Вопросы к экзамену по курсу “ Микропроцессорные системы”
для групп
К7-121, -122, -123
2010-2011
учебный год
I. Общие
положения
1.1
Микропроцессор и его
архитектура.
1.2
Типы МП БИС
1.3
Универсальные микропроцессоры и их основные характеристики.
1.4
Однокристальные микроконтроллеры: особенности архитектуры, основные
характеристики, область применения.
2. Однокристальные микроконтроллеры
2.1
Структура микроконтроллера типа МК-51. Основные функциональные блоки и
их назначение.
2.2
Организация памяти программ и памяти данных.
2.3
Аппаратные и программные средства микроконтроллера для обработки
битовой информации
2.4
Система прерывания.
2.5
Блок таймеров/счетчиков: назначение, структура, режимы работы,
применение.
2.6
Организация последовательного ввода/вывода в микроконтроллере.
3. Универсальные микропроцессоры
3.1
Структура универсального МП. Основные функциональные блоки и их
назначение.
3.2
Регистровая структура 32-разрядного МП.
3.3
Организация памяти. Физическое
адресное пространство. Логическое адресное пространство (ЛАП): линейное,
сегментированное, страничное, сегментно-страничное.
3.4
Структура логического адреса в сегментированном
ЛАП. Селектор, дескриптор сегмента,
смещение. Назначение и структура глобальной и локальных
таблиц дескрипторов. Формирование линейного и физического адреса в сегментированном ЛАП. Кэширование дескрипторов.
3.5
Структура расширенного кода команды x86. Вычисление процессором смещения.
3.6
Виртуальная память. Страничное ЛАП.
Структура линейного адреса в страничном
ЛАП. Назначение каталога таблиц страниц и таблиц страниц.
3.7
Трансляция линейного адреса в
физический при страничной организации памяти.
Структура элемента каталога таблиц страниц и элемента таблицы страниц.
3.8
Механизмы защиты в 32-разрядном микропроцессоре. Защита при управлении
памятью. Защита по привилегиям. Механизмы передачи управления между программами
на разных уровнях привилегий. Шлюз вызова.
3.9
Многозадачный режим работы микропроцессора, аппаратные средства
поддержки многозадачности: регистр задачи, дескриптор сегмента состояния задачи,
сегмент состояния задачи. Механизм
переключения задач.
3.10 Назначение, принципы работы
и организация кэш-памяти. Типы
кэш-памяти. Способы организации кэширования (сквозная и обратная запись).
Организация внутренней кэш-памяти.
3.11 Прерывания и исключения в МПС.
Функционирование микропроцессора при обработке прерываний и исключений. Таблица
векторов прерываний. Дескрипторная таблица прерываний.
3.12 Аппаратные прерывания в
микропроцессорных системах. Источники аппаратных прерываний в стандартной
конфигурации МПС. Контроллер
приоритетных прерываний (КПП): функции, структура и алгоритм
работы. Включение КПП в структуру микропроцессорной системы. Каскадное
включение контроллеров приоритетных прерываний.
3.13 Обмен информацией в режиме
прямого доступа в память. Структура и функционирование контроллера прямого доступа в память.
Каскадное включение контроллеров прямого доступа в память.
3.14 Функции чипсета.
Структура микропроцессорной системы при использовании чипсета.
4. Структура и особенности функционирования
современных микропроцессоров
4.1. Организация конвейерной
обработки информации в МП: структура классического конвейера, оценка
производительности МП при конвейерной обработке.
4.2. Конфликты в конвейере.
Влияние конфликтов на производительность процессора. Типы конфликтов и способы
минимизации их влияния на производительность микропроцессора.
4.3. Предсказание переходов:
назначение, способы, техническая реализация.
4.4. Неупорядоченное выполнение
команд: суть подхода, проблемы, связанные с реализацией метода и пути их
преодоления.
4.5. Особенности архитектуры МП с
технологией MMX и SSE.
4.6. Микропроцессор Pentium
4: особенности микроархитектуры, структура и
назначение основных блоков, порядок функционирования.
4.7. Пути повышения
производительности микропроцессоров.
4.8. Основные черты архитектуры EPIC.
4.9. Микропроцессор Itanium:
структура, архитектурные особенности.
4.10. Отличительные черты
микропроцессоров с RISC-архитектурой.
5.
Мультимикропроцессорные системы
5.1. Основные конфигурации мультимикропроцессорных
систем: SMP-системы, NUMA-системы,
кластеры, MPP-системы
5.2. Транспьютеры: структура,
назначение, организация и порядок функционирования транспьютерных систем.
6.
Разработка и отладка микропроцессорных систем
6.1. Основные особенности МПС как объектов контроля.
6.2. Особенности отладки
МПС на различных этапах жизненного цикла.
7.
Процессоры цифровой обработки сигналов
7.1
Назначение и
особенности цифровой обработки сигналов.
7.2
Основные
особенности архитектуры процессоров цифровой обработки сигналов.
7.3
Особенности
системы команд и программирования процессоров цифровой обработки сигналов.
8. Оценка
производительности микропроцессоров
8.1. Классические методы оценки производительности
микропроцессоров: по тактовой частоте, MIPS, MFLOPS.
Достоинства, недостатки, область применимости.
8.2. Оценка производительности микропроцессоров на
основе бэнчмарковских программ. Тестовая программа Linpack. Тестовые пакеты SPECCpu, BDTI.
ОСНОВНАЯ
ЛИТЕРАТУРА
1. Гуров В.В. Архитектура
микропроцессоров. - М.: Изд. БИНОМ, 2010. 272 с.
2. Гуров В.В. Архитектура
микропроцессоров [Электронный ресурс]. - http://intuit.ru
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
ЛИТЕРАТУРА
004/М59 Микропроцессорные системы:
Уч. пособие для вузов / Е.К.Александров, Р.И. Грушвицкий, М.С.Куприянов и др. –
СПб.: Политехника, 2002.
Однокристальные
микроконтролллеры
1.
Сташин В.В., Урусов А.В., Мологонцева
О.Ф. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах.-М.:Энергоатомиздат,1990.
2.
Боборыкин А.В., Липовецкий Г.П., Литвинский Г.В. и др. Однокристальные
микроЭВМ.-М.:МИКАП (БИНОМ),1994.
3.
Гуров В.В., Рыбаков А.А.
Лабораторный практикум "Разработка микропроцессорных систем на основе
однокристальных микроконтроллеров". М.: МИФИ, 2000.
4.
Нерода В.Я., Торбинский В.Э.,
Шлыков Е.Л. Однокристальные микроЭВМ
MCS-51. - М.: Диджитал Компонентс,1995.
1.
Григорьев В.Л. Микропроцессоры i486.-М.: ГРАНАЛ, 1993.
2.
Бродин В.Б., Шагурин И.И.
Микропроцессор i486.Архитектура, программирование. М.: "ДИАЛОГ-МИФИ", 1993.
3.
Шагурин И.И., Бердышев Е.М. Процессоры семейства Intel P6.
архитектура, программирование, интерфейс. – М.: Горячая линия – Телеком, 2000.
4.
Русак И.М., Луговский В.П. Технические
средства ПЭВМ: Справочник/ Под ред.И.М.Русака.
- Минск: Вышейшая школа, 1996.
5.
Гук М. Процессоры Intel от 8086 до Pentium II. Спб: Питер,1997 и
последующие издания.
6.
Петрухин В.С.,Степченков Ю.А.,Филин А.В. Персональные ЭВМ на основе архитектуры Intel 80386.В 2-х книгах.-Обнинск: ИВЕСКО, 1993.
7.
Орловский Г.В. Введение в архитектуру МП 80386. - С.-Пб.: ИНФОКОМ, 1992.
8.
Брамм П., Брамм Д. Микропроцессор
80386 и его программирование.-М.:Мир,1990.
9.
Паппас К., Марри У.
Микропроцессор 80386.-М.:Радио и связь, 1993.
10. Смит Б.Э., Джонсон М.Т.
Архитектура и программирование микропроцессора INTEL 80386/ Пер. с
англ.-М.:Конкорд,1992.
Структура и особенности
функционирования современных однокристальных
МП
1.
Электронный ресурс: Шнитман В. Современные
высокопроизводительные компьютеры. - www.citforum.ru/hardware/svk
2.
Электронный ресурс: Шагурин И. Особенности архитектуры процессоров Pentium
4. - http://chipnews.gaw.ru/html.cgi/arhiv/00_09/stat_18.htm
3.
Шагурин И. Pentium 4 – новая ступень развития
микропроцессорной техники. - Chip News, №9, 2000.
4.
Электронный ресурс: Кузьминский М. Микроархитектура Itanium. - Открытые системы, 2001,
№9. http://www.osp.ru/os/2001/09/008.htm
5.
Атовмян И.О. Архитектура вычислительных систем. – М. Изд. МИФИ, 2002.
6.
Электронный
ресурс: Кузьминский М. Power4: надежда мира RISC: Открытые системы #06/2003.
- http://www.osp.ru/text/302/183106
7.
Электронный
ресурс: Данилов П. Процессор IBM PowerPC 970:
история создания и анализ перспектив.-http://www.ferra.ru/processors/25253/print/
Мультимикропроцессорные системы
1. Электронный ресурс: Мосейкин М. Параллельные системы и кластеры: проблема
выбора. - Банковские технологии, №2, 1998. http://www.bizcom.ru/rus/bt/1998/nr2/06/htm
2.
Электронный ресурс: Корнеев В. Будущее высокопроизводительных вычислительных
систем. Открытые системы, №5, 2003. http://www.citforum.ru/hardware/vich_sist/
3. Электронный ресурс:
Многопроцессорные системы. - http://www.citforum.ru/koi/database/skbd/glava_10.shtml
4. Электронный ресурс:
Многопроцессорные системы. - www.kv.minsk.by
5. Электронный ресурс:
Транспьютеры. - http://www.wl.unn.ru/~ragozin/plan/tputep.htm
6. Электронный ресурс:
Транспьютер -. http://elanina.narod.ru/lanina/index.files/transp1.htm
1.
Мясников А.В., Игнатьев М.Б., Кочкин А.А. и др./ Под ред. Мясникова
А.В., Игнатьева М.Б. Микропроцессоры: системы программирования и отладки. - М.:
Энергоатомиздат, 1985.
2.
Электронный ресурс: Калядин А.
Отладчики микроконтроллеров и их применение в разработке микроконтроллерных приложений.
- http://www.mka.ru
Процессоры
цифровой обработки сигналов
1. Корнеев В.В., Киселев А.В.
Современные микропроцессоры. - М.: Изд.БХВ,
2003. : Электронный ресурс. www.dasbook.ifolder.ru/1459740
2. Электронный ресурс: http://www.scanti.ru/
3. Электронный ресурс:
http://www.ti.com/ru/dsp.htm