Syllabus

Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя

Каф. біотехнічних систем

Мікропроцесорна техніка

Силабус

1. Освітні програми, для яких дисципліна є обов’язковою:

# Рівень освіти Галузь знань Спеціальність Освітня програма Курс(и) Семестр(и)
1 бакалавр 16. Хімічна та біоінженерія 163. Біомедична інженерія (бакалавр) Біомедична інженерія 2 4
2 бакалавр 16. Хімічна та біоінженерія 163. Біомедична інженерія (бакалавр) Біомедична інженерія 4 8

2. Дисципліна пропонується як вибіркова для усіх рівнів вищої освіти і усіх освітніх програм.

3. Інформація про автора курсу

Прізвище, ім'я та по батькові Паляниця Юрій Богданович
Науковий ступінь канд. техн. наук
Вчене звання немає
Посилання на сторінку викладача(ів) на офіційній веб-сторінці університету http://library.tntu.edu.ua/personaliji/a/p/paljanycja-jurij-bohdanovych/
Е-mail (в домені tntu.edu.ua) palyanytsa_y@tntu.edu.ua

4. Інформація про навчальну дисципліну

Розподіл аудиторних годин Лекції: 28
Практичні заняття: 0
Лабораторні заняття: 28

Кількість годин самостійної роботи: 49
Кількість кредитів ECTS: 3,5
Мова викладання українська
Вид підсумкового контрою залік
Посилання на електронний навчальний курс у СЕН університету ATutor https://dl.tntu.edu.ua/bounce.php?course=2835

5. Програма навчальної дисципліни

Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Мета: набуття студентами знань з основних понять і структури мікропроцесорної техніки, варіантів математичного забезпечення мікропроцесорів для подальшого використання їх в конструюванні біомедичних апаратів та систем (БМА).

Завдання: вивчення студентами принципів використання електронно-обчислювальних засобів та мікропроцесорів в біомедичних апаратах і системах (БМА), вивчення архітектури базових мікропроцесорних комплектів і методів їх вибору для конкретного застосування, а також методів розробки та налагодження програм виконання конкретних функцій мікропроцесорами, що вбудовані в електронні апарати (БМА).

Місце дисципліни в структурно-логічній схемі навчання за освітньою програмою

Перелік дисциплін, або знань та умінь, володіння якими необхідні студенту (вимоги до рівня підготовки) для успішного засвоєння дисципліни

Вища математика

Перелік дисциплін які базуються на результатах навчання з даної дисципліни

Дипломне проектування

Зміст навчальної дисципліни

Лекційний курс (формулювання тем)

Тема 1. Вступ. Мікроконтролери, мікропроцесори і сигнальні процесори.
Тема 2. Типові схеми включення мікропроцесорів.
Тема 3. Структура мікропроцесорних систем.
Тема 4. Архітектури мікропроцесорів.
Тема 5. Основи програмування мовою Асемблер.
Тема 6. Здійснення вводу-виводу. Опитування портів. Обробка переривань.
Тема 7. Хост-контролери. Протоколи обміну даними.
Тема 8. Сигнальні та спец процесори.
Тема 9. Мови високого рівня програмування.

Лабораторний практикум (теми)

1. Створення проекту електронного пристрою на базі мікроконтроллера
2. Створення алгоритму роботи мікроконтролерної схеми
3. Створення тестового стенду
4. Створення PCB пристрою на базі мікроконтролера

Самостійна робота студента/аспіранта


1. Вступ. Мікроконтролери, мікропроцесори і сигнальні процесори
2. Типові схеми включення мікропроцесорів
3. Структура мікропроцесорних систем.
4. Програматори.
5. Архітектури мікропроцесорів
6. Основи програмування мовою Асемблер
7. Здійснення вводу-виводу.
8. Опитування портів.
9. Обробка переривань.
10. Хост-контролери.
11. Протоколи обміну даними.
12. Сигнальні та спец процесори.
13. Асинхронний послідовний обмін.
14. Клас String.
15. Основні напрями, завдання та алгоритми ЦОС.
16. Застосування мікропроцесорної техніки в медицині
17. Сучасні тенденції розвитку мікропроцесорних систем.
18. Перспективи розвитку мікропроцесорних систем.

Навчальні матеріали та ресурси

1. Корнеев В.В., Киселев А.В. Современные микропроцессоры / В.В.Корнеев, А.В.Киселев. – М.: НОЛИДЖ, 1998.- 240 с

2. Мікропроцесорна техніка: Підручник/ Ю.І. Якименко, Т.О. Терещенко, Є.І. Сокол та ін. За ред. Т.О. Терещенко.- 2-ге вид.,- К: ІВЦ «Видавництво «Політехніка»; «Кондор», 2004.- 416 с.

3. Бродин Б.В. Микроконтроллеры / Б.В.Бродин, И.И.Шагурин. – М.:ЭКОМ,1999

4. Безуглов Д.А. Цифровые устройства и микропроцессоры/ Д. А. Безуглов, И. В. Калиенко. — Изд. 2-е. — Ростов н/Д: Феникс, 2008. —468, [1] с: ил. — (Высшее образование).

5. Микропроцессоры: В 3-х кн. Кн.1. Архитектура и проектирование МикроЭВМ. Организация вычислительных процессов / П.В. Нестеров, В.Ф. Шаньгин, В.Л. Горбунов и др.; Под ред. Л.Н. Преснухина. – М.: Высшая школа, 1986. – 495 с.

6. Кёниг А. и М. Полное руководство по PIC-микроконтроллерам.: Пер. с нем. — К.: "МК-Прес", 2007. — 256 с., ил.

7. Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Т.1. – М.: Постмаркет, 2001. – 416с.

8. Яценков В. С. Микроконтроллеры MicMicrochip. Практическое руководство. — Москва: Горячая линия – Телеком, 2002. — 296 с., ил.

6. Політика та контроль навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Політика навчальної дисципліни

Політика навчальної дисципліни визначається системою вимог, які викладач пред'являє до студента при вивченні дисципліни та ґрунтується на засадах академічної доброчесності.
Вимоги стосуються відвідування занять (неприпустимість пропусків, запізнень і т.п.); правил поведінки на заняттях (активну участь, виконання необхідного мінімуму навчальної роботи та ін.); заохочень та стягнень (за що можуть нараховуватися або відніматися бали і т.п.).
Політика навчальної дисципліни вибудована з урахуванням норм законодавства України щодо академічної доброчесності, Статуту, положень ТНТУ:

1. Положення про організацію освітнього процесу в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя - наказ №4/7-340 від 21.05.2015 із змінами від 25.06.2019 - наказ №4/7-622 від 27.06.2019 та від 14.04.2020 - наказ №4/7-243 від 15.04.2020

2. Положення про індивідуальний навчальний план студента Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя (нова редакція) - наказ №4/7-669 від 25.09.2020

3. Положення про академічну мобільність учасників освітнього процесу Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя

4. Положення про оцінювання здобувачів вищої освіти Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя (нова редакція) - наказ №4/7-670 від 25.09.2020

5. Положення про академічну мобільність студентів ТНТУ ім.І.Пулюя - наказ№4/7-454 від 16.07.2013

6. Положення про врегулювання конфліктних ситуацій в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя - наказ №4/7-164 від 01.03.2021

7. Положення про підсумковий семестровий контроль результатів навчання студентів Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя - наказ №4/7-122 від 17.02.2020

8. Тимчасовий порядок проведення семестрового контролю та атестації здобувачів вищої освіти Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя - наказ №4/7-350 від 25.05.2020

9. Положення про недопущення академічного плагіату в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя - наказ №4/7-964 від 01.11.2019 зі змінами від 19.12.2019 наказ №4/7-114 від 12.02.2020, зі змінами від 26.01.2021 - наказ №4/7-72 від 02.02.2021

10. Положення про академічну доброчесність учасників освітнього процесу Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя - наказ №4/7-969 від 01.11.2019

11. Статут Тернопільського національного технічного університету ім. І. Пулюя (нова редакція) - наказ МОН №248 від 25.02.2019




Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання


Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою:

Шкала оцінок
ВНЗ
(100-бальна)
Національна
(4-бальна)
ECTS
90-100 Відмінно А
82-89 Добре B
75-81 C
67-74 Задовільно D
60-66 E
35-59 Незадовільно FX
1-34 F

7. Додаткова інформація

1. Цифрова логіка.
2. Системи числення.
3. Двійкова система числення.
4. Шістнадцяткова система числення.
5. Десяткова система числення.
6. Булева алгебра.
7. Арифметичні операції з цілими числами.
8. Арифметичні операції з дробовими числами.
9. Поняття інформації.
10. Одиниці вимірювання інформації.
11. Поняття інформації та ентропії.
12. Елементарна логіка: ТАК/НІ.
13. Елементарна комірка пам’яті.
14. Одиниці вимірювання інформації.
15. Представлення даних.
16. Системи кодувань (ASCII, Unicode, UTF).
17. Назвіть три основні функціональні вузли структурної схеми МП .
18. Викладіть призначення і принцип дії акумулятора.
19. Назвіть операції, що виконуються АЛП.
20. Викладіть призначення і функціонування програмного лічильника.
21. Що міститься в регістрі адреси пам'яті?
22. Назвіть ознаки регістра стану і їх призначення.
23. Яка команда міститься в регістрі команд в процесі виконання поточної команди і коли змінюється адреса в покажчику стека?
24. Приведіть принцип дії стека і призначення покажчика стека.
25. Для чого призначені буферні регістри і регістри загального призначення?
26. Викладіть призначення схем управління і синхронізації МП.
27. На протязі якого часу МП витягує команду з пам'яті і виконує її?
28. Що забезпечує таймер в схемах управління МП?
29. Куди поміщається результат виконання операції АЛП?
30. Назвіть шість основних регістрів МП і дайте їм коротку характеристику.
31. Дайте визначення архітектури МП.
32. Приведіть відомі архітектури МП і вкажіть їх відмінності.
33. Приведіть відмінність акумулятора від інших регістрів. 79
34. Назвіть функції, що виконуються пристроєм управління.
35. Що визначає вміст лічильника команд і як він змінюється?
36. Приведіть визначення стекової пам'яті і вкажіть призначення покажчика стека.
37. Що таке набір команд МП?
38. Якою може бути довжина команди 8-розрядного МП?
39. З яких двох частин складається команда і яке їх призначення?
40. Дайте характеристики безпосередньої, прямої, непрямої і регістрової адресації.
41. При використанні, якого способу адресації для виконання команди потрібна найбільша кількість мікроциклів?
42. Перерахуйте способи адресації, і вкажіть, який з вказаних способів адресації дозволяє проводити звернення до будь-якої області пам'яті за допомогою команди завдовжки в одне слово.
43. Перерахуйте арифметичні і логічні команди і дайте їм характеристику.
44. Назвіть команди пересилки даних і дайте характеристику команд завантаження, пересилки і запису в пам'ять.
45. Назвіть команди переходу і виклику підпрограм і поясніть їх роботу.
46. Назвіть команди вводу-виводу.
47. Назвіть команди роботи із стеком.
48. Назвіть команди умовних переходів.
49. Назвіть команди пересилки даних з акумулятора в ОЗП і навпаки.
50. Складіть програму складання двох чисел і запису результату в комірку ОЗП.
51. . Складіть програму віднімання двох чисел і запису результату в регістр D і в елемент пам'яті з адресою 8020.
52. Складіть програму виконання операцій АБО, І, ВИКЛЮЧАЮЧЕ АБО над двома числами і занесення результатів в пам'ять.
53. Назвіть команди безпосереднього завантаження регістрових пар і покажчика стека двобайтовими словами.
54. Назвіть команди обміну двобайтовими словами між регістрами HL і DE, HL і вершиною стека.
55. Поясніть роботу команд безумовного і умовного повернень з підпрограм.
56. Команди переходу до підпрограм обслуговування переривань.
57. Поясніть роботу команд дозволу і заборони переривань.
58. Призначення команд HLT, NOP, СМС, CMA, CPI .
59. Назвіть функції, що виконуються командами ОUT і IN.
60. Назвіть команди пересилки даних з пам'яті в акумулятор.
61. Поясніть роботу команди повернення з підпрограм RET.
62. Викладіть роботу стека при виконанні команди виклику підпрограм CALL і вкажіть формат цієї команди.
63. Що таке розрядність мікропроцесора і структурою яких його пристроїв вона визначається?
64. Що знаходиться в першому байті трьохбайтної команди?
65. Скільки розрядів має шина даних і для чого вона призначена?
66. Із скількох ліній складається шина керування і які сигнали і чим на ній формуються?
67. Дайте характеристику шини адреси і вкажіть її призначення.
68. В яких випадках і де встановлюється та скидається біт переносу?
69. В яких випадках і де встановлюється та скидається біт додаткового переносу?
70. В яких випадках і де встановлюється та скидається біт знаку?
71. Яке призначення біта ознаки нуля? Коли і де він встановлюється і скидається?
72. Що характеризує ознаку парності? Коли і де він встановлюється і скидається?
73. Які функції виконує регістр команд (РГК) і дешифратор команд (ДШК)?
74. Назвіть десять різних типів машинних циклів в МК.
75. Для чого призначений пристрій керування?
76. Приведіть визначення періоду синхросигналів, машинного такту, машинного циклу.
77. Файли.
78. Структура інформації в обчислювальних системах.
79. Імена файлів.
80. Папки.
81. Структури папок.
82. Системи кодувань.
83. Постійна пам’ять.
84. Файлові системи.
85. Оперативна пам’ять.
86. Структура оперативної пам’яті МК.
87. Функціональна організація пристроїв, забезпечення їх взаємодії.
88. Схеми живлення МП систем.
89. Форм-фактори та типорозміри МК.
90. АЛП.
91. АЛП: функції, будова, основні типи та характеристики.
92. Кеш-пам’ять.
93. UART: функції, будова, основні типи та характеристики.
94. USART: функції, будова, основні типи та характеристики.
95. Сучасні архітектури процесорів, багатоядерні процесори.
96. Шини обміну даними.
97. Поняття шини обміну даних.
98. Основні характеристики шин обміну даних.
99. Паралельні та послідовні шини обміну даних.
100. Внутрішні та зовнішні шини обміну даних.
101. Пристрої зберігання інформації.
102. Поняття про файлові системи.
103. Пристрої зберігання інформації.
104. Flash Memory: принцип роботи, основні характеристики.
105. Живлення.
106. Схеми живлення: типи та форм-фактори, основні характеристики блоків живлення.
107. Основні схемотехнічні та конструктивні рішення в сучасних блоках живлення.
108. Схеми тактування: типи та форм-фактори, основні характеристики.
109. Основні схемотехнічні та конструктивні рішення в сучасних схемах тактування.
110. Багатопроцесорні архітектури.
111. Базова система вводу-виводу.
112. Первинний загружчик.
113. Базова система вводу-виводу: основні функції.
114. Типи пам’яті: PROM, EPROM, EEPROM, Flash.
115. Bootloader
116. Self-test.
117. Схеми м’якого старту.
118. Пристрої введення інформації.
119. Клавіатури.
120. Дисплеї.
121. Спеціальні графічні засоби виводу.
122. Термінал.
123. Графічні процесори.
124. Сучасні архітектури МК.
125. Взаємодія апаратної та програмної складових МК.
126. Поняття про операційні системи.
127. Взаємозв’язок первинного загружчика, адресного простору програм та змінних.
128. Драйвери.
129. Мережі МК-систем.
130. Тачскрін як пристрій вводу-виводу.
131. Типи та основні характеристики Dev Kit.
132. Типи та основні характеристики SDK.
133. Провідні (LAN), безпровідні (WLAN) інтерфейси.
134. Провідні (LAN), безпровідні (WLAN) модулі.
135. Локальні та віддалені мережі.
136. Топологія мереж та мережеве обладнання, що її забезпечує.
137. Мережеві комутатори, роутери.
138. Клієнт-сайд та сервер-сайд ПЗ.
139. Їх архітектура.
140. Поняття про High Performance Computing.
141. Основні типи високопродуктивних обчислювальних систем.
142. Розподілені обчислювальні системи.
143. Кластери.
144. Поняття про Сигнальні процесори.
145. Сучасний персональний суперкомп’ютер. Його взаємодія з МК системою.
146. Розподілене виконання обчислень в глобальній мережі.
147. Технологія SCADA.
Затверджено рішенням кафедри
of Biotechnical Systems
(протокол №
10
від «
17
»
03
2021
року).