Проектирование процессора

все курсы

Курс находится на модерации. Данные могут быть неактуальны.

3.3

10 недель, от 3 до 4 часов в неделю

Тип обучения

Курс

Зач. единицы

Сертификат

1 800 ₽ для получения

Стоимость курса

бесплатно

нет рассрочки

Курс посвящен проектированию процессора, основного вычислительного ядра цифровых устройств. Процесс проектирования процессора рассмотрен от арифметических и логических основ до схемотехнической реализации на ПЛИС FPGA с отладкой и тестированием. Рассмотрены различные варианты построения узлов и устройств во взаимосвязи с характеристиками проектируемого процессора. Основные принципы и приемы проектирования инвариантны к технологической реализации.

Вас будут обучать

Новиков Григорий Григорьевич

курсов

Должность: Доцент НИЯУ МИФИ Отделение интеллектуальных кибернетических систем офиса образовательных программ ИИКС, Заместитель начальника отдела Учебный отдел института интеллектуальных кибернетических систем / Институт интеллектуальных кибернетических систем

Ядыкин Игорь Михайлович

курсов

Должность: Доцент Отделения интеллектуальных кибернетических систем НИЯУ МИФИ

Образовательная организация

Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ"

0 отзывов

НИЯУ МИФИ – один из лучших национальных университетов, осуществляющих подготовку элитных специалистов для атомной сферы, науки, ИТ и других высокотехнологичных секторов экономики России.

Миссия университета - генерация, распространение, применение и сохранение научных знаний в интересах решения глобальных проблем XXI века.

НИЯУ МИФИ – признанный лидер в прорывных направлениях:

- ядерные исследования и технологии;

- лазерные, плазменные и пучковые технологии;

- СВЧ-наноэлектроника;

- нанобиотехнологии, биомедицина и медицинская физика;

- информационные технологии.

Университет развивает перспективные направления:

- космические исследования и технологии;

- управляемый термоядерный синтез;

- материалы для ядерного и космического применения.

Уникальные преимущества образования в НИЯУ МИФИ:

- Уникальные образовательные программы, ориентированные на профессии будущего и перспективные научные направления

- Обучение в сотрудничестве с ведущими мировыми корпорациями и крупными научными центрами мира

- Собственные современные уникальные экспериментальные установки и центры

- Стажировки студентов в ведущих научных центрах и лабораториях мира, участие в международных научноисследовательских и инновационных проектах, экспериментах Mega science. Среди них ATLAS, ALIСE, CMS в CERN; FAIR, XFEL в DESY (Германия); ITER (Франция); ICECUBE, PAMELA (Италия); STAR и PHENIX (США); T2K (Япония).

- Модульность, междисциплинарность и индивидуализация обучения

- Соответствие образовательных программ международным стандартам инженерного образования

Открытое образование

3.7

31 отзыв

Новый элемент системы российского образования — открытые онлайн-курсы — cможет перезачесть любой университет. Мы делаем это реальной практикой, расширяя границы образования для каждого студента. Полный набор курсов от ведущих университетов. Мы ведём системную работу по созданию курсов для базовой части всех направлений подготовки, обеспечивая удобное и выгодное для любого университета встраивание курса в свои образовательные программы
«Открытое образование» – это образовательная платформа, предлагающая массовые онлайн-курсы ведущих российских вузов, которые объединили свои усилия, чтобы предоставить возможность каждому получить качественное высшее образование.

Любой пользователь может совершенно бесплатно и в любое время проходить курсы от ведущих университетов России, а студенты российских вузов смогут засчитать результаты обучения в своем университете.

Программа курса

Тема 1. Введение. Арифметические основы построения процессора. Способы представления чисел. Представление чисел с фиксированной и плавающей запятой: диапазон, точность. Прямой обратный и дополнительный коды. Выполнение операций сложения и вычитания в дополнительном коде. Системы счисления. Перевод чисел, представленных в 2k-х системах счисления

Тема 2. Логические основы построения процессора. Основные понятия алгебры логики. Функции алгебры логики (ФАЛ). Элементарные логические функции. Основные эквивалентности. Способы представления ФАЛ: таблица истинности, совершенные нормальные формы. Функционально-полные системы элементарных логических функций

Тема 3. Принципы Неймана, как теоретические основы построения процессора. Принципы Неймана построения. Структура классического процессора. Назначение и взаимосвязь ее основных устройств (УУ, ЗУ, АЛУ). Структура классического процессора: физическое и логическое адресное пространство. Символическое и машинное представление. Команды и данные.

Тема 4. Блок операций -АЛУ. Арифметико-логическое устройство. Назначение. Особенности построения АЛУ для выполнения различных арифметических операций. Устройство управления: назначение, принципы построения. Структурная схема УУ с жесткой логикой.

Тема 5. Запоминающее устройство. Запоминающее устройство. Запоминающие устройства. Назначение, основные параметры, классификация. Иерархическая структура ЗУ современных ЭВМ.

Тема 6. Устройство управления. Устройство управления: назначение, принципы построения. Структурная схема УУ с жесткой логикой. Реализация датчика сигналов на счетчике с дешифратором и на сдвиговом регистре. Структурная схема микропрограммного УУ. Взаимодействие основных узлов и устройств при автоматическом выполнении команды.

Тема 7. Разработка системы команд процессора с заданными параметрами. Символическое и машинное представление команд. Форматы команд и режимы адресации Взаимосвязь формата команды с основными характеристиками процессора.

Тема 8. Разработка способов адресации операндов. Физическое и логическое адресное пространство. Понятие адресности и адресации. Режимы адресации. Формирование физического адреса в реальном режиме работы в различных режимах адресации

Тема 9. Проектирование функциональной схемы процессора. Структура классического процессора, Блок управления командами, Регистр команды, Счетчик команд. Буферные регистры и регистр исполнительного адреса. Распределитель импульсов цикла. Реализация команд перехода.

Тема 10. Основы схемотехнической реализации. Назначение и принципы работы основных логических элементов: дешифратор, триггер, регистр хранения, регистр сдвига, двоичный счетчик. Условно-графические обозначения элементов.

Тема 11. Схемотехническое проектирование основных устройств процессора. Арифметико-логическое устройство Блок управления командами. Основная оперативная память.

Тема 12 Реализация на ПЛИС. Особенности САПР Xlinx Foundation, ПЛИС Spartan Технология проектирования схемотехнической реализации в среде САПР. Реализация процессора на базе ПЛИС FPGA Spartan.

Тема 13. Отладка и тестирование. Разработка тестовых процедур для автономной и комплексной отладки процессора. Функциональное моделирование. Определение временных параметров. Критический путь. Размещение на кристалле и временное моделирование.

Тема 14. Особенности организации работы современных процессоров. Организация виртуальной памяти. Формирования физического адреса при сегментно-страничной организация памяти. Конвейерная организация работы процессора. Ступени конвейера. Оценка производительности при конвейерной организации работы. Конфликты в конвейере. Аппаратные методы защиты информации. Назначение. Способы защиты. Метод граничных регистров. Метод ключей защиты памяти. Защита при управлении памятью. Защита по привилегиям.

Тема 15. Взаимодействие с памятью и периферийными устройствами. Система прерываний. Назначение. Функции аппаратной и программной частей системы прерываний. Обработка прерываний в Контроллер приоритетных прерываний. Таблица векторов прерываний.

Тема 16. Заключение. Перспективы развития.