материалы по курсу - Вычислительные системы и микропроцессорная техника (Методические указания)

Посмотреть архив целиком



681.142(075) М-545

УДК: 681.325.5:621.382.049.77+681.322(075)

Авторы-составители: Б.С. Мельников, А.В. Щеглов

Методические указания к курсовой работе по дисциплине "Вычисли­тельные системы и микропроцессорная техника" / Авт.-сост.:

Б.С. Мельников, А.В. Щеглов. - М.: Изд-во МАИ, 1991. - 36 с.: ил.


Методические указания предназначены для студентов факульте­та радиоэлектроники летательных аппаратов, выполняющих курсовую работу по дисциплине "Вычислительные системы и микропроцессорная техника".

Определяются цели и задачи работы, направленные на закрепле­ние у студентов знаний и навыков по построению цифровых устройств на современной элементной базе, порядок выполнения работы, требо­вания к оформлению записки и порядок защиты.

Рассматривается пример построения цифрового устройства, на котором демонстрируется подход к выполнению курсовой работы.

Рецензенты: Г.Г. Брызгалова, Е.Ф. Юрков














  1. ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

1.1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Курсовая работа по дисциплине "Вычислительные системы и микропроцессорная техника" способствует развитию у студентов навыков проектирования цифровых устройств на современной элементной базе (БИС и микропроцессорах). Она помогает закрепить полученные ранее теоретические знания по оптимальному построению разрабатываемых устройств и микропроцессорных вычислителей и применению этих зна­ний для решения нестандартных задач, ранее не описанных в литера­туре.

Необходимо не только построить реальное работающее устройст­во, но и доказать, что это устройство, в некотором смысле, являет­ся наилучшим - наиболее просто решающим поставленную задачу, по­этому многовариантность решения является обязательным условием, позволяющим достигнуть поставленной в работе цели.


1.2. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Задание выдается в течение первой недели преподавателем-консультантом на вводной лекции, на которой каждый студент получает индивидуальное задание на курсовую работу. В задании указывается дата выдачи и защиты работы, приводятся исходные данные к разраба­тываемому устройству.

Всякое цифровое устройство служит для преобразования входной информации в выходную, поэтому содержанием главной части задания является описание входной, выходной информации и требуемого зако­на преобразования. Возможны формы задания в виде: словесной форму­лировки, формулы преобразования, таблиц или графиков, эпюр напря­жений, схемы алгоритма и др.

Как правило, главная часть задания сопровождается вспомога­тельными требованиями к проектируемому устройству. К ним можно от­нести:

  1. быстродействие, время задержки на формирование выходных сигналов и тактовую частоту устройства;

2) способ синхронизации с источником и потребителем инфор­мации;

3) наличие внутренней индикации;

4) способы схемного самоконтроля работоспособности устрой­ства;

5) потребляемую мощность;

6) ограничения в выборе элементной базы;

7) наличие элементов ручного управления - кнопок, тумблеров, переключателей;

8) характер питания (автономное, общее);

9) инициализацию устройства при включении питания и т.д.

Некоторые вспомогательные требования могут не указываться. В этом случае студент либо уточняет эти требования вместе c препо­давателем, либо аргументированно выдвигает эти требования само­стоятельно.

Основная группа тем, выдаваемых преподавателем, связана с разработкой специализированных устройств обработки информации с различными законами преобразования входных кодов в выходные. На­пример, темы могут быть сформулированы следующим образом:

1. На вход устройства приходит код А{1:64}. Определить в этом коде Комбинации вида 11011 и установить номера разрядов, где расположены нули этих комбинаций.

2. Дан параллельный код А{1:64}. Разработать устройство, формирующее разность числа единиц и нулей кода, и выразить эту разность в прямом коде.

Этот список можно продолжить другими темами, в которых зада­ются различные законы преобразования кодов. Например, возможна разработка устройств для определения числа одинаковых кодов из ста приходящих на его вход параллельных кодов, кода с максимальным числовым эквивалентом среди множества двоичных позиционных кодов со знаком или без него и т.д. Все эти темы связаны с задачами спе­циального вида обработки входной информации.

Наряду с ними могут выдаваться темы, связанные с разработкой отдельных узлов ЭВМ: арифметических устройств, множительных уст­ройств с различными способами выполнения умножения, преобразовате­лей десятичной информации в двоичную и обратно, интерфейсных уст­ройств ввода-вывода информации и связи с внешними устройствами (преобразователями аналог-код, код-аналог, исполнительными устрой­ствами и т.д.). Некоторые студенты самостоятельно изготавливают персональное компьютеры. В этом случае тема задания может отражать интересы студента в этой области и содержать разработку уз­лов этого компьютера.

Тема задания может определяться также и тематикой научно-исследовательской работы студентов на кафедрах или СКБ, если она связана с построением цифровых вычислителей и по своему уровню не ниже стандартного задания на проектирование по дисциплине "Вычис­лительные системы и микропроцессорная техника".


1.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Работа с учетом многовариантности построения устройства вклю­чает в себя следующие этапы.

1.3.1. Уточнение задания

На этом этапе работа студент должен проанализировать задание, уточнить сведения о характеристиках и параметрах проектируемого устройства и определить дополнительную информацию, необходимую для реализации устройства в виде технического макета. Эта часть работы является наиболее ответственной, так как в правильной по­становке задачи содержится 50% ее решения.

1.3.2. Выбор направления и обсуждение вариантов решения задачи

Прежде всего необходимо решить, к какому классу относится разрабатываемое устройство - к классу комбинационных или к классу регистровых (автоматных) устройств. Если оно может быть построено как в комбинационном, так и регистровом исполнении, то выбор мето­да реализации должен быть предельно полно обоснован. Допустима и двойная реализация устройства с последующим сравнительным анали­зом вариантов в курсовой работе.

При регистровом методе реализации цифрового устройства необ­ходимо обосновать выбор одного оптимального варианта из несколь­ких возможных вариантов. Сравнение вариантов и выбор простейшего решения может производиться на различных этапах: составления схе­мы алгоритма, операционного описания устройства, разработки функ­циональной, а также принципиальной схемы устройства. Возможна реа­лизация нескольких вариантов с последующим сравнительным анализом в конце курсовой работы.

Рекомендуется в качестве одного из направлений регистровой реализации использовать стандартную структуру микропроцессорного вычислителя на КР580ВМ80, для которой в обязательном порядке со­ставляется программа на языке ассемблера [ 17, 18]. Могут быть ис­пользованы микропроцессоры K1810BM86, K1810BM88, KP1821BM85 [19, 22] и др. Программа отлаживается на персональных ЭВМ, микроЭВМ или на лабораторной микроЭВМ "Микролаб". В последнем случае ассемб­лерная программа вручную транслируется в программу на машинном язы­ке в системе команд микропроцессора KP580BM80.

Обсуждение вариантов решения ведется в словесной форме, общей для различных методов технического решения задачи. При необходимос­ти могут привлекаться методы задания комбинационных схем, алгорит­мические и языковые средства описания функционирования операцион­ных устройств.


1.3.3. Составление схемы алгоритма

Первоначальное формализованное описание функционирования уст­ройства выполняется с помощью схемы алгоритма. Она включает в себя совокупность операторов преобразования и операторов перехода (рис. 1.1). Схема начинается с оператора "Начало", который может обозначать включение устройства, инициализацию начального состоя­ния, начало обработки входных сигналов и т.д., и завершается опера­тором "Конец", который может обозначать окончание обработки очеред­ного кода, переход в режим ожидания, выключение устройства и т.д. Рекомендуется использовать операторы переходов на два направления, хотя применение переключателей на большее число переходов также допустимо. На степень детализации алгоритма никаких ограничений не накладывается, необходимо следить лишь за тем, чтобы разветвления и циклы проявляли себя в схеме алгоритма явным образом.

Желательно, чтобы в операторах преобразования и переходов имена шин и операционных элементов использовались явно. Условия переходов должны записываться содержательно в виде логических или арифметических выражений, а не в виде переменной, обозначаемой Pi. Использование идентификаторов допустимо, если они являются именами разрядов устройств или шин. При составлении схемы алгоритма целесообразно отделять действия, выполняемые человеком-оператором, от действий, выполняемых устройством управления, так как только по­следние требуют технической реализации.

Если разрабатывается несколько алгоритмов, то их представле­ние должно быть предельно идентичным, поскольку только в этом слу­чае можно качественно и количественно сравнивать предлагаемые ре­шения.


1.3.4. Составление операционного описания

Операционное описание синтезируемого устройства составляется на учебном языке операционного описания (УЯОО). Возможно использо­вание языков описания цифровых устройств и языков регистровых пе­редач, применяемых для моделирования сложных цифровых устройств - таких, как языки CDL, DDL [7, 10].

Операционное описание является выражением алгоритма в терми­нах действий, выполняемых операционными элементами, - микроопера­ций. Поэтому при описании внутренних переменных надо учитывать имеющуюся в распоряжении разработчика элементную базу. Для упроще­ния операционного описания допускается вводить в него нестандарт­ные элементы, например трехвходовые сумматоры или регистры, осуществляющие сдвиг на n разрядов. Такие элементы должны быть описа­ны в виде программных модулей операционного описания.


Случайные файлы

Файл
89848.rtf
16893-1.rtf
31012.rtf
89614.rtf
42924.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.