Namenski računarski sistemi

Cilj i ishod predmeta

Sticanje osnovnih znanja iz oblasti računarskih sistema i namenskih računarskih sistema. Po završetku kursa studenti će biti sposobni da razumeju i projektuju delove i celine namenskih računarskih sistema.

Teorijska nastava

Poređenje namenskih računarskih sistema i drugih računarskih sistema. Arhitektura namenskih računarskih sistema. CPU u kontekstu kompletnog sistema sa I/O i memorijom. CPU familije korišćene u mikrokontrolerima. Jedinice upravljanja memorijom. Memorijske hijerarhije i keš memorije. Projektovanje memorijskog sistema i kako on utiče na projektovanje programa i karakteristike celog sistema. Upotreba multiprocesora u namenskim sistemima. Uticaj više procesora na karakteristike, napajanje energijom i troškove. Razumevanje osnovnih tehnika projektovanja. Hardversko/softverske celine za sisteme sa jednom magistralom. Generalnije arhitekture. FPGA platforma kao multiprocesor. Razmena između CPU i fiksno povezane logike kod multiprocesora. Umreženi namenski sistemi. Primeri: automobili, fabrički automatizacioni sistemi. Sistemi sa ugrađenim internetom. Interfejsi i sistemi sa analognim i digitalnim signalima. Digitalno analogna konverzija. Analogno digitalna konverzija. Digitalna obrada signala i rad u realnom vremenu. Softverska podrška za rad u realnom vremenu. Operativni sistemi i razvojna okruženja za namenske sisteme. Kroskompajleri, simulatori i emulatori. Logički analizatori. Alati upravljanja softverom. Alati upravljanja projektom. Izvori grešaka u namenskim sistemima. Tranzijentni i permanentni otkazi u hardveru. Izvori grešaka koji potiču iz softvera. Uloga verifikacije u projektovanju pouzdanog sistema. Tehnike u projektovanju tolerantnih sistema. Računari sa malom potrošnjom energije. Izvori energije. Funkcionisanje jedinice upravljanja. Potrošnja energije memorijskog sistema. Upravljanje napajanjem na sistemskom nivou.

Praktična nastava

Projektovanje i razvoj sistema hardver/softver upotrebom tehnika upravljanja projektima i softverskog inženjerstva. Primeri projektovanja i povezivanja delova i celina namenskih računarskih sistema. Rad sa alatima otvorenog koda. ARM Cortex M mikrokontroler. Arhitektura i skup instrukcija. Ugrađene periferne jedinice. Digitalne ulazne i izlazne linije. A/D i D/A konverzija. SIMD instrukcije i obrada signala. Razvojni sistem Mikroelektronika EasyMx PRO v7 for STM32. Mikroprocesori ARM Cortex M0, M3, M4 i M7. Ugrađeni komunikacioni protokoli (Ethernet, USB, CAN). Moduli za proširenje (Click). Sofversko okruženje za razvoj i flash programiranje. Kompajler mikroC PRO for ARM i ugrađene biblioteke. Upotreba FreeRTOS i RIOT operativnih sistema. Razvoj jednostavnog čvora interneta stvari upotrebom modula BeeClick i IEEE 802.15.4 protokola.