Hardver alapok

Hét

Előadások anyaga

1.

Bevezetés, számítógépek kialakulása, Neumann- és Harvard-architektúra, mai számítógépeink felépítése, főbb alkatrészei, IC fogalma, jelentősége. Feszültség logika szerepe a számítógépek működésében.

2.

Adatok ábrázolása a számítógépekben. Kettes, 10-es 16-os számrendszerek kezelése, Bináris aritmetika megvalósítása funkcionális építőelemekkel (teljes összeadó), Negatív számok ábrázolása, fixpontos és lebegőpontos számábrázolás.

3.

Logikai változók, logikai érték, Boole algebra. Logikai függvények megadási módjai, egyszerűsítésük. Szöveges feladat alapján igazságtábla felvétele.

4.

Logikai alapműveletek, kapuk. Logikai függvény ábrázolása kapukkal. Multiplexerek, kódátalakítók. Logikai függvény megvalósítása multiplexerrel.

5.

Sorrendi hálózatok alapjai, állapottábla, elemi sorrendi hálózatok (D, JK, T, SR és DG flip-flopok). Egyszerű sorrendi hálózat megvalósítása flip-flopokkal.

6.

Számláló áramkörök, egyszerű műveletek számlálókkal. Léptető regiszterek.

7.

Egy konkrét mikrokontroller felépítése (CPU, ALU, regiszerek), fontosabb periféria áramkörök. Gépi kódú program végrehajtásának lépései, pipeline-elv.

8.

Assembly programozás alapjai, gépi utasítások, fordítói direktívák.

9.

Mikrokontrolleres fejlesztő rendszerek, programok tesztelése fejlesztő rendszerben.

10.

Időzítők és időzítőn alapuló perifériák (Input capture, output compare, PWM). Soros adatátvitel, fontosabb interfészek (UART, I2C, SPI).

11.

Megszakításkezelés. Perifériák tipikus kezelése (szoftverrel ellenőrzött készenléttel, megszakítással). Közvetlen adatátvitel a perifériák és a memória között (DMA).

12.

Korszerű memória áramkörök (ROM, EPROM, EEPROM, FLASH, FRAM, RAM, DRAM). Memóriák címzése, bővítése (szóhossz, kapacitás növelése). Sínrendszerek szerepe a számítógépekben.

13.

Számítógépek hierarchikus memória felépítése. Memória sebesség problémák és kezelésük. Gyorsítótárak működésének elve, direkt, részben- és teljesen asszociatív gyorsító tárak. Memória kapacitás problémák és kezelésük. Virtuális tárkezelés elve. Háttértárak működési elve (HDD, SSD)

14.

Multi programozott és multi processzoros rendszerek. Többmagos processzorok. Védelmi megoldások multi processzoros környezetekben (privilegizált utasítások, szegmentálás). (Konkrét példák az Intel-64 architektúrából)

Labor

Laborgyakorlatok anyaga

1.

Balesetvédelmi tájékoztató, csoportbeosztás.
Logikai áramkör szimulátor megismerése, bináris számok előállítása, megjelenítése. Teljes összeadó blokk működtetése, eredmény megjelenítése, kettes komplemens ábrázolással. Mérőpanel kipróbálása.

2.

Igazság tábla felvétele, szimulátoros környezetben egyszerű logikai hálózat tesztelése. Egyszerű áramkör elkészítése szimulátorban és mérőpanelen. A működés dokumentálása.

3.

Sorrendi hálózat építőelemeinek kipróbálása (D és J-K flipflop), egyszerű sorrendi hálózat (számláló, léptető regiszter) összeállítása, működtetése, tesztelésének megtervezése, teszt végrehajtása. A feladatok kipróbálása szimulátorban és mérőpanelen.

4.

Mikrokontrolleres fejlesztői környezet megismerése, egyszerű assembly program fordítása, szimulálása, javítása. Szoftveres időzítés készítése, beállítása szimulátor segítségével.

5.

Egyszerű sorrendi vezérlési feladatok (számláló, léptető regiszter) megvalósítása mikrokontrollerrel.

6.

Periféria kezelés megvalósítása (SPI kijelző kezelés) és hardveres időzítő gyakorlati alkalmazása. Megszakítás kezelés gyakorlati alkalmazása. Időzítés és IT kezelés szimulátoros ellenőrzése.