ZÁRÓVIZSGA 2018/2019. Szakirány: AUTOMATIKA ÉS ALKALMAZOTT INFORMATIKA

Átírás

1 ZÁRÓVIZSGA 2018/2019 Szakirány: AUTOMATIKA ÉS ALKALMAZOTT INFORMATIKA A záróvizsga két próbából áll: Diploma dolgozat védése és Szóbeli vizsga a megadott tételek alapján Rendszerelmélet és Irányítástechnikából valamint Számítógép architektúrák és Mikroprocesszoros rendszerekből. A hallgatók mindkét próbára külön osztályzatot kapnak. A diplomadolgozat bemutatására minden hallgatónak 10 perc áll a rendelkezésére, ezután következik a diplomadolgozattal kapcsolatos kérdések megválaszolása hozzávetőleg 5 perc alatt. A szóbeli vizsgán minden hallgató húz két tételt: egyet a Rendszerelmélet és Irányítástechnika felmérésére szolgáló részből és egyet a Számítógép architektúrák és Mikroprocesszoros rendszerek felmérésére szolgáló részből. A két tétel kidolgozására 15 perc áll rendelkezésre. Ezután a hallgató a bizottság előtt felel a kihúzott tételekből. I. Rendszerelmélet és Irányítástechnika Szóbeli vizsga tematika 1. Laplace transzformáció. Folytonos átviteli függvény. 2. Z transzformáció. Diszkrét átviteli függvény. 3. A súlyfüggvény. Az átmeneti függvény. 4. Folytonos lineáris idő-invariáns rendszerekről diszkrét rendszerekre való áttérési módszerek. Jelek mintavételezése, a Shannon tétel. 5. Folytonos átviteli függvény. Átviteli függvények algebrája (soros, párhuzamos, visszacsatolás). 6. Elsőfokú és másodfokú folytonos lineáris idő-invariáns rendszerek (erősítés, időállandó, csillapítás, saját körfrekvencia). 7. A holtidővel rendelkező folytonos és diszkrét lineáris idő-invariáns rendszerek matematikai modelljei. 8. Folytonos és diszkrét lineáris idő-invariáns SISO rendszerek stabilitás vizsgálata (pólusok, zérusok). 9. Lineáris rendszerek frekvenciatartománybeli analízise, a Nyquist diagram. A Nyquist stabilitási kritérium. 10. Lineáris rendszerek frekvenciatartománybeli analízise, a Bode diagram. A Bode stabilitási kritérium. 11. Lineáris időinvariáns rendszerek állapotteres modellje (folytonos és diszkrét). 12. Lineáris rendszerek stabilitása állapottérben (sajátértékek). 13. Lineáris rendszerek állapotteres modellje. Rendszerek szabályozhatósága és megfigyelhetősége. 1

2 14. Lineáris rendszerek állapotteres modellje. Lyapunov stabilitási kritérium folytonos lineáris rendszerekre. 15. A szabályozási hurok, a szabályozási hurok elemeinek leírása, jelek a szabályozási hurokban. 16. Folytonos és diszkrét P, PD szabályozók. 17. Folytonos és diszkrét PI szabályozók. 18. Folytonos és diszkrét PID szabályozók. 19. Másodfokú mintarendszer és tranziens jellemzői (túllövés, szabályozási idő, beállási idő). 20. Mintarendszer alapú szabályozás tervezése. 21. Az állandósult állapotbeli hiba. A proporcionális szabályozás hatása az állandósult állapotra (folytonos eset). 22. Az állandósult állapotbeli hiba. Az integráló szabályozás hatása az állandósult állapotra (folytonos eset). 23. Szabályozók kísérleti beállítása. A Ziegler Nichols módszer. 24. A kaszkád szabályozás elve. II. Számítógép architektúrák és Mikroprocesszoros rendszerek 1. A Neumann architektúrájú processzorok minimális regiszterkészletének funkcionális leírása. 2. A Neumann architektúrájú processzorok vezérlő egységének funkcionális leírása. 3. A processzorok belső sínjeinek az adatút kialakításának lehetőségei. 4. Utasítások végrehajtásának fázisai, azok mikrolépésekre való bontása. 5. Függvényhívási utasítás végrehajtásához szükséges CPU alegységek és azok feladatai. 6. Az utasítás-formátum hatása a processzorok utasítás-készlet architektúra (ISA Instruction Set Architecture) szintjének tervezésére. 7. Az operatív tárak szervezése. Lapszervezésű virtuális tár. 8. Az operatív tárak szervezése. Szegmensszervezésű virtuális tár. 9. Vektorizált megszakításrendszert alkalmazó I/O adatátvitelek végrehajtásának lépései. 10. Közvetlen memória-hozzáférést (DMA) alkalmazó I/O adatátvitelek végrehajtásának lépései. 11. Az utasítások végrehajtásának párhuzamosítása. Erőforrás-függőségek kezelése a csővezeték-struktúrák (pipe-line-ok) alkalmazásában. 12. Az utasítások végrehajtásának párhuzamosítása. Adatfüggőségek kezelése a csővezetékstruktúrák (pipe-line-ok) alkalmazásában. 13. Generikus mikrovezérlő utasításkészlete. Byte orientált utasítások, bit orientált utasítások, műveletek konstanssal, vezérlő utasítások. 14. Generikus mikrovezérlő memóriaszervezése. Programmemória szerkezete, adatmemória felépítése, speciális funkciójú regiszterek (SFR). 15. Generikus mikrovezérlő regisztercímzése. Direkt címzés, indirekt címzés, lapválasztás, táblakezelés, veremkezelés. 16. Generikus mikrovezérlők megszakításrendszere. Megszakításvektorok, prioritások, vezérlő regiszterek, időbeli viszonyok. 17. Generikus mikrovezérlők programozása. Tokok programozása, programozói állapot, konfigurációs bitek, hardver környezet, áramkörben történő soros programozás (ICSP). 18. Generikus mikrovezérlők speciális regiszterei (SFR). Hardverkörnyezet, STATUS regiszter, WDT (Watch Dog Timer) regiszter, FSR (File Select Register), PCL/PCLATH regiszterek. 2

3 19. Az assembler nyelv szintaktikája. Címke mező, utasításmező, operandusmező, megjegyzésmező, direktívák. A gépi kódra fordítás lépései. 20. Generikus mikrovezérlő időzítő perifériái. Hardverkörnyezet, számláló üzemmód, időzítő üzemmód, kiolvasás/összehasonlítás (Capture/Compare) üzemmód, PWM moduláció. 21. Generikus mikrovezérlő kommunikációs perifériái. Hardverkörnyezet, I/O portok, párhuzamos portok, szinkron soros portok, aszinkron soros portok. Az üzenetek szerkezete. 22. Mikrokontrolleres fejlesztés lépései és eszközei. Integrált fejlesztő környezetek (IDE), a programfejlesztés lépései, programozási alapelvek: címkiosztás, változók használata, paraméterátadás, feladat (task) kezelés, Watch Dog Timer használata. 3

4 EXAMENUL DE LICENȚĂ 2018/2019 Domeniul de studiu: AUTOMATICĂ ȘI INFORMATICĂ APLICATĂ Tematica examenului oral I. Teoria sistemelor și Ingineria reglării automate 1. Transformata Laplace. Funcția de transfer continuă. 2. Transformata Z. Funcția de transfer discretă. 3. Funcția pondere. Funcția indicială. 4. Metode de discretizare a sistemelor lineare continue. Eșantionarea semnalelor, teorema Shannon. 5. Funcția de transfer continuă. Algebra funcțiilor de transfer. 6. Sisteme lineare de ordinul I și II. 7. Modelul sistemelor lineare cu timp mort. 8. Analiza stabilității sistemelor SISO liniare continue și discrete (poluri, zerouri). 9. Analiza sistemelor în domeniul frecvență, diagrama Nyquist. Criteriul de stabilitate Nyquist. 10. Analiza sistemelor în domeniul frecvență, diagrama Bode. Criteriul de stabilitate Bode. 11. Modelul sistemelor lineare continue și discrete în spațiul stărilor. 12. Stabilitate în spațiul stărilor (valori proprii). 13. Modelul sistemelor lineare în spațiul stărilor. Observabilitatea și controlabilitatea sistemelor. 14. Modelul sistemelor lineare în spațiul stărilor. Criteriul Lyapunov de stabilitate pentru sisteme continue liniare. 15. Bucla de reglare, elementele buclei de reglare, semnale în bucla de reglare. 16. Regulatoare P, PI, PD, PID continue și discrete. 17. Regulatoare PI continue și discrete. 18. Regulatoare PID continue și discrete. 19. Proiectarea regulatoarelor pe baza sistemului de referință. 20. Sistemul de referință de ordinul doi. Caracteristici tranzitorii (surpareglaj, timp de reglare). 21. Eroarea de reglare în regimul staționar. Efectul reglării proporționale pe regimul staționar. 22. Eroarea de reglare în regimul staționar. Efectul integratorului pe regimul staționar. 23. Acordarea regulatoarelor cu metoda Ziegler Nichols. 24. Principiul reglării în cascadă. II. Arhitectura calculatoarelor și Sisteme cu microprocesoare 1. Descrierea funcțională a unui set minimal de registre pentru un procesor cu arhitectură Neumann. 2. Descrierea funcțională a unității de control al unui procesor cu arhitectură Neumann. 3. Posibilități de realizare a magistralelor interne ale procesoarelor secvențiale. 4. Fazele și pașii de execuție a instrucțiunilor. 5. Descrierea componentelor de procesor și a instrucțiunilor necesare pentru implementarea procesului de apel de funcții. 4

5 6. Efectul formatului de instrucțiuni asupra proiectării procesoarelor la nivelul arhitecturii setului de instrucțiuni (ISA - Instruction Set Architecture). 7. Organizarea memoriei operative. Memorii virtuale cu paginare. 8. Organizarea memoriei operative. Memorii virtuale cu segmentare. 9. Execuția transferurilor I/O cu ajutorul sistemului de întreruperi vectorizat. 10. Pașii de execuție a transferurilor I/O cu ajutorul tehnicii de acces direct la memorie (DMA). 11. Paralelizarea execuției instrucțiunilor. Dependențe de resurse în exploatarea structurilor pipe-line. 12. Paralelizarea execuției instrucțiunilor. Dependențe de date în exploatarea structurilor pipe-line. 13. Setul de instrucțiuni al unui microcontroler generic. Instrucțiuni orientate pe byte, instrucțiuni orientate pe biți, operații cu constante, instrucțiuni de comanda si control. 14. Organizarea memoriei la un microcontroler generic. Structura memoriei de program, structura memoriei de date, registre cu funcții speciale (SFR). 15. Adresarea registrelor la un microcontroler generic. Adresarea directă, adresarea indirectă, paginare, lucrul cu tabele, operarea stivelor. 16. Sistemul de întreruperi al unui microcontroler generic. Vectori de întrerupere, priorități, registre de control, sincronizare. 17. Programarea microcontrolerelor generice. Programarea capsulelor, starea de programare, biții de configurare, mediul hardware, programare serială in circuit (ICSP). 18. Registrele speciale (SFR) ale microcontrolerului generic. Mediul hardware, registrul STATUS, registrul WDT (Watch Dog Timer), registrul FSR (File Select Register), registrele PCL/PCLATH. 19. Sintactica limbajului de asamblare. Câmpul etichetelor, câmpul instrucțiunilor, câmpul operanzilor, câmpul de comentarii, directive. Pașii de translatare în cod mașina. 20. Perifericele de temporizare ale unui microcontroler generic. Mediul hardware, modul de numărare, modul de temporizare, modul Capture/Compare, modulație PWM. 21. Perifericele de comunicație ale unui microcontroler generic. Mediul hardware, porturi I/O, porturi paralele, porturi seriale sincrone, porturi seriale asincrone. Structura mesajelor. 22. Pașii si mijloacele de dezvoltare cu microcontrolere. Medii integrate de dezvoltare (IDE), etapele de dezvoltare firmware, principii de programare: distribuirea adreselor, utilizarea variabilelor, transferul de parametri, tratarea sarcinilor (taskurilor), utilizarea modulului watchdog. 5

6 Irodalom (Bibliografie) Moodle link: [1] Márton L. F. Jelek és rendszerek, Scientia kiadó, Kolozsvár, [2] Márton L. F., György K., Semnale şi sisteme, MatrixRom kiadó, Bukarest, [3] Márton L. Irányítástechnika, Scientia kiadó, Kolozsvár, [4] Lantos B. Irányítási rendszerek elmélete és tervezése, I. kötet, Akadémiai kiadó, Budapest, [5] Tanenbaum A., Számítógép-architektúrák, Panem Budapest, [6] Bakó László, Számítógép architektúrák: előadás jegyzet, Sapientia EMTE Műszaki és Humántudományok Kar. [7] Eugen Coca, Sisteme cu microprocesoare, Matrixrom, [8] Arató Péter, Logikai rendszerek tervezése, Műegyetemi Kiadó, [9] Csernáth Géza, Mikrovezérlős rendszerek - Elmélet és gyakorlat în format electronic accesibil pe intranetul facultăţii. [10] Steven F. Barrett and Daniel J. Pack, Microcontrollers Fundamentals for Engineers and Scientists, Morgan & Claypool, [11] Eugen Coca, Sisteme cu microprocesoare, Editura Matrixrom Bucuresti, [12] Kumar, N. Senthil - Saravanan, M. - Jeevananthan, S., Microprocessors and microcontrollers, Oxford University Press, [13] I. Susnea, M. Mitescu, Microcontrollers in Practice, Springer, [14] Ünsalan, Cem Gürhan, H. Deniz, Programmable microcontrollers with applications: MSP430 LaunchPad with CCS and Grace, McGraw Hill, [15] Antonio Carlos Schneider Beck, Carlos Arthur Lang Lisboa, Luigi Carro (eds.), Adaptable embedded systems, Springer, [16] Stuart Ball, Analog Interfacing to Embedded Microprocessors, Real World Design, Newnes, Márton Lőrinc