KEI/MAP - Mikroprocesory a mikropočítače, 2023/24
Přehled látky ke zkoušce
- Základní části a funkce mikropočítače. Adresové, datové a řídící sběrnice. Periferní obvody. Adresový prostor a jeho rozdělení, adresování perif. obvodů, umístění RAM a ROM (Von Neumann, Harvard). Paměťové mapy. Adresové dekodéry.
- Detaily počítače. Procesor RISC a CISC. Paměť Cache. Registry GPR. Aritmeticko-logická jednotka, příznakové bity. Zásobník a jeho ovládání, význam. Přerušení programu. Reset, různé příčiny, sledování napájecího napětí. Generace a vnitřní rozvod hodinových impulsů. Režimy sníženého příkonu. Soustava vnitřních sběrnic mikrokontroléru, spojovací matice.
- Procesor RISC, pipeline, jeho význam a zrychlení, požadavky na sestavu instrukcí pro optimální činnost. Typický 5-stupňový pipeline, jeho stupně a jejich činnost. Základní tvary a typy instrukcí a jejich provádění. Příznakové bity, jejich vznik a použití. Skoky podmíněné a nepodmíněné, volání podprogramů, význam link-registru. Zásobník a jeho činnost. Možné konflikty v řetězci a jejich řešení. Vyprázdnění řetězce, "bublina". Možnosti zrychlení skoků.
- Přerušení. Typická cesta požadavků a jejich zpracování. Priority požadavků, jejich vyhodnocení, úrovně priority. Řadič přerušení, činnost, spolupráce s procesorem. Přiřazení počátečních adres podprogramů. Využití v programech. Latence interruptů a možnosti jejího zkrácení. Struktura interruptového podprogramu. Přepínání bank, link-registr. Využití zásobníku.
- Paměťový systém, různé typy pamětí. Přesouvání oblastí adr. prostoru. Překrývání obvodů. Překrývání RAM-ROM. Zrcadlení. Zaplnění paměti daty o různé délce. Zrychlení přístupu k datové paměti - paměť CACHE, činnost. Zrychlení přístupu k paměti FLASH.
- Kanál DMA. Činnost, spolupráce s procesorem, činnost v jednotlivých režimech, použití. Umístění v počítači.
- Periferní obvody – sestava obecného perif. obvodu. Přehled a význam jednotlivých perif. obvodů: paralelní brány, sériové brány, čítače a časovače, analogové vstupy a výstupy, atd. Řízení perif. obvodů – 3 režimy. Vícenásobné využití vývodů pouzdra – výstupní obvody, obvody pro úpravu vstupních signálů. Sběrnice pro externí obvody. Multiplexní sběrnice. Adresové dekodéry, programovatelné výběrové obvody.
- Paralelní vstupy/výstupy. Adresování, řízení směru přenosu. Vazba s připojeným zařízením, princip "handshake". Protokol "push" a "pull". Programová realizace protokolu, možná úskalí. Obvody paralelní brány. Hardwarové hlídání změn vstupů.
- Sériové vstupy/výstupy. Znaková synchronizace – obvody, činnost, UART a RS-232, průběh signálu při přenosu 1 znaku. Bitová synchronizace – obvody, činnost. Sériová periferie SPI. Sériová periferie IIC.
- Čítače a časovače. Režimy činnosti – čítání, časování, periodická generace impulsů. Časovací jednotka "input capture" a "output compare" – použití, spolupráce s interruptovým systémem. Využití čítačů a časovačů v programech. Pulsně-šířkové modulátory.
- Analogové vstupy. Řetězec v plné sestavě a zjednodušené řešení u mikrokontrolérů. Funkce, režimy činnosti, využití výstupních registrů převodníku. Analogové výstupy – sestava, činnost.
Informační zdroje:
1. "Základy mikrokontrolérů" - studijní texty ze sítě (Courseware).
2. Studijní materiál v síti - základní v sekci "Přednášky" a doplňkové v "Studijní materiály"
Pozor!! Kniha Pinker, J.: "Mikroprocesory a mikropočítače" je již zastaralá, nepoužívejte ji.
