Методические указания по выполнению контрольно-курсовой работы для студентов очной и очно-заочной формы обучения по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника» специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»




Скачать 151.46 Kb.
НазваниеМетодические указания по выполнению контрольно-курсовой работы для студентов очной и очно-заочной формы обучения по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника» специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»
страница1/2
Дата публикации27.03.2013
Размер151.46 Kb.
ТипМетодические указания
vbibl.ru > Информатика > Методические указания
  1   2
Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра электронных вычислительных машин




УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета кибернетики

_______________ В.С. Карпов

Дата _________________


ОРГАНИЗАЦИЯ ЭВМ И СИСТЕМ
Методические указания

по выполнению контрольно-курсовой работы

для студентов очной и очно-заочной формы обучения

по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника»

специальности 230101 «Вычислительные машины,

комплексы, системы и сети»
^ Электронная версия

Тула 2009

Разработал и подготовил

доцент каф. ЭВМ Лебеденко Ю.И., канд. техн. наук;

Утверждено

на заседании каф. ЭВМ

Протокол __№2__от_ «5»_октября 2005 г.

Зав. Кафедрой ЭВМ

________________В.С.Карпов

 

Нормоконтролер ответственный по стандартизации

на каф. ЭВМ,______________В.Л.Токарев

«_____»_______________2009 г.
СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………………………….3

1.^ ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНО-КУРСОВОЙ РАБОТЫ……………………………………………………………………………..……………...3

2.ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНТРОЛЬНО-КУРСОВОЙ РАБОТЕ…………………………………………………………………………………………..….3

2.1 Тематика контрольно-курсовой работы…………………………………………………………………………………………………4

2.2 Исходные данные к контрольно-курсовой работе…………………………………………………………………………………………………5

2.3 Задание на контрольно-курсовую работу…………………………………………………………………………………………….. ..5

2.4 Объем контрольно-курсовой работы………………………………………………………………………………..………………6

2.5 Оценка результатов контрольно-курсовой работы……………………………………………………………………………………………….6

3.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ НАД ЗАДАНИЕМ……………………….…….6

3.1 Основные этапы выполнения работы………………………………………….. …………….6

3.2 Методические указания к выполнению отдельных этапов работы…………………………7

^ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………………………….10

 

ВВЕДЕНИЕ

Контрольно-курсовая работа по курсу «Организация ЭВМ и систем» выполняется либо по реальному заданию, выданному преподавателем в рамках индивидуального задания по НИРС, либо по типовому заданию. Контрольно-курсовая работа выполняется в 7 семестре. Она выполняется на базе знаний и навыков, полученных студентами при изучении дисциплин «Алгоритмические языки и программирование», «Основы электротехники и электроники», «Схемотехника ЭВМ», «Системное программное обеспечение».

^ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Контрольно-курсовая работа выполняется с целью закрепления знаний по курсу «Организация ЭВМ и систем» и получения практических навыков самостоятельного проектирования элементарных вычислительных систем.

Задачами курсовой работы являются:

- практическое овладение методикой проектирования вычислительной системы на основе современной элементной базы, технических средств вычислительной техники, на основе теории организации ЭВМ и систем;

-оценка параметров разрабатываемой системы и применения мер по повышению ее качества;

Решение перечисленных задач невозможно без знания ряда смежных дисциплин, изучаемых в 1 - 6 семестрах и умения пользоваться справочной литературой.

^ 2.ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНТРОЛЬНО-КУРСОВОЙ РАБОТЕ

2.1.Тематика контрольно-курсовой работы

В контрольно-курсовой работе разрабатывается вычислительная система, предназначенная для реализации заданного алгоритма обработки входных цифровых данных структурно состоящая из устройств:

-персональной ЭВМ (ПЭВМ) типа IBM PC/AT-386 и выше;

-устройства ввода (УВ), связанного с ПЭВМ через стандартный интерфейс.

Структура системы представлена на рис. 1.



Рис.1. Структура разрабатываемой вычислительной системы.

Устройство ввода состоит из блока цифровой программной обработки и интерфейсного блока, работающих одновременно и обеспечивающих обработку и ввод информации в ПЭВМ.

Разрабатываемая система должна функционировать в режиме реального времени, т.е. запаздывание потока результатов от потока входной информации должно быть ограничено. В задании предполагается, что ПЭВМ строится с использованием IBM-совместимой архитектуры и использует стандартное программное обеспечение, поэтому предметом разработки в контрольно-курсовой работе являются только структура УВ и его программное обеспечение.

ПЭВМ программно реализует ряд функций приема, обработки и накопления информации. Блок цифровой обработки должен обеспечивать вычисление функции входных значений в соответствии с вариантом задания; выходной формат УВ также определяется в соответствии с вариантом.

Структура проектируемого устройства ввода относится к классу ОКОД. УВ функционально представляет собой предпроцессорное устройство, работающее с ПЭВМ параллельно и обеспечивающее ускорение процесса обработки данных.

Взаимодействие ПЭВМ и УВ может быть организовано по типу обслуживания по программе, в которой обмен данными осуществляется по инициативе ПЭВМ и под ее управлением. ЦП ПЭВМ выполняет программный опрос состояния готовности УВ, путем считывания состояния УВ через интерфейс. В процессе выполнения программы ЦП ПЭВМ анализирует готовность УВ и при наличии готовности принимает данные, в противном случае повторно анализирует готовность УВ.

Другим вариантом взаимодействия ПЭВМ и УВ является синхронизация по времени (от таймера): рассчитав время выполнения одного цикла УВ, можно через заданный интервал инициировать выполнение программы обмена данными. Как в первом, так и во втором случаях, сигналом синхронизации может быть запрос прерывания.

УВ имеет собственную резидентную память программ и память данных, в качестве которой может использоваться регистровая память. Обобщенная структура УВ приведена на рис. 2



Рис. 2. Структура УВ: ПЗУ - постоянное запоминающее устройство (память программ), СМ - системная магистраль УВ, ОЗУ - оперативное запоминающее устройство (память данных).

Конкретная конфигурация УВ определяется вариантом задания: в частности, кроме системной магистрали устройство может содержать дополнительную шину ввода-вывода, процессор может иметь сложную составную структуру, в которую входит арифметический сопроцессор (АСП).

Задачами проектирования в процессе выполнения курсовой работы являются:

разработка структурной или функциональной электрической схемы УВ;

разработка программного обеспечения УВ;

оценивание параметров всей системы в целом на основе исходных данных и полученных параметров разработанного УВ.

Критерием качества проектирования УВ может являться отношение:



где t3 - заданное значение допустимого запаздывания выходного потока данных относительно входного, tcp - время вычисления заданной функции (один из основных параметров УВ), Nмc - число микросхем в схеме УВ, m - разрядность системной магистрали УВ.

Для разработанного УВ требуется определить характеристики построенной системы (допустимый диапазон частот fвх обновления входных данных, погрешность преобразования EА, значение фактического запаздывания выходного потока данных относительно входного tA).

 

2.2.Исходные данные к контрольно-курсовой работе

Исходные данные определяются в соответствии с номером варианта (определяемого номером студента в списке групп учебного потока).
Вариант задания определяется индексами r0, r1, r2, r3, вычисляемыми по порядковому номеру N студента в потоке с помощью операции взятия остатка от деления:

r0=mod(N/7); r1=mod(N/4); r2=mod(N/2); r3=mod(N/3).

Индекс r0 определяет элементную базу блока цифровой обработки:

r0=0 –система на базе однокристальной микроЭВМ типа MCS-48;

r0=1 – система на базе процессора К580;

r0=2 - система на базе процессора x86 (К1810) в минимальном режиме;

r0=3 – система на базе процессора x86 (К1810) в максимальном режиме;

r0=4 – сопроцессорная конфигурация ЦП и АСП на базе процессора x86 (К1810);

r0=5 – система на базе процессора Motorola 68000;

r0=6 – система на базе процессора ARM.

Индекс r1 определяет вид функции, выполняемой блоком цифровой обработки:

r1=0 – среднее арифметическое N последовательно принятых входных значений;

r1=1 – частное от деления двух последних принятых входных значений;

r1=2 – остаток от деления двух последних принятых входных значений на предыдущее;

r1=3 – квадратный корень суммы квадратов N последовательно принятых входных значений;

Значение N отдельно задается преподавателем.

Индекс r2 определяет тип синхронизации при обмене данными:

r2=0 – с синхронизацией по готовности данных (программное считывание регистра состояния);

r2=1 – c синхронизацией от таймера (по расчетному времени выполнения программы).

Индекс r3 определяет тип стандартного интерфейса для связи УВ и ПЭВМ:

r3=0 – параллельный порт;

r3=1 – последовательный порт (по протоколу RS – 232C);

r3=2 – интерфейс системной шины (стандарты Multibus, ISA, PCI)

Конкретные значения допустимой точности вычислений, которая определяется разрядностью входных и выходных данных также задает преподаватель - руководитель проекта. Они могут быть скорректированы в ходе выполнения работы.

 

2.3.Задание на контрольно-курсовую работу

Задание на выполнения работы выдается отдельно на каждого студента, включая индивидуальные задания. В течении первых четырех недель с момента выдачи задания исходные данные могут быть откорректированы по согласованию с руководителем ККР. Индивидуальное задание должно быть согласованно с лектором, ведущим курс «Организация ЭВМ и систем» и утверждено заведующим кафедрой.

 

2.4.Объем контрольно-курсовой работы

Результаты выполнения работы представляются в виде пояснительной записки объемом 10 - 15 машинописных страниц (без приложений) или в тетради объемом 12 – 18 листов. Необходимые структурные и функциональные схемы обычно оформляются в виде рисунков, входящих в текст записки, однако возможно их оформление в виде графического приложения (чертежей, выполненных в соответствии со стандартами [1 – 5].

Пояснительная записка (ПЗ) к контрольно-курсовой работе должна содержать:

титульный лист,

задание на проектирование,

введение,

основное содержание,

заключение,

список использованных источников,

приложение, содержащее документацию и другие материалы, не вошедшие в перечень графической части (листинги программ, таблицы, графики и т.д.).

В основное содержание ПЗ рекомендуется включить следующие разделы:

  • анализ задания;

  • выбор и обоснование структурной и, если необходимо, функциональной схемы организации микропроцессорной вычислительной системы;

  • разработка вопросов взаимодействия в микропроцессорной системе;

  • -обоснование алгоритмов выполнения машинных операций и способов вычисления адресов операндов;

  • разработка программ, обеспечивающих функционирование микропроцессорной вычислительной системы;

  • определение параметров подсистемы памяти;

  • анализ динамических параметров и качества системы.


2.5.Оценка контрольно-курсовой работы

Выполненная и оформленная полностью контрольно-курсовая работа представляется руководителю на проверку, который оценивает ее и выставляет оценку «зачтено» («не зачтено»). Кроме того, качество ККР, степень самостоятельности при ее выполнении, а также равномерность выполнения по времени могут служить основанием для выставления оценок текущей аттестации по дисциплине «Организация ЭВМ и систем».

 

^ 3.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ НАД ЗАДАНИЕМ

3.1Основные этапы выполнения работы:

Разработка вычислительной системы состоит в выполнении следующих этапов:

Э1 - анализ задания и синтез варианта структурной организации вычислительной системы на основе составления и анализа алгоритма вычисляемой ею функции, изучение литературы;

Э2 - разработка алгоритмов вычисления функций на языке микроопераций, выполняемых заданной элементной базой;

Э3 - разработка функциональной схемы УВ в виде синтеза функциональных схем его основных модулей (для систем на базе комплекта К1810);

Э4 - разработка программного обеспечения УВ;

Э5 – уточнение параметров и элементов системы в соответствии с разработанными программами;

Э6 - оценивание параметров всей системы в целом, оформление результатов.

По согласовании с преподавателем некоторые этапы могут быть сокращены.

 

3.2Методические указания к выполнению отдельных этапов работы

Э1,Э2. Прежде всего, требуется получить алгоритм вычисления заданной функции. Варианты алгоритма требуется оценить по числу потребных операций в соответствии с заданной структурой и элементной базой.

Особенностью разрабатываемой системы является то, что организация взаимодействия ПЭВМ с УВ осуществляется через стандартный интерфейс ввода – вывода, к которому УВ подключено как внешнее устройство.

Наиболее простая структура блока цифровой обработки получается при использовании однокристальной микроЭВМ, например, К1816ВЕ48 [8]. Однако, в этом случае задача проектирования сводится к обоснованному выбору и грамотному использованию ресурсов интегральной микросхемы. Построение процессора УВ на базе однокристального микропроцессора обычно не вызывает затруднений, т.к. описывается в многочисленных источниках. При этом используют микросхемы стандартных комплектов К580, К1810 [9, 10, 11]. Для этих случаев в работе целесообразно проработать функциональную схему УВ по типовым вариантам, приведенным в указанной литературе.

Варианты структуры с использованием сопроцессора подробно рассмотрены в [10, 12]. В подобных случаях наиболее важным моментом в проектировании системы является распределение работы между ЦП устройства ввода и арифметическим сопроцессором (процессором ввода/вывода). Для реализации системы на базе процессоров ARM, Motorola рекомендуется использовать в качестве справочного источника [23]. Вопросы повышения производительности системы путем распараллеливания операций освещены в [12, 13, 14].

Параллельный интерфейс может быть реализован на основе БИС КР580ВВ55А, представляющий собой программируемый параллельный порт на 24 линии ввода/вывода. Стробирующие сигналы, синхронизирующие передачу данных, генерируются программно, обеспечивая скорость передачи данных около 5 Кбайт/с. Последовательный интерфейс может быть реализован на основе БИС КР580ВВ51А, представляющий собой программируемый универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик (УСАПП). Для взаимодействия по стандартному протоколу RS-232С он программируется на асинхронный режим. При этом обеспечивается скорость передачи информации до 19200 бод. [9]. При сопряжении УВ с ПЭВМ через системную шину следует учитывать используемые разрабатываемым устройством адреса портов ввода/вывода и линии запросов прерываний.

Э2. Алгоритм вычисления функции составляется на языке ассемблера используемого микропроцессора [8, 9, 10, 12, 15,16, 23]. По числу команд, по типам команд определяется требуемое число машинных циклов вычисления функции, время вычисления, которое сравнивается с заданным значением. Эта оценка может быть выполнена путем моделирования вычисления функции. По результатам сравнения могут быть приняты меры по повышению быстродействия вычисления функции – путем распараллеливания, конвейеризации или использованием других способов [13, 14, 23].

Э3. . Выполняется синтез и анализ функциональных схем отдельных модулей УВ: процессора, модуля памяти и интерфейсного блока. Делается выбор средств сопряжения функциональных модулей с системной магистралью. По результатам составляются функциональные схемы модулей УВ. Функциональная схема модуля должна показывать основные микросхемы и другие детали устройства и все значимые связи между ними. На ней шины адресов и данных показаны обычно в виде одиночных линий с указанием разрядности. Как отдельные сигнальные проводники показаны линии синхронизации и управления. Проводники питания и заземления можно опустить.

Операнды могут храниться или в общем блоке памяти УВ, или в отдельном блоке памяти – памяти данных, или в регистровой памяти внутри процессора УВ.

Емкость памяти данных определяется выражением:

Qz = k (Nпр + 2Nисх + Nкр), (1)

где Nпр, Nисх, Nкр, - соответственно количество ячеек памяти для хранения промежуточных, исходных данных и конечных результатов, k>=1, - коэффициент учитывающий затраты памяти для организации команд защиты и контроля.

  1   2

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Методические указания по выполнению контрольно-курсовой работы для студентов очной и очно-заочной формы обучения по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника» специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» iconМетодические указания по выполнению контрольно-курсовой работы для...
Цели и задачи выполнения контрольно-курсовой работы

Методические указания по выполнению контрольно-курсовой работы для студентов очной и очно-заочной формы обучения по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника» специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» iconМетодические указания по выполнению дипломных проектов по специальности...
Методические указания по выполнению дипломных проектов по специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»...

Методические указания по выполнению контрольно-курсовой работы для студентов очной и очно-заочной формы обучения по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника» специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» iconПрограмма производственной практики для студентов направления подготовки:...
«Информатика и вычислительная техника», специальность подготовки: 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»

Методические указания по выполнению контрольно-курсовой работы для студентов очной и очно-заочной формы обучения по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника» специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» iconМетодические указания по выполнению лабораторных работ для студентов...
Целью лабораторной работы является изучение простейших способов воспроизведения звуковых файлов при помощи использования функции...

Методические указания по выполнению контрольно-курсовой работы для студентов очной и очно-заочной формы обучения по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника» специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» iconАфонский А. А., Дьяконов В. П. Цифровые анализаторы спектра, сигналов и логики
Методические указания по выполнению дипломных проектов по специальности 220101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»...

Методические указания по выполнению контрольно-курсовой работы для студентов очной и очно-заочной формы обучения по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника» специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» iconМетодические указания по выполнению лабораторных работ для студентов...
Изучение установок стиля окна OpenGL, установки формата пикселей, текущего контекста воспроизведения

Методические указания по выполнению контрольно-курсовой работы для студентов очной и очно-заочной формы обучения по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника» специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» iconМетодические указания по курсовой работы для студентов заочной формы обучения
Методические указания предназначены для студентов очной и заочной формы обучения. Содержат рекомендации по написанию курсовой работы...

Методические указания по выполнению контрольно-курсовой работы для студентов очной и очно-заочной формы обучения по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника» специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» iconМетодические указания и контрольные задания для студентов заочников...
Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования нижнетагильский государственный профессионадльный...

Методические указания по выполнению контрольно-курсовой работы для студентов очной и очно-заочной формы обучения по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника» специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» iconМетодические указания по выполнению лабораторных работ для студентов...
...

Методические указания по выполнению контрольно-курсовой работы для студентов очной и очно-заочной формы обучения по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника» специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» iconМетодические рекомендации по выполнению курсовой работы для студентов...
Методические рекомендации по выполнению курсовых работ для студентов очной и заочной форм обучения по дисциплине «Экономическая теория»...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница