Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Technika mikroprocesorowa 1
Tok studiów:
2014/2015
Kod:
IIN-1-404-s
Wydział:
Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Informatyka
Semestr:
4
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr inż. Brzoza-Woch Robert (robert.brzoza@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
Długopolski Jacek (dlugopol@agh.edu.pl)
dr inż. Krasowski Roman (kras@agh.edu.pl)
dr inż. Zaborowski Wojciech (zab@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Zna i rozumie znaczenie wszystkich spraw i pojęć omówionych w ramach modułu: „Technika Mikroprocesorowa” IN1A_W09, IN1A_W12 Egzamin
M_W002 Zna i rozumie budowę i działanie systemu komputerowego przeznaczonego do wykonywania obliczeń: o architekturze prostej i bardzo złożonej IN1A_W09, IN1A_W12 Egzamin
M_W003 Zna i rozumie budowę i działanie systemu komputerowego do sterowań (typu embeded) IN1A_W12 Egzamin
Umiejętności
M_U001 Potrafi zaprojektować prosty komputer IN1A_U16 Prezentacja
M_U002 Potrafi wytłumaczyć działanie współczesnego komputera z procesorem typu Intel Core IN1A_U03, IN1A_U01 Sprawozdanie
M_U003 Potrafi zaprojektować i oprogramować prosty system sterujący działający w oparciu o wybrany mikrokontroler IN1A_U16 Wykonanie projektu
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi działając w grupie rozwiązać średnio złożony projekt zrealizowany w oparciu o system mikroprocesorowy IN1A_K03 Zaangażowanie w pracę zespołu
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Zna i rozumie znaczenie wszystkich spraw i pojęć omówionych w ramach modułu: „Technika Mikroprocesorowa” + - + - - - - - - - -
M_W002 Zna i rozumie budowę i działanie systemu komputerowego przeznaczonego do wykonywania obliczeń: o architekturze prostej i bardzo złożonej + - + - - - - - - - -
M_W003 Zna i rozumie budowę i działanie systemu komputerowego do sterowań (typu embeded) + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi zaprojektować prosty komputer + - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi wytłumaczyć działanie współczesnego komputera z procesorem typu Intel Core + - + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi zaprojektować i oprogramować prosty system sterujący działający w oparciu o wybrany mikrokontroler + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi działając w grupie rozwiązać średnio złożony projekt zrealizowany w oparciu o system mikroprocesorowy + - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  1. Definicje i pojęcia podstawowe (2godz.)

    Pojęcia podstawowe: instrukcja, długość słowa, przestrzeń adresowa. Elementy składowe mikroprocesora i systemu: rejestry, mikrooperacje, sygnały sterujące, układy wykonawcze, magistrale.

  2. Organizacja prostego komputera (2godz.)

    Budowa i projektowanie prostego komputera: przesłania między-rejestrowe i mikrooperacje, funkcje sterujące, mikrorozkazy, pamięć sterująca.

  3. Architektura mikroprocesora ze stałą listą instrukcji

    Procesor CISC. Przetwarzanie sekwencyjne. Podstawowe jednostki funkcjonalne: cykle, sieci działań, przebiegi czasowe, sposoby adresowania, organizacja przestrzeni adresowej.

  4. Ewolucja systemu komputerowego

    Od przetwarzania sekwencyjnego do architektury superskalarnej. Równoległość przetwarzania realizowana na różnych poziomach.

  5. Przetwarzanie potokowe

    Równoległość na poziomie faz przetwarzania. Wielozadaniowość, praca w trybie wirtualnym. Zarządzanie i ochrona pamięci. Segmentacja i stronicowanie. Pamięć podręczna – cache poziomu pierwszego i drugiego.

  6. Przetwarzanie superskalarne/wielopotokowe

    Konflikt/hazardy: zasobów, argumentów i sterowania. Mechanizmy przewidywania skoków warunkowych: statyczne i dynamiczne oraz zmiany kolejności wykonywanych mikrooperacji. Alokacja rejestrów.
    Przetwarzanie skalarne i wektorowe.

  7. Przetwarzanie wielowątkowe

    Modułowość i skalowalność budowy procesorów. Tera Scale Computing. Nowe technologie usprawniejace przetwarzanie:
    Wide Dynamic Execution, Intelligent Power Capability, Turbo Bust Technology. Technologia 3D, GPGPU.
    Przykłady architektur: Intel Atom, Intel Ivy-Bridge, CUDA.

  8. Procesor RISC

    Przetwarzanie w oparciu o zbiór rozkazów o stałym formacie i zredukowanej długości. Architektura typu rejestr – rejestr (Load-Store). Przykłady realizacji – rdzeń procesora PII, procesory ARM i MIPS.

  9. Mikrokontrolery jednoukładowe

    Opis budowy mikrokontrolera. Rozwiązania klasyczne i współczesne stosowane w systemach wbudowanych.

  10. Pamięci w systemach komputerowych. Pamięci operacyjna

    Pamięć stała ROM oraz dostępu swobodnego RAM. Realizacje pamięci ROM oraz RAM. Pamięci w systemach do obliczeń oraz w systemach typu embeded

  11. Pamięci podręczne

    Budowa, działanie i adresowanie. Algorytmy trafień.

  12. Układy wejścia-wyjścia i zasady ich przyłączania do systemu

    Programowane układy szeregowego i równoległego transferu informacji. Układy czasowe.

  13. Tryby pracy z układami wejścia/wyjścia

    Systemy przerwań i bezpośredniego dostępu do pamięci. Kontrolery przerwań i sterowniki bezpośredniego dostępu do pamięci.

  14. Układy specjalizowane

    Zasady współpracy i przyłączania urządzeń zewnętrznych do systemów mikroprocesorowych.

  15. Standardy przesyłania informacji

    Magistrale systemowe – równoległe i szeregowe.

Ćwiczenia laboratoryjne:
  1. Struktura mikrokomputera

    Poznanie ogólnej struktury mikrokomputera z rozbiciem na poszczególne bloki funkcjonalne,

  2. Transmisja szeregowa uC8052<->PC.

    Poznanie budowy i programowania implementacji interfejsu RS232 na przykładzie mikrokontrolera 8051/8052 i komputera PC.

  3. Podstawy programowania mikrokontrolerów z rdzeniem ARM

    Wykonanie kilku prostych aplikacji na mikrokontlorerze ARM typu LPC2378 w srodowisku uVision.

  4. Przetworniki AC i CA.

    Poznanie budowy i zasady działania wybranych rodzajów przetworników AC i CA.

  5. Programowanie mikrokontrolerów AVR8 z wykorzystaniem środowiska AVR Studio 4.

    Poznanie możliwości 8-bitowych mikrokontrolerów o
    architekturze RISC oraz technik ich programowania w językach
    wysokiego poziomu na przykładzie języka C.

  6. Współpraca mikrokomputera z przetwornikiem c/a

    Poznanie działania modułowego przetwornika CA przy współpracy z analogowym rejestratorem X-Y.

  7. Obsługa graficznych wyświetlaczy TFT/LCD.

    Tworzenie prostych elementów interfejsu użytkownika
    wyświetlanych na kolorowym wyświetlaczu LCD telefonu komórkowego.

  8. Urządzenia IDE i ATAPI

    Poznanie podstaw protokołów komunikacji dyskowej ATA (Advanced Technology Attachments) oraz ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface).

  9. Pomiary częstotliwości/okresu z wykorzystaniem mikrokontrolera HCS12.

    Poznanie możliwości zastosowania mikrokontrolerów rodziny HCS12 firmy Freescale jako urządzeń pomiarowych typu miernik częstotliwości lub okresu oraz sposobów ich programowania.

  10. System czasu rzeczywistego FreeRTOS dla mikrokontrolerów STM32

    Poznanie podstaw tworzenia kodu dla systemu operacyjnego czasu rzeczywistego FreeRTOS na przykładzie implementacji przeznaczonej dla mikrokontrolerów STM32F100.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 86 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w wykładach 28 godz
Przygotowanie do zajęć 15 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 28 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 15 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

1. Aby uzyskać pozytywną ocenę końcową niezbędne jest uzyskanie pozytywnej oceny z laboratorium, wykonanego projektu oraz pozytywnej oceny z egzaminu z materiału części wykładowej.
2. Obliczamy średnią arytmetyczną z ocen z zaliczenia laboratorium, wykonanego projektu i egzaminu, uzyskanych we wszystkich terminach.
3. Wyznaczmy ocenę końcową na podstawie zależności:
if sr>4.75 then OK:=5.0 else
if sr>4.25 then OK:=4.5 else
if sr>3.75 then OK:=4.0 else
if sr>3.25 then OK:=3.5 else OK:=3

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Znajomość zasad budowy i działania wszystkich układów cyfrowych

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. A.Skorupski – “Podstawy budowy i działania komputerów” WKŁ 2000
2. P.Metzger, A.Jełowiecki, “Anatomia PC” Helion 2008
3. W.Stallings – “Organizacja i architektura systemu komputerowego” – WNT 2000
4. M.Mano – “Architektura komputerów” – WNT 1980
5. D.Patterson, J.Hennessy – " Computer Organization and design" – Elsevier Inc.2009

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak