Architektura komputerow i mikroinformatyka

Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 1 z 4
KARTA PRZEDMIOTU
(pieczęć wydziału)
1. Nazwa przedmiotu:
2. Kod przedmiotu: AKiM
ARCHITEKTURA KOMPUTERÓW I MIKROINFORMATYKA
3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2015/16
4. Forma kształcenia: studia pierwszego stopnia
5. Forma studiów: studia stacjonarne
6. Kierunek studiów: INFORMATYKA (SYMBOL WYDZIAŁU) RMS
7. Profil studiów: ogólnoakademicki
8. Specjalność: WSZYSTKIE
9. Semestr: IV
10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Informatyki (RAu2)
11. Prowadzący przedmiot: dr hab. inż. Bartłomiej Zieliński
12. Przynależność do grupy przedmiotów:
Systemy komputerowe i sieci
13. Status przedmiotu: obowiązkowy
14. Język prowadzenia zajęć: polski
15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: Wprowadzenie do informatyki, Laboratorium techniki komputerowej, Podstawy elektrotechniki i elektroniki
16. Cel przedmiotu: Przedmiot dotyczy zagadnień sprzętowych związanych z budową i działaniem komputerów, systemów mikroprocesorowych i wbudowanych. Jego celem jest przedstawienie wszystkich
aspektów sprzętowych i programowych, które zapewnią zrozumienie i opanowanie nie tylko struktur
logicznych i zasad działania modułów funkcjonalnych mikroprocesorów i systemów wbudowanych, ale i
metodyki ich projektowania, konstruowania i uruchamiania. Przedmiot należy do podstawowych na
kierunku Informatyka.
17. Efekty kształcenia
Student który zaliczy przedmiot:
Nr
1
Opis efektu kształcenia
Metoda
sprawdzenia
efektu kształcenia
Ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie
egz, kol
wiedzę ogólną w zakresie podstawowych metod,
technik i narzędzi stosowanych w rozwiązywaniu
zadań informatycznych w oparciu o architekturę
systemów komputerowych, systemów operacyjnych, technologii sieciowych i systemów wbudowanych.
Forma prowadzenia
zajęć
Wykład,
Lab.
Odniesienie
do efektów
dla kierunku
studiów
K1A_W08
str. 1
Ma umiejętność budowy prostych systemów wbudowanych.
Potrafi wykonać prostą analizę sposobu
3 funkcjonowania systemu informatycznego i ocenić
istniejące rozwiązania informatyczne, przynajmniej
w odniesieniu do ich cech funkcjonalnych.
Potrafi sformułować specyfikację prostych syste4 mów informatycznych w odniesieniu do sprzętu,
oprogramowania systemowego i cech funkcjonalnych aplikacji.
Rozumie,
że w informatyce wiedza i umiejętności
5
bardzo szybko stają się przestarzałe.
18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin)
2
Wykład
30
Ćwiczenia
Laboratorium
spr
egz, kol
Wykład,
Lab.
Wykład,
Lab.
K1A_U23
K1A_U26
spr
Wykład,
Lab.
K1A_U27
spr
Wykład,
Lab.
K1A_K01
Projekt
Seminarium
30
str. 2
19. Treści kształcenia:
WYKŁAD
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Podstawy konstrukcji układów cyfrowych. Algebra Boole'a. Sposoby zapisu funkcji logicznych. Układy
kombinacyjne, sekwencyjne (asynchroniczne i synchroniczne). Zasady projektowania układów cyfrowych.
Parametry układów cyfrowych. Wejścia i wyjścia układów. Zasady łączenia.
Pamięci. Pamięci stałe ROM, PROM, EPROM, EEPROM. Pamięci o swobodnym dostępie SRAM, DRAM,
PRAM. Przebiegi czasowe pamięci dynamicznych. Tworzenie bloków pamięci.
Mikrokomputer i mikroprocesor. Jednostka arytmetyczno-logiczna. Akumulator, znaczniki. Cykl maszynowy i rozkazowy. Tryby adresowania. Wymiana danych między mikroprocesorem a otoczeniem: odpytywanie, przerwania, DMA. Adresowanie urządzeń rozdzielone i jednolite. Transmisja szeregowa (synchroniczna i asynchroniczna) i równoległa.
Mikrokomputer jednoukładowy 8051. Wyprowadzenia, podstawowe cykle maszynowe. Wewnętrzna pamięć RAM. Rejestry specjalne. Jednostka arytmetyczno-logiczna, znaczniki. Porty wejścia-wyjścia. Buforowanie wyprowadzeń. Układ czasowo-licznikowy.
Mikrokomputer jednoukładowy 8051. Port transmisji szeregowej. Komunikacja wieloprocesorowa. Układ
przerwań. Zerowanie, tryby obniżonego poboru mocy. Rozbudowa jednostki centralnej: dołączenie zewnętrznej pamięci programu i danych, układów wspomagających, zwiększenie liczby przerwań.
Układy równoległego wejścia-wyjścia. Rejestr uniwersalny 8212. Programowany układ 8255 – struktura,
tryby pracy, rejestry.
Układy transmisji szeregowej i czasowo-licznikowe. Układ transmisji szeregowej 8251 – struktura, tryby
pracy, rejestry. Układ czasowo-licznikowy 8253 – struktura, tryby pracy, rejestry.
Sterowniki przerwań 8259 i 8259A – struktura, tryby pracy, rejestry. Rozbudowa układu przerwań. Sterowniki DMA 8257 i 8237 – struktura, tryby pracy, rejestry.
Współczesne mikrosterowniki. Założenia, zalety i wady architektury typu Harvard. Mikrosterowniki rodziny PIC – organizacja pamięci programu i danych, tryby adresowanie, układ przerwań. Mikrosterowniki rodziny AVR - organizacja pamięci programu i danych, tryby adresowania, układ przerwań.
Interfejsy szeregowe w systemach mikroprocesorowych. Zalety i wady interfejsów szeregowych. Interfejsy: RS-232, USB, I2C, SMBus, SPI, Microwire, 1-Wire.
Mikrokomputer IBM PC – architektura. Magistrala PCI. Struktura komputera wyposażonego w magistralę
PCI. Sygnały i cykle magistrali PCI. Przerwania w urządzeniach PCI. Pamięć konfiguracyjna. Klasyfikacja
urządzeń. Magistrale pokrewne – AGP, PCI Express, ExpressBus.
Techniki zwiększania wydajności mikroprocesorów. Potokowe wykonanie rozkazów. Superskalarność.
Rozwiązywanie zależności między rozkazami. Przewidywanie skoków. Tablica BTB, metody statyczne i dynamiczne. Optymalizacja kodu. Pamięć podręczna – sposób połączenia z mikroprocesorem, organizacja.
Protokół MESI.
Współczesne mikroprocesory 32-bitowe. Zasada działania mikroprocesorów superskalarnych CISC (Pentium) i CISC/RISC (Pentium Pro).
Współczesne mikroprocesory 64-bitowe. Zasada działania mikroprocesorów AMD Athlon-64. Architektura
VLIW i EPIC - mikroprocesor Intel Itanium.
LABORATORIUM
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Proste układy logiczne
Układy mikroprogramowane
Programowalne układy logiczne (PLD)
Sekwencyjne układy logiczne
Interfejs szeregowy RS-232
Magistrala szeregowa 1-Wire
Mikrokontrolery serii AVR
Mikrokontrolery AVR cz.II
Mikrokontrolery serii '52
Komputery sterowane przepływem danych
20. Egzamin: tak
str. 3
21. Literatura podstawowa:
•
Małysiak H., Pochopień B., Podsiadło P., Wróbel E.: Modułowe systemy mikrokomputerowe.
WNT, Warszawa 1990.
• Metzger P.: Anatomia PC. Helion, Gliwice 2001.
• Komorowski W.: Krótki kurs architektury i organizacji komputerów. Mikom, Warszawa 2004.
• Stallings W.: Organizacja i architektura systemu komputerowego. Projektowanie systemu a jego
wydajność. WNT, Warszawa 2004.
22. Literatura uzupełniająca:
•
Jabłoński T.: Mikrokontrolery PIC16F8x w praktyce. Architektura, programowanie, aplikacje. BTC,
Warszawa 2002.
• Pietraszek S.: Mikroprocesory jednoukładowe PIC. Helion, Gliwice 2002.
• Doliński J.: Mikrokontrolery AVR w praktyce. BTC, Warszawa 2003
• Starecki T.: Mikrokontrolery 8051 w praktyce. BTC, Warszawa 2003.
23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia
Lp.
Liczba godzin
kontaktowych / pracy studenta
30/55
Forma zajęć
1
Wykład
2
Ćwiczenia
3
Laboratorium
4
Projekt
/
5
Seminarium
/
6
Inne: egzamin
2/3
Suma wszystkich godzin
150
/
30/30
24.
25.
5
Liczba punktów ECTS
26.
Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim
5
udziałem nauczyciela akademickiego
27.
Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze
2
praktycznym (laboratoria, projekty)
28. Uwagi:
Zatwierdzono:
…………………………….
…………………………………………………
(data i podpis prowadzącego)
(data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/
Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub
dyrektora jednostki międzywydziałowej)
str. 4