Рабочая программа учебной дисциплины




Скачать 164.78 Kb.
НазваниеРабочая программа учебной дисциплины
Дата19.12.2012
Размер164.78 Kb.
ТипРабочая программа


Санкт-Петербургский государственный политехнический университет









УТВЕРЖДАЮ


Декан факультета разработчика


_______________В.А. Лопота


"____" ________ 2009 г.



Вводится в действие с "____" ________ 2009 г.




РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ



Интерфейсы периферийных устройств







Составлена кафедрой “Телематика ”



для студентов специальности

230101.65 – Вычислительные машины, комплексы, системы и сети





Форма обучения - очная




Автор:








Ассистент

_______________

Семеновский В.Б.



"____" ________ 2009 г



Санкт-Петербург

2009 г.


Интерфейсы периферийных устройств


1. Цели изучения дисциплины

Цели курса: знание основных принципов и аппаратных средств информационного взаимодействия центральной части ЭВМ и периферийных устройств вычислительных систем различного назначения, формирование навыков разработки и программного управления контроллерами периферийных устройств и устройствами сопряжения с объектом управления, формирование представлений о физических принципах и функциональной организации основных периферийных устройств вычислительных машин.


2. Место дисциплины в учебном плане


Предшествующие дисциплины, обеспечивающие данную дисциплину: информатика, физика, инженерная и компьютерная графика, электроника и электротехника, схемотехника ЭВМ, теория и технология программирования, автоматизация проектирования дискретных устройств.

Дисциплины, обеспечиваемые данной: организация ЭВМ, системное программное обеспечение (операционные системы), проектирование аппаратных средств вычислительных систем, телекоммуникационные системы, вычислительные машины в системах управления, архитектура вычислительных систем.


3. Объем дисциплины по видам учебной работы и формы контроля


Виды занятий и формы контроля

Объем по семестрам

6-й сем




Лекции, ч/нед

3




Лабораторные занятия, ч/нед

2




Самостоятельные занятия, ч/нед

4




Экзамены, шт/сем

1




Зачеты шт/сем

1




Общая трудоемкость дисциплины составляет по ГОС/РПД 170/153 часов.



4. Структура и содержание РПД


4.1. Структура рабочей программы учебной дисциплины (РПД) и видов занятий (лекции – Л, практические занятия – ПЗ, лабораторные занятия – ЛЗ, научно-исследовательская работа/семинар – НИР/C, самостоятельная работа студентов – С).





Дидактические единицы дисциплины по ГОС

Разделы РПД, совпадающие с дидактическими единицами ГОС

Трудоемкость видов учебных занятий по дисциплине

Периферийные устройства

(название дисциплины по ГОС)


Приме-чание

(обеспеч. каф. и др.)

Л

ЛЗ


С




1

Классификация периферийных устройств;


Введение. Предмет курса. Классификация и роль периферийных устройств в вычислительной технике. Средства программного управления вводом/выводом на аппаратном уровне.

1

4

32




2

Канал обмена информацией; системные, локальные, приборные интерфейсы и интерфейсы периферийных устройств;

Интерфейсы. Общая характеристика. Основные параметры. Классификация. Характеристики интерфейсов. Канал обмена информаци-ей. Системные, локальные, приборные интерфейсы и интерфейсы периферийных устройств. Примеры. Шины первого и второго поколений.

14

7

20




3

Способы обмена;

Принципы взаимодействия устройств на шине. Подчиненность, квитирование, унификация, контроллеры (УСО), регистры ввода/ вывода (порты). Способы (режимы) обмена. Опрос готовности, прерыва-ния, прямой доступ. Основная диаграмма чтения/записи.

5

9

38




4

Функции контроллеров и их техническая реализация;

Функции контроллеров (УСО) и их техническая реализация. Интерфейсная и функциональная части. Структурная схема интерфейсной части контроллера ввода/вывода.

2

4

8




5

Устройства отображения алфавитно-цифровой и графической информации;

Устройства отображения алфавитно-цифровой и графической информации и их интерфейсы. Видеосистема. Видеоадаптер. Устройства отображения информации (УОИ). Классификация.
Принципы вывода изображе-ний. Растр. Реализация растра в ЭЛТ. Видеоконтроллер. Видеопамять. Реализация растра в жидкокристалличе-ских и газоразрядных индикаторах.

3

2

1




6

Полутоновые и цветные дисплеи;

Полутоновые и цветные дисплеи. Элементы колориметрии. Цветовое пространство.

2




1




7

Дисплейные процессоры;

Дисплейные процессоры. Графические и видеоконтрол-леры, сопроцессоры. Стандар-ты мониторов, видеоконтрол-леров, видеоинтерфейсов. Архитектура графической платы SVGA.

2




1




8

Устройства ввода символьной информации (клавиатуры);

Устройства ввода символьной информации (клавиатуры). Подключение клавиатур к центральному блоку.


1,5




1




9

Методы и средства ввода графической информации;

Методы и средства ввода графической информации. Сканеры, дигитайзеры.

1,5




1




10

Методы и средства регистрации информации, печатающие и графические регистрирующие устройства;

Методы и средства регистрации графической информации (УРГИ). Классификация. Печатаю-щие устройства с графиче-скими возможностями и графические регистри-рующие устройства. Методы формирования изображения. Характеристика ПУ различ-ных типов.

3

4

6




11

Внешние ЗУ на магнитных и оптических носителях;

Внешние ЗУ на магнитных и оптических носителях и их интерфейсы. Назначение и классификация. Устройства, системы и сети хранения данных. Физические основы. Методы кодирования. Накопители на магнитных дисках. Логическая организация данных. Контроллеры и интерфейсы накопителей.

5

4

4




12

Устройства интерактивной связи человека с машиной;

Устройства интерактивной связи человека с машиной.

2




1




13

Устройства связи с объектом; аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи;

Устройства связи управ-ляющих ЭВМ с объектом. Шины управляющих ЭВМ. Сигналы обмена между ЭВМ и объектом. Датчики. Аналоговый ввод/вывод. Аналого-цифровые и ци-фроаналоговые преобразо-ватели. Гальваническая развязка. Состав индустри-альной платы расширения (устройства сопряжения с объектом). Промышленные сети.

4




2




14

Устройства связи в вычислительных системах;

Устройства связи в вычис-лительных системах. Сетевые интерфейсы. Контроллеры сетей общего применения (на примере Ethernet). Физическая среда. Топология. Кодирование. Частоты. Функции и структура контроллера. Метод доступа (CSMA-CD). Элементная база контроллеров.

3




2




15

Модемы

Средства коммуникации. Модемы и модемная связь. Виды модуляции.

2




1




Ито-го

_15_ дидактических единиц по ГОС


__15___ разделов РПД

51_ч.

34_ч.

68_ч.







Трудоемкость по ГОС _170__ ч.

Трудоемкость РПД __153____ч.












4.2. Содержание РПД по разделам (указываются элементы программы, которые раскрывают сущность дидактических единиц ГОС, включая знания, умения и навыки, формируемые данной дисциплиной).


1. Введение. Предмет курса. Классификация и роль периферийных устройств в вычислительной технике.

1.1. Радиальная и магистрально-модульная структуры ЭВМ. Периферийные или внешние устройства (ПУ и ВУ). Классификация периферийных устройств. Средства взаимодействия компонентов вычислительной системы. Основные термины. Программное управление периферийными устройствами. Иерархия программных средств обмена.

1.2. Средства программного управления вводом/выводом на аппаратном уровне. Ассемблер. Язык программирования и транслятор. Области применения ассемблеров. Элементы языка ассемблера. Программная модель микропроцессора 8086. Обзор системы команд и способов адресации. Адресные пространства.


2. Интерфейсы. Общая характеристика.

Основные параметры. Классификация. Характеристики интерфейсов. Канал обмена информацией. Системные, локальные, приборные интерфейсы и интерфейсы периферийных устройств. Примеры. Шины. Принципы взаимодействия устройств на шине. Подчиненность, квитирование, унификация, контроллеры (УСО), регистры ввода/ вывода (порты). Способы (режимы) обмена. Опрос готовности, прерывания, прямой доступ. Основные диаграммы чтения/записи.

3. Шины современных ЭВМ.

3.1. Шинная архитектура.

Иерархия шина в вычислительных системах. Шины первого поколения. Шина ISA и ей подобные. Общие сведения. Группы сигналов (шин, линий). Способы (режимы) обмена (Циклы на шине). Доступ к ресурсу. Прямой доступ к памяти. Захват шины, прямое управление шиной. Регенерация.

3.2. Контроллеры ввода /вывода параллельных шин.

Функции контроллеров (УСО) и их техническая реализация. Функциональная схема интерфейсной части контроллера ПУ. Проектирование контроллеров периферийных устройств (плат расширения) для шин первого поколения.

3.3. Шины второго поколения.

Шина PCI. Общая характеристика. Достоинства шины. Место шины PCI в иерархии шин ЭВМ. Состав шины. PCI-агент. Операции на шине PCI. Базовая транзакция чтения. Автоконфигурация. Режим PnP. Проектирование контроллеров периферийных устройств (плат расширения) для шины PCI

3.4. Шины управляющих индустриальных ЭВМ (VME, Compact PCI, PC/104).


4. Организация прерываний в ЭВМ.

Определение. Классификация прерываний. Особенности системы аппаратных прерываний. Программируемый контроллер прерываний (ПКП). Схема подключения ПУ к линиям IRQ шины. Каскадное включение пары микросхем i8259А. Работа и программирование ПКП. Функции и состав ПКП. Режимы и программирование ПКП.

Особенности системы прерываний в системах с шиной PCI и процессором Pentium.


5. Внешние интерфейсы

Параллельные порты IEEE1284 и интерфейсы ИРПРМ, Centronics, ИРПР.


6. Межмашинный обмен по последовательным каналам связи. Элементы техники вычислительных сетей.

6.1. Общие положения. Области использования последовательных интерфейсов. Понятие вычислительной сети. Последовательные каналы. Локальные сети. Понятия, связанные с техникой сетей и применением последовательных каналов связи (топология, среда передачи информации). Методы кодирования цифровой информации для ее передачи по каналам связи. Проблема синхронизации.

6.2. Последовательные интерфейсы и порты.

Интерфейс RS-232C (-422,-423,-485) . Последовательная асинхронная передача. Управление потоком передачи. СОМ-порт и асинхронный приемо-передатчик.

ИРПС (Current loop). Пример связи двух ЭВМ через ИРПС.

6.3. Последовательная шина USB. Архитектура. Взаимосвязь компонент USB, КПО и функций. Физический интерфейс. Кодирование / Декодирование данных. Протокол.

USB-контроллеры. Проектирование интерфейсной части USB-устройств.

6.4. Устройства связи в вычислительных системах. Сетевые интерфейсы.

Промышленные интерфейсы. Мультиплексный интерфейс MIL-STD-1553B, полевые шины.

Контроллеры сетей общего применения (на примере Ethernet).Физическая среда. Топология. Кодирование. Частоты. Функции и структура контроллера. Метод доступа (CSMA-CD). Элементная база контроллеров.


7. Внешние ЗУ на магнитных и оптических носителях и их интерфейсы.

7.1. Назначение и классификация. Устройства, системы и сети хранения данных.Физические основы. Методы кодирования. Накопители на магнитных дисках. Логическая организация данных. Контроллеры и интерфейсы накопителей.

7.2. Внешние накопители. Назначение и классификация. Физические основы регистрации. Магнитная, оптическая и магнитооптическая запись. Представление информации на подвижном носителе. Проблемы повышения плотности и синхронизации. Применяемые методы кодирования FM, MFM, MMFM, RLL (ARLL).

7.3. Накопители на магнитных дисках. Основные элементы конструкции. Логическая организация информации на диске. Форматирование. Дорожки, цилиндры. Блоки (кластеры), сектора. Секторная и форматная организация. Особенности DOS.

Контроллеры НГМД (FDC). Особенности НЖМД.

7.4. Интерфейсы накопителей на магнитных дисках. Интерфейсы НГМД. Интерфейсы НЖМД :ST506/412, ESDI, АТА (IDE), SCSI (SCSI-2, SSA).

7.5. Дисковые системы RAID. Предпосылки и концепция. Уровни RAID. Контроллеры.


8. Устройства ввода информации и их интерфейсы

8.1. Устройства ввода символьной информации (клавиатуры). Формирование скан-кодов. Подключение клавиатур к центральному блоку.

8.2. Методы и средства ввода графической информации. Сканеры, дигитайзеры.

(клавиатуры, мыши и др. средства оперативного ввода, устройства ввода данных в индустриальных компьютерах).

8.3. Устройства интерактивной связи человека с машиной.


9. Методы и средства регистрации графической информации.

Классификация УРГИ. Сравнительная характеристика принтеров различного типа. Плоттеры и графопостроители. Методы формирования изображений. Линейная и круговая интерполяция по методу оценочной функции.


10. Устройства отображения алфавитно-цифровой и графической информации и их интерфейсы.

10.1. Подсистема отображения информации. Общие сведения. Видеосистема. Видеоадаптер. Устройство отображения информации (УОИ). Классификация.

10.2. Принципы вывода изображений. Растр. Реализация растра в ЭЛТ. Функции видеоконтроллера. Видеопамять. Реализация растра в жидкокристаллических и газоразрядных индикаторах.

10.3. Полутоновые и цветные дисплеи. Элементы колориметрии. Цветовое пространство.

10.4. Дисплейные процессоры. Графические и видео- контроллеры, сопроцессоры.

Стандарты мониторов, видеоконтроллеров, видеоинтерфейсов. Типы мониторов. RGB монитор. Стандарты адаптеров RGB мониторов. Дискретные интерфейсы (MDA, CGA, EGA). Аналоговые интерфейсы (VGA, SVGA, XGA). Цифровые интерфейсы (P&D и др.). Режимы видеоадаптера. Регистры настройки. Представление информации в A/N и АРА режимах. Символ и атрибут. Архитектура стандартной графической платы SVGA.


11. Устройства связи управляющих ЭВМ с объектом.

Индустриальные ПЭВМ и программируемые контроллеры. Шины управляющих ЭВМ. Характер сигналов обмена информацией между ЭВМ и объектом. Датчики. Аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи. Типовой состав индустриальной платы расширения (устройства сопряжения с объектом).


5. Лабораторные занятия


Перечень лабораторных работ, соответствующих разделам РПД (п.4.2)


Средства программного управления вводом/выводом на аппаратном уровне (цикл из шести работ)

раздел 1


Доступ к портам (к пространству ввода/вывода)

разделы 1,2

Автоматическое управления устройством по программе, измерение временных характеристик работы устройства

разделы 1,2

Межмодульный обмен по параллельной шине

раздел 1,3

Проектирование интерфейсной части платы расширения

раздел 3

Исследование часов реального времени

разделы 1,2

Параллельный порт, интерфейс Centronics и управление принтером

разделы 1,5,9

Приборный жидкокристаллический индикатор

разделы 5,10

Последовательный порт и интерфейс RS-232C

раздел 6

Индустриальная плата расширения для управления объектами

раздел 11

Цикл из четырех работ по освоению системы прерываний в ЭВМ на основе микропроцессоров ряда Intel 80x86…Pentium

разделы 1,4



6. Курсовой проект (курсовая работа)


Учебными планами не предусмотрены.


7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины


7.1. Рекомендуемая литература


Основная литература

Мелехин В.Ф., Павловский Е.Г. Вычислительные машины, системы и сети: учебник для студ. высш. учеб. заведений.— М.: Издательский центр «Академия», 2007— 560 с.

Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. 3-е издание. СПб: Изд-во «Питер», 2006.— 1072 с.

Гук М.Ю. Интерфейсы устройств хранения: ATA, SCSI и другие. Энциклопедия.— СПб.: Питер, 2007.— 447 с.


Дополнительная литература


Гук М.Ю. ШиныPCI, USB и FireWire. Энциклопедия.— СПб.: Питер, 2005.— 540 с.

Гук М.Ю. Интерфейсы устройств хранения: ATA, SCSI и другие. Энциклопедия.— СПб.: Питер, 2007.— 447 с.

Агуров П.В. Интерфейс USB. Практика использования и программирования.— СПб.: БХВ-Петербург, 2004.— 576 с.

Жуков А.В., Авдюхин А.А. Ассемблер. СПб.:BHV-Санкт-Петербург, 2003.— 440 с.

Авдюхин А.А. Душутина Е.В. Жуков А.В. Аппаратно-программные средства ввода-вывода. Учебное пособие. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2007, 144 с.

Петров С. Шины PCI, PCI Express. Архитектура, дизайн, принципы функционирования.— СПб.: БХВ-Петербург, 2006.— 416 с.

Ларионов А.М., Горнец Н.Н. Периферийные устройства в вычислительных системах.— М.:Высш. Шк. 1991.— 336 с.


7.2. Условия реализации и технические средства по обеспечению дисциплины


Конспект лекций в электронной форме, сборник иллюстраций к конспекту, доступный в Интернете по адресу http://intranet.ftk.spbstu.ru/docs.php и соответствующий слайд-фильм для использования в оборудованных проектором аудиториях.


8. Материально-техническое обеспечение дисциплины


Класс ПЭВМ, оснащенных различными приспособлениями для выполнения лабораторных работ (Осциллографы, выносные пульты и кабели для подсоединения к линиям изучаемых интерфейсов, индустриальная плата расширения и т.п.).

Общее и специальное инструментальное программное обеспечение для выполнения лабораторных работ (ассемблеры, отладчики, справочные программы, редактор портов и др.), в том числе, САПР QUARTUS II и/или MAX+ для проектирования и моделирования работы плат расширения.


9. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины


Самостоятельное индивидуальное выполнение работ, по возможности, исключение совпадающих заданий, замена части лабораторных работ на индивидуальные задания повышенной сложности.

Привлечение студентов на летнюю практику и на работу в рамках НИРС с целью разработки новых и развития существующих аппаратных средств для исследования интерфейсов и периферийных устройств. Проведение тестирования студентов


Похожие:

Рабочая программа учебной дисциплины iconРабочая программа учебной дисциплины вычислительная техника название учебной дисциплины
Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее фгос)...
Рабочая программа учебной дисциплины iconРабочая программа учебной дисциплины информационные технологии название учебной дисциплины
Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее фгос)...
Рабочая программа учебной дисциплины iconРабочая программа учебной дисциплины здания и сооружения название учебной дисциплины
Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее фгос)...
Рабочая программа учебной дисциплины iconРабочая программа учебной дисциплины теория алгоритмов название учебной дисциплины
Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее фгос)...
Рабочая программа учебной дисциплины iconРабочая программа учебной дисциплины введение в специальность название учебной дисциплины
Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее фгос)...
Рабочая программа учебной дисциплины iconРабочая программа учебной дисциплины архитектура компьютерных систем название учебной дисциплины
Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее фгос)...
Рабочая программа учебной дисциплины iconРабочая программа учебной дисциплины основы систем управления название учебной дисциплины
Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее фгос)...
Рабочая программа учебной дисциплины iconРабочая программа учебной дисциплины экологические основы природопользования название учебной дисциплины
Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее фгос)...
Рабочая программа учебной дисциплины iconРабочая программа учебной дисциплины интегрированные информационно-управляющие компьютерные системы название учебной дисциплины
Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее фгос)...
Рабочая программа учебной дисциплины iconРабочая программа учебной дисциплины медико-биологические основы безопасности жизнедеятельности название учебной дисциплины
Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее фгос)...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница