Кафедра К3 Прикладная математика, информатика
и вычислительная техника

Дисциплины

Вычислительные машины, системы и сети

Вопросы к лабораторным работам

Лабораторная работа № 1. Учебно- исследовательский стенд «ALTERA DE 2-115». Приложение «Altera Monitor Program» (AMP) для работы со стендом.

Вопросы к лабораторной работе:

1. Какие компоненты входят в состав учебного стенда?
2. Каким образом выполняется конфигурирование кристалла ПЛИС учебного стенда?
3. Какие компоненты учебного стенда входят в состав процессорной системы, используемой в лабораторных работах?
4. Для чего предназначено приложение «Altera Monitor Program»
5. Каковы возможности приложения АМР?
6. Что представляет собой проект в АМР?
7. Как выбрать процессорную систему, используемую в проекте?
8. Как добавить программные файлы в проект?
9. Как загрузить конфигурационный файл в кристалл ПЛИС учебного стенда?
10. Как выполнить компиляцию исходного файла программы?
11. Как загрузить исполняемый файл в процессорную систему?

Лабораторная работа № 2. Создание мультимедийной процессорной системы на кристалле. Использование АМР для взаимодействия с параллельными портами для ввода информации с кнопок и переключателей и для отображения информации на светодиодах и семисегментных индикаторах.

Вопросы к лабораторной работе:

1. Какие компоненты памяти используются в процессорной системе?
2. Какие устройства ввода/вывода используются в процессорной системе?
3. Как называется процессор, используемый в процессорной системе?
4. Каким образом можно посмотреть содержимое ячеек памяти, портов ввода/вывода процессорной системы с помощью приложения АМР?
5. Можно ли изменить содержимое ячеек памяти, портов ввода/вывода процессорной системы с помощью приложения АМР? И если да, то как?
6. Какая система счисления используется в АМР для отображения содержимого ячеек памяти, портов ввода/вывода процессорной системы?
7. Можно ли инициализировать область ОП в заданном диапазоне? И если да, то как это сделать?
8. Что представляет собой параллельный порт ввода вывода? Для взаимодействия с какими периферийными устройствами в процессорной системе он используется.
9. Можно ли вывести на семисегментные индикаторы цифры шестнадцатеричной системы счисления и как это сделать?
10. Какое количество красных и зеленых светодиодов используется в процессорной системе? Как ими управлять?
11. Какое количество кнопочных переключателей используется в процессорной системе? Для чего нужна кнопка key0? Как определить состояние кнопок с помощью АМР?

Лабораторная работа № 3. Использование АМР для компиляции, загрузки и отладки программ. Архитектура системы команд процессора NIOS II. Форматы команд и данных. Способы адресации операндов.

Вопросы к лабораторной работе:

1. Как выполнить компиляцию исходной программы и загрузить её исполняемый файл в процессорную систему?
2. Можно ли посмотреть и изменить содержимое регистров процессора в АМР?
3. Какие из регистров общего назначения выполняют специальные функции?
4. Какой из регистров в процессорной системе указывает на текущую выполняемую команду? Можно ли его изменить?
5. Каким образом выполняется отладка программы в АМР?
6. Что такое контрольная точка? Как её установить, удалить?
7. Какие форматы используются для представления чисел в процессорной системе?
8. Какие форматы команд используются в процессорной системе?
9. Какие способы используются для адресации операндов в процессорной системе?
10. Можно ли загрузить исходные данные отдельно от кода программы и как это сделать?
11. К какому типу RISC или CISK относится процессор NIOS II? Почему?

Лабораторная работа № 4. Вывод информации из процессорной системы на LCD индикатор.

Вопросы к лабораторной работе:

1. Что представляет собой LCD индикатор, используемый в процессорной системе?
2. Каким образом выполняется вывод информации из процессорной системы?
3. Как задать местоположение выводимого символа?
4. Какая кодировка используется для отображения информации на LCD?
5. Какие команды поддерживает контроллер LCD?
6. Какое количество символов можно вывести на индикатор LCD?
7. Как реализовать вывод текста на индикатор LCD в режиме бегущей строки?
8. Как подобрать скорость движения бегущей строки?
9. Какие порты используются в процессорной системе для взаимодействия с контроллером LCD? Каковы их форматы?

Лабораторная работа № 5. Команды load, store. Тестирование всех типов оперативной памяти, используемой в процессорной системе.

Вопросы к лабораторной работе:

1. Какой формат используется для кодирования команд load, store?
2. Данные какого формата могут участвовать в пересылках между процессором и ОП?
3. В чем особенность выполнения команд пересылки данных между процессором и портами ввода/вывода?
4. Какой способ адресации применяется для указания ячеек ОП и портов ввода/вывода в процессорной системе?
5. В чем особенность выполнения команд загрузки, если формат загружаемых данных не совпадает с разрядностью регистров процессора?
6. Какие бывают стили размещения данных в оперативной памяти вычислительной машины? Какой из них используется в исследуемой процессорной системе?
7. Какие компоненты оперативной памяти используются в процессорной системе?
8. Адресное пространство оперативной памяти и ввода вывода в процессорной системе является разделенным или совмещенным?
9. Какая особенность on chip memory выявилась в процессе её тестирования?
10. Как экспериментально определить размер типов ОП, используемой в процессорной системе?
11. Какого типа кэш память используется в процессорной системе?
12. В чем заключается конфигурирование кэш памяти и как её выполнить?

Лабораторная работа № 6. Использование стека в процессорной системе. Передача параметров через стек и через регистры процессора. Выполнение команд вызова и возврата из процедур.

Вопросы к лабораторной работе:

1. Что такое стек, для чего он нужен, и как он работает?
2. Какой способ адресации используется для обращения к стеку?
3. Какие команды и какого формата используются для обращения к стеку?
4. Каким образом передаются параметры вызываемым процедурам? Как возвращается результат?
5. Какие команды и какого формата используются для вызова процедур и возврата обратно?
6. Какой способ адресации используется в командах вызова и возврата?

Лабораторная работа № 7. Использование вложенных процедур и файлов с исходными данными в процессорной системе.

Вопросы к лабораторной работе:

1. Что такое вложенная процедура?
2. Каким образом следует организовать корректный возврат из вложенных процедур?
3. Можно ли исходные данные для программы разместить в отдельном файле? Как это сделать?
4. Как с помощью приложения АМР загрузить в оперативную память процессорной системы исходные данные из файла, начиная с заданного адреса?
5. Как заставить программу обрабатывать загруженные из файла исходные данные?
6. Если переместить исполняемый код программы в другую область оперативной памяти, будет ли программа корректно работать?
7. Какие команды перестанут корректно выполняться после перемещения программы в оперативной памяти?
8. Можно ли программный код использовать как исходные данные в другой программе? Приведите пример такой программы.

Лабораторная работа № 8. Аппаратные, программные прерывания и особые случаи в процессорной системе.

Вопросы к лабораторной работе:

1. Для каких целей применяются прерывания в вычислительных машинах?
2. Что называют системой прерывания в вычислительной машине?
3. Относится ли система прерываний процессорной системы NIOS II к векторному типу?
4. Какие аппаратные средства в используемой в лабораторных работах процессорной системе относятся к системе прерываний?
5. Как можно запретить или разрешить прерывания текущей программы?
6. Как можно выборочно запретить прерывания от отдельных устройств процессорной системы?
7. Можно ли разрешить выборочно прерывания от отдельных кнопок в процессорной системе? Как это сделать?
8. Какие прерывания относятся к аппаратным?
9. Будет ли завершено выполнение текущей команды в момент прихода сигнала запроса прерывания от периферийного устройства?
10. Как обеспечить корректное выполнение прерванной команды?
11. Что называют исключениями (exception) в процессорной системе?
12. Каким образом выполняется возврат из прерывания в процессорной системе?
13. Какая команда вызывает программное прерывание?
14. Что такое невыполнимая команда? Что произойдет, если в выполняемой программе окажется такая команда?

Лабораторная работа № 9. Исследование работы интервального таймера и применение его в приложениях пользователя.

Вопросы к лабораторной работе:

1. Для чего в процессорной системе используется таймер?
2. Какие регистры таймера являются программно доступными?
3. С какой частотой работает таймер? Каков принцип его работы?
4. Как запустить таймер? Как остановить таймер?
5. Можно ли считать состояние таймера, не останавливая его?
6. Как с помощью таймера измерить интервалы времени выполнения отдельных фрагментов программы?
7. Как запрограммировать таймер, чтобы он формировал временные метки с определенным периодом?
8. Как привязать запуск некоторой процедуры к некоторому состоянию таймера?
9. Можно ли с помощью таймера вести учет календарного времени в процессорной системе? Как это сделать?
10. Какой максимальный по длительности интервал может быть сформирован интервальным таймером?
11. Как поступить, если потребуется отмерить интервал большей длительности?