бизнеса, стандартный Russian Edition, антивирусный пакет (500-999 Node 2 year Educational Renewal License, договор №436 от 11.11.2014 года).

Оpen office.org 3.0.0 (freeware).

FASM (freeware).

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

mivlgu.ru

iprbookshop.ru

ibooks.ru

 

8. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Лаборатория сигнальных процессоров и цифровой обработки сигналов

Рабочая станция HPCore 2 DUO, 3 GHz; 2 GB, DVD-RW/HP19” 6 шт.

Интерактивная доска IQBoardPSS080 с проектором Acer.

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Для успешного освоения теоретического материала обучающийся: знакомится со списком рекомендуемой основной и дополнительной литературы; уточняет у преподавателя, каким дополнительным пособиям следует отдать предпочтение; ведет конспект лекций и прорабатывает лекционный материал, пользуясь как конспектом, так и учебными пособиями.

До выполнения лабораторных работ обучающийся изучает соответствующий раздел теории. Перед занятием студент знакомится с описанием заданий для выполнения работы, внимательно изучает содержание и порядок проведения лабораторной работы. Лабораторная работа проводятся в компьютерном классе. Обучающиеся выполняют индивидуальную задачу компьютерного моделирования в соответствии с заданием на лабораторную работу. Полученные результаты исследований сводятся в отчет и защищаются по традиционной методике в классе на следующем лабораторном занятии. Необходимый теоретический материал, индивидуальное задание, шаги выполнения лабораторной работы и требование к отчету приведены в методических указаниях, размещенных на информационно-образовательном портале института.

Самостоятельная работа оказывает важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется обучающимся самостоятельно. Каждый обучающийся самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием дисциплины. Он выполняет внеаудиторную работу и изучение разделов, выносимых на самостоятельную работу, по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – экзамен. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 


лист_утверждения


РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Архитектура микропроцессорных устройств»

по направлению подготовки 11.03.01 Радиотехника

 

Рабочая программа дисциплины «Архитектура микропроцессорных устройств» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 11.03.01 Радиотехника.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 144 час. (4 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является экзамен .

Цель дисциплины: - формирование системного базового представления, получение первичных знаний, умений и навыков студентов по основам архитектуры микропроцессорных устройств;

- изучение принципов построения, функциональных возможностей и архитектурных решений современных микропроцессорных систем (МПС), микроконтроллеров (МК) и персональных ЭВМ.

Основными задачами изучения дисциплины «Архитектура МПУ» студентами являются:

- изучение архитектуры микропроцессорных систем и микроконтроллеров;

- изучение основ аппаратной и программной организации микропроцессорных систем;

- освоение технологии написания и отладки прикладных программ для МПС;

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Архитектура микропроцессорных устройств» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 11.03.01 Радиотехника.

 

06.06.2017 г.