1. Microprocessor systems structure and elements. Elements of a microprocessor system. Fundamental microprocessor structure. Von Neumann architecture. Microprocessor operation cycles. Basic addressing modes.
   
2. Data exchange between a microprocessor and its environment. Microprocessor system environment. I/O interfaces. Memory-mapped vs. isolated I/O. Data exchange methods: polling, interrupts, DMA. Z-80 microprocessor. Properties, pinout, basic machine cycles. Structure, registers. Commands, addressing modes. Interrupt system.
3. 8051 single-chip microcomputer – general architecture. Genesis of single-chip µc. 8051 structure. Memory organisation. Pins and machine cycles. Ports structure.
4. 8051 single-chip microcomputer – built-in peripherials. Counter/timer circuit. Serial port. Interrupt controller. Low-power modes. System extension.
5. Parallel input/output circuits. General IO circuit properties. Simple paralel IO with acknowledge (8212 circuit, Register + flip-flop). Programmable paralel IO circuits (Intel 8255, Zilog Z80 PIO) – structure, operation modes, registers.
6. Serial input/output circuits. Serial IO circuits (Intel 8251, Zilog Z80 SIO) – structure, operation modes, registers. Programmable timers/counters. Timers/counters (Intel 8253, Zilog Z80 CTC) – structure, operation modes, registers.
7. Interrupt controllers. Interrupt controller functions, possible implementations. Interrupt controllers (Simple: 8214, Complex, flexible, programmable: 8259(A)) – structure, operation modes, registers.
8. DMA controllers. DMA controller functions. DMA controllers (Intel 8257 & 8237, Zilog Z80 DMA) – structure, operation modes, registers.
9. Serial buses & interfaces. Serial vs. parallel bus comparison. Selected solutions: I2C, SMBus, SPI, Microwire, 1-Wire.
10. Microprocessor systems development & testing. Problems during µp systems development: hardware problems, software problems, I/O problems. Microprocessor systems analysis: asynchronous analysis, synchronous analysis. Development tools: debuggers, simulators, logic state analyzers, in-circuit emulators.
11. PIC-family single-chip microcomputers – general architecture. Von Neumann vs Harvard architecture comparison. PIC structure, example pinouts. Memory organisation & addressing.
12. PIC-family single-chip microcomputers – built-in peripherials. Clock & reset. I/O ports. Timers/counters. Interrupts. Communications interfaces (USART, PSP). CCP module. Command list.
13. AVR-family single-chip microcomputers – general architecture. AVR families. AVR structure. Memory organisation & addressing, stack. I/O ports.
14. AVR-family single-chip microcomputers – built-in peripherials. Timers/counters. Analogue circuits. Serial port. Interrupts. Command list.
15. Motorola 68xx-based microprocessors and microcontrollers. A little history. 6800 and its derivatives: 6809, 6502, 68HC05, 08, 11, ST7LITE, Nitron. 68HC08 registers & memory organisation. Addressing modes. Memory map. Interrrupts, I/O ports.
    
16. 8051 single-chip microcomputer – programming basics. Command groups. Addressing modes. IDATA structure. Command list. Example assembler program. Example C program.

Lecture – winter semester

1. 8086 Microprocesor. Struktura – bloki EU i BIU. Rejestry, segmentowa organizacja pamięci. Adres logiczny i fizyczny. Wyprowadzenia. Tryby pracy minimalny i maksymalny. Zasady dołączania pamięci. Układ przerwań.
2. Koprocesor zmiennoprzecinkowy 8087. Zasada współpracy z 8086. Struktura wewnętrzna: BIU + NEU. Typy danych. Rejestry wewnętrzne. Wybrane rozkazy.
3. Mikrokomputery IBM PC/XT i PC/AT. Struktura. Magistrala ISA 8- i 16-bitowa. Zastosowanie układów wspomagających.
4. Ewolucja mikroprocesorów od 8086 do 80486. Mikroprocesor 80286 – nowe cechy, adresowanie w trybie wirtualnym, współpraca z koprocesorem 80287. Mikroprocesor 80386 – nowe cechy, współpraca z koprocesorem 80287 lub 80387. Mikroprocesor 80486 – architektura.
5. Mikroprocesor 80486. Sygnały. Rejestry, znaczniki. Adres logiczny i fizyczny. Segmentacja – deskryptory segmentów, rejestry deskryptorów. Stronicowanie – struktura katalogów stron, elementy katalogu, bufory TLB.
6. Mikroprocesor 80486. Organizacja pamięci podręcznej. Przesyły seryjne. Bufory zapisu. Mechanizmy ochrony zadań. Segment stanu zadania. Deskryptory segmentów systemowych i furtek. Przerwania i wyjątki. Tablica przerwań w trybie rzeczywistym i wirtualnym.
7. Mikrokomputer IBM PC – rozwój architektury. Magistrale EISA, MCA, VLB – podstawowe cechy. Magistrala PCI. Struktura komputera wyposażonego w magistralę PCI. Sygnały i cykle magistrali PCI. Przerwania w urządzeniach PCI.
8. Magistrala PCI – pamięć konfiguracyjna. Sposoby dostępu do pamięci konfiguracyjnej w IBM PC. Klasyfikacja urządzeń. Magistrala AGP – struktura komputera, sygnały, tryby pracy. Magistrale PCI-X, PCI-Express - podstawowe właściwości.
9. Techniki zwiększania wydajności mikroprocesorów. Potokowe wykonanie rozkazów. Superskalarność. Rozwiązywanie zależności między rozkazami. Przewidywanie skoków. Tablica BTB, metody statyczne i dynamiczne. Optymalizacja kodu. Pamięć podręczna – sposób połączenia z mikroprocesorem, organizacja. Protokół MESI.
10. Mikroprocesor Pentium. Struktura. Potokowość, parowanie instrukcji. Pamięć podręczna. Potokowa jednostka FPU. Układ APIC, struktury wieloprocesorowe. Rozkazy i typy danych MMX.
11. Mikroprocesory Pentium Pro, Pentium II, Pentium III. Struktura. Zasada działania jądra RISC. Dekodowanie instrukcji. Bloki Reorder Buffer, Reservation Station, Memory Reorder Buffer. Jednostki wykonawcze. Pamięć podręczna L1 i L2. Rozszerzenia listy rozkazów i typów danych – SSE, 3Dnow. Identyfikacja typu i cech mikroprocesora.
12. Nowoczesne układy pamięci. Zasada działania synchronicznych pamięci DRAM (SDRAM). Graf stanów pamięci SDRAM. Pamięci DDRAM – zasada działania. Konfigurowanie pamięci SDRAM,DDRAM. Pamięci RAMBUS – zasada działania, struktura modułu.
13. Nowoczesne mikroprocesory. Struktura wewnętrzna i ogólna zasada działania mikroprocesora AMD Athlon. Przetwarzanie potokowe w procesorze Athlon. Układ dekodera instrukcji. Mikroprocesor Intel Pentium - struktura wewnętrzna, zasada działania pamięci podręcznej L1 dla kodu. Rozszerzenia SSE2. HyperThreading - przesłanki, zasada działania.
    
14. Mikroprocesory 64-bitowe. Struktura wewnętrzna i ogólna zasada działania mikroprocesora AMD Athlon-64. Wbudowany sterownik pamięci DDR. Magistrala HyperTransport - ogólne cechy, wykorzystanie w systemie wieloprocesorowym., architektura systemu, sygnały.
15. Mikroprocesory 64-bitowe. Zaawansowane architektury 64-bitowe: VLIW, EPIC. Architektura mikroprocesorów 64-bitowych Intel Itanium - ogólne założenia. Rodzaje rozkazów i jednostek wykonawczych. Format rozkazu - wiązka, interpretacja pola szablonu. Zapis rozkazu w asemblerze. Predykacja rozgałęzień. Spekulacja sterowaniem (ładowanie spekulatywne). Spekulacja danymi (ładowanie wyprzedzające). Potokowanie programowe. Rejestry, stos rejestrów.
    

1. Microprocessor system structure
2. Data exchange between microprocessor and its environment. Z-80 microprocessor
3. 8051 single chip microcomputer (part 1 - general architecture)
4. 8051 single chip microcomputer (part 2 - built-in peripherials)
5. Parallel I/O circuits
6. Serial IO & programmable timers/couters
7. Interrupt controllers
8. DMA controllers
9. Serial buses
10. Microprocessor systems development
11. PIC microcontrollers (part 1 - general architecture)
12. PIC microcontrollers (part 2 - built-in peripherials)
13. AVR microcontrollers (part 1 - general architecture)
14. AVR microcontrollers (part 2 - built-in peripherials)
15. Motorola 68xx family microprocessors and microcontrollers
16. 8051 programming basics
    

1. 8086 microprocessor
2. 8087 coprocessor
3. IBM PC microcomputer
4. From 286 to 486
5. 486 memory management
6. 486 task protection
7. From ISA to PCI
8. PCI, PCI-X, PCI Express
9. Microprocessor efficiency rising
10. Intel Pentium (MMX) family
    
11. Intel Pentium Pro family
12. AMD Athlon, Pentium 4
    
13. 64-bit processing: Athlon 64
14. 64-bit processing: Intel Itanium
15. Addressing extensions
    

1. Introduction
   
2. Central unit
3. ROM and SRAM memories
4. (test 1)
5. DRAM 1 (for Z80)
   
6. DRAM 2 (for 8051)
7. (test 2)
8. Parallel I/O
9. Programmable timers/counters
10. (test 3)
11. Complex I/O systems
12. (test 4)
    

Literatura uzupełniająca

• Sacha K.: Pamięci półprzewodnikowe RAM. WNT, Warszawa 1991.
• Małysiak H., Pochopień B., Podsiadło P., Wróbel E.: Modułowe systemy mikrokomputerowe. WNT, Warszawa 1990.
• Fedyna K., Mizeracki M.: Układy mikroprocesorowe Z-80. WKiŁ, Warszawa 1989.
• Karczmarczuk J.: Mikroprocesor Z 80. WNT, Warszawa 1987.
• Starecki T.: Mikrokontrolery 8051 w praktyce. BTC, Warszawa 2003.
• Hadam P.: Projektowanie systemów mikroprocesorowych. BTC, Warszawa 2004.
• Rydzewski A.: Mikrokomputery jednoukładowe MCS-51. WNT, Warszawa 1992.
• Rydzewski A.: Mikrokomputery jednoukładowe MCS-48. WNT, Warszawa 1992.
• Małysiak H.: Mikrokomputery jednoukładowe serii MCS48, MCS51, MCS96. Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice 1992.
• Starecki T.: Mikrokontrolery jednoukładowe rodziny 51. NOZOMI, Warszawa 1996.
• Pieńkos J., Moszczyński S., Pluta A.: Układy mikroprocesorowe 8080/8085 w modułowych systemach sterowania. WKiŁ, Warszawa 1988.
• Stabrowski M. M.: Cyfrowe przyrządy pomiarowe. PWN, Warszawa 2002.
• Cwalina Z., Jackiewicz B., Kern J., Pieńkos J., Piestrzyński W., Pluta A., Rezler J., Sadzikowski A., Sasal W.: Wybrane układy MOS-LSI. Zastosowania, pomiary. WKiŁ, Warszawa 1983.
• Holland R.: Testowanie i diagnostyka systemów mikrokomputerowych. WNT, Warszawa 1993.
• Jabłoński T.: Mikrokontrolery PIC16F8x w praktyce. Architektura, programowanie, aplikacje. BTC, Warszawa 2002.
• Pietraszek S.: Mikroprocesory jednoukładowe PIC. Helion, Gliwice 2002.
• Doliński J.: Mikrokontrolery AVR w praktyce. BTC, Warszawa 2003.
• Krysiak A.: Mikrokontrolery rodziny AVR(R) AT90S1200. Typoscript, Wrocław 1999.
• Krysiak A.: Mikrokontrolery rodziny AVR(R) AT90S2313. Typoscript, Wrocław 2000.
• Krysiak A.: Mikrokontrolery rodziny AVR(R) w obudowach ośmiowyprowadzeniowych. Typoscript, Wrocław 2000.
• Krysiak A.: Programowanie mikrokontrolerów rodziny AVR(R). Część 1. Typoscript, Wrocław 2000.
• Krzyżanowski R.: Układy mikroprocesorowe. Mikom, Warszawa 2004.
• Mroziński Z.: Mikroprocesor 8086. WNT, Warszawa 1992.
• Mroziński Z.: Koprocesor arytmetyczny 8087. WNT, Warszawa 1992.
• Małysiak H.  Pochopień B., Wróbel E.: Mikrokomputery klasy IBM PC. WNT, Warszawa 1992.
• Małysiak H., Pochopień B., Wróbel E.: Procesory arytmetyczne. WNT, Warszawa 1993.
• Goczyński R., Tuszyński M.: Mikroprocesory 80286, 80386 i i486. Help, Warszawa 1991.
• Tuszyński M., Goczyński R.: Koprocesory 80287, 80387 oraz i486. Help, Warszawa 1992.
• Metzger P.: Anatomia PC. Helion, Gliwice 2001.
• Gook M.: Interfejsy sprzętowe komputerów PC. Helion, Gliwice 2005.
  
• Prince B.: Nowoczesne pamięci półprzewodnikowe. WNT, Warszawa 1999.
• Komorowski W.: Krótki kurs architektury i organizacji komputerów. Mikom, Warszawa 2004.
• Stallings W.: Organizacja i architektura systemu komputerowego. Projektowanie systemu a jego wydajność. WNT, Warszawa 2004.
  

Literatura do ćwiczeń

• Zieliński B.: Układy mikroprocesorowe. Przykłady rozwiązań. Helion, Gliwice 2002.

 Back