Detail předmětu

Mikroprocesory

FEKT-BMICAk. rok: 2017/2018

Předmět je zaměřen na základy mikroprocesorových a embedded systémů. Studenti se seznámí s principem činnosti mikroprocesorů, použitím mikrokontrolérů, paměťovými systémy a správou paměti. Ve cvičeních studenti získají praktické zkušenosti s programováním mikrokontrolérů v assembleru a jazyce C.

Garant předmětu

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu by měl být schopen:
- navrovat kombinační logické obvody,
- navrhovat sekvenční logické obvody typu Mealy a Moore automat,
- navrhnot připojení externích pamětí k mirokontroléru,
- vytvořit softwarové vybavení pro mirokontrolér v assembleru a jazyce C,
- popsat hierarchii paměti a vysvětlit použití pamětí cache,
- vysvětlit rozdíl mezi mikroprocesorem, mikrokontrolérem, signálovým procesorem a signálovým kontrolérem,
- vysvětlit mechanismus segmentace, stránkování a virtualizace paměti.

Prerekvizity

Povinnou prerekvizitou je předmět BPC1A. Student by měl být schopen vytvořit jednoduchý program v jazyce C a vysvětlit funkci základních elektronických součástek.

Doporučená nebo povinná literatura

Pinker J., Poupa M. Císlicové systémy a jazyk VHDL. Praha: BEN, 2006. 349 s. ISBN 80-7300-198-5. (CS)
Ličev L., Morkes D., Procesory - architektura, funkce, použití. Brno: Computer press, 1999. 260 s. ISBN 80-7226-172-X. (CS)
Brandejs, M., Mikroprocesory Intel 8086 - 80486. Praha: Grada, 1991. 256 s. ISBN 80-85424-27-4. (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a cvičení na počítači. Student vypracuje šest úloh.

Způsob a kritéria hodnocení

Počítačová cvičení jsou hodnocena max. 40 body, z toho 10 bodů za samostatné naprogramování zadaných úloh a 30 bodů za dva testy.
Závěrečná zkouška má ústní část a je hodnocena max. 60 body. Student musí získat ze závěrečné zkoušky minimálně 25 bodů.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Von Neumannova koncepce počítače. Základní bloky: ALU, řadič, registry, paměť, sběrnice, paměťově mapované a izolované periferie. Základní cyklus počítače. Harvardská architektura, modifikovaná Harvardská architektura. Mikroprocesor, mikrokontrolér, signálový procesor, signálový kontrolér.
2. Program, instrukce, instrukční soubor, typy instrukcí. Adresovací módy. Strojový kód.
3. Assembler: instrukce, pseudoinskrukce, návěští. Instrukční soubor mikrokontrolérů NXP rodiny HCS08.
4. Podprogramy, předávání parametů podprogramům, práce se zásobníkem. Rozdíl mezi podprogramem a makrem.
5. Obsluha periferií: aktivní čekání, přerušení, DMA. Činnost procesoru při obsluze přerušení. Maskovatelné, nemaskovatelné a pseudomaskovatelné přerušení. Vnořená přerušení. Reset procesoru, zahájení činnosti po resetu.
6. Periferní subsystémy mikrokontrolérů: porty, jednotky generování hodinového signálu, hodiny reálného času, watchdog.
7. Periferní subsystémy mikrokontrolérů: čítače a časovače, funkce Input Capture a Output Compare, měření časového intervalu. PWM.
8. Periferní subsystémy mikrokontrolérů: A/D, D/A převodníky, SCI, SPI, IIC.
9. Paměti: rozdělení, parametry. Princip a vlastnosti pamětí SRAM, DRAM, SDRAM, DDR RAM.
10. Paměti ROM, EPROM, EEPROM, FLASH (NOR, NAND FLASH), FeRAM, MRAM.
11. Připojování pamětí k mikroprocesoru. Sériové a paralelní rozhraní pamětí. Adresový dekodér. Zrcadlení. Hierarchie paměti. Paměti cache.
12. Řetězení (pipelining). Superskalární architektura. Multiprocesorové systémy. Procesory CISC, RISC, Post RISC.
13. Správa paměti: Adresový prostor. Logická a fyzická adresa. MMU. Bázový registr a registr pro limit, segmentace, stránkování. TLB. Virtualizace paměti.

Cíl

Cílem předmětu je naučit studenty navrhovat jednoduché kombinační a sekvenční logické obvody, seznámit je s principy činnosti mikroprocesorových systémů, subsystémy mikrokontrolérů a základy tvorby softwarového vybavení pro embedded systémy.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Počítačová cvičení jsou povinná, řádně omluvené zmeškané počítačové cvičení lze po domluvě s vyučujícím nahradit.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-AMT , 2. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor