Периферийные устройства и интерфейсы ЭВМ

Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА И ИНТЕРФЕЙСЫ ЭВМ Для подготовки дипломированных специалистов по направлению 654600 – “Информатика и вычислительная техника” по специальности 220100 – “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети”

Санкт-Петербург 2002

2 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”

“УТВЕРЖДАЮ” Проректор по учебной работе проф. ___________ Ушаков В.Н. “_____”_______________2002 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА И ИНТЕРФЕЙСЫ ЭВМ Для подготовки дипломированных специалистов по направлению 654600 – “Информатика и вычислительная техника” по специальности 220100 – “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети” Факультет Компьютерных технологий и информатики Кафедра Вычислительной техники Курс – 4 Семестр – 8 Лекции

60 ч.

Экзамен

Лабораторные занятия

30 ч.

Зачет

Курсовое проектирование

15 ч.

Аудиторные занятия Самостоятельные занятия Всего часов

105 ч. 100 ч. 205 ч.

2002

Семестр 8 Семестр 8

3 Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры Вычислительной техники “____”_______________2002 г., протокол №______. Рабочая программа согласована с рабочими программами изученных ранее дисциплин: 1) Узлы и устройства ЭВМ; 2) Архитектура ЭВМ. Рабочая программа одобрена методической комиссией факультета Компьютерных технологий и информатики “____”_____________2002 г.

4 Цель и задачи дисциплины: Цель дисциплины – дать студентам представление об основных способах обмена информацией между ядром ПЭВМ и периферийными устройствами и наиболее распространенных системных и связных интерфейсах, а также об основных видах периферийных устройств и способах их подключения. Требования к уровню освоения дисциплины: В результате изучения курса студент должен: 1. Знать физические принципы работы и технические характеристики основных видов периферийных устройств, кодирование и форматы данных, применяемые в этих устройствах, назначение и принципы функционирования контроллеров, принципы обмена информацией между периферийными устройствами (ПУ) и процессором, назначение, области применения и технические характеристики основных видов связных и системных интерфейсов. 2. Уметь выбирать необходимое периферийное оборудование и вид интерфейса, разрабатывать функциональные схемы контроллеров, реализовывать программы управления работой различных ПУ в соответствии со стандартными протоколами обмена, пользоваться стандартной терминологией. 3. Иметь опыт разработки простейших контроллеров ПУ, опыт чтения и понимания справочной литературы по периферийным устройствам и интерфейсам ЭВМ. 4. Иметь представление о тенденциях и перспективах развития ПУ и интерфейсов ЭВМ. Содержание рабочей программы: Введение. Предмет дисциплины, её объём, содержание и связь с другими дисциплинами учебного плана. Обзор литературы по курсу. Тема 1. Способы и средства связи устройств в вычислительных системах Место системы ввода-вывода в составе вычислительной системы и её структура. Понятие об интерфейсе. Основные принципы управления ПУ. Способы обмена информацией между ПУ и другими узлами ЭВМ. Контроллеры ПУ, их назначение, основные функции и техническая реализация. Тема 2. Системные и связные интерфейсы Классификация, основные параметры и технические характеристики интерфейсов ввода-вывода. Основные процедуры (фазы) интерфейсов. Системные интерфейсы ISA, EISA, PCI, SCSI, VLB. Связные интерфейсы Centronics, RS-232C, RS-423, RS-432. Приборные интерфейсы GPIB, CAMAC и др. Краткая характеристика других интерфейсов и тенденции их развития. Тема 3. Устройства отображения информации (дисплеи) Основные физические принципы работы дисплеев. Методы формирования изображения в различных дисплеях. Дисплейные процессоры. Структуры и интерфейсы дисплеев.

5 Тема 4. Средства документирования алфавитно-цифровой и графической информации Печатающие устройства - принципы действия, классификация и основные виды. Взаимодействие основных электромеханических узлов. Функции и состав контроллера, структура и состав основных команд. Особенности работы в графическом режиме. Планшетные, рулонные и растровые графопостроители, структура, состав, взаимодействие узлов, системы команд. Тема 5. Методы и средства ввода графической информации Кодирующие планшеты. Устройства указания элементов изображения на экране дисплея (световое перо, мышь, джойстик и др.). Сканеры и специальные устройства. Тема 6. Устройства связи вычислительных систем Устройства обмена последовательным кодом. Модемы и сетевые контроллеры - основные принципы кодирования и обработки данных, структура, состав и принципы управления. Методы и устройства комплексирования вычислительных систем. Тема 7. Устройства ввода и вывода аналоговой информации Структура и назначение узлов систем ввода-вывода аналоговой информации. Основные методы преобразования и кодирования аналоговых сигналов. Статические и динамические ошибки и методы их уменьшения. Способы обмена информацией с ЭВМ. Тема 8. Внешние запоминающие устройства Физические принципы действия магнитных и оптических накопителей информации. Методы кодирования и защиты информации. Классификация, состав и устройство накопителей на магнитных дисках и лентах. Физическая и логическая структура записей. Интерфейсы накопителей. Назначение, структура и основные команды контроллеров. Файловые серверы. Разновидности, технические характеристики и устройство оптических накопителей информации. Заключение. Перспективы развития существующих и возможные области разработки новых периферийных устройств. Перечень лабораторных работ № 1 2 3 4 5 6 7 8

Наименование работы Графический контроллер - 2 ч. Интеллектуальный графический контроллер - 2 ч. Контроллер цветного графического дисплея - 2 ч. Акустический кодирующий планшет - 2 ч. Планшетный графопостроитель - 4 ч. Накопитель на гибком магнитном диске - 4 ч Система ввода аналоговой информации - 6 ч. Система вывода аналоговой информации - 4 ч.

Номер темы 3 3 3 5 4 8 7 7

6

Цели и содержание курсовой работы Студентам предлагается разработать периферийное устройство и его контроллер, подключаемый к одной из системных магистралей - ISA, EISA, MULTIBUS или иной по взаимному согласованию. В качестве устройства могут быть предложены системы сбора или вывода аналоговой информации, нестандартные устройства ввода или вывода дискретной информации. При выполнении курсовой работы должна быть разработана программная модель устройства, его блочная и принципиальная электрическая схема, пример программы управления разработанным устройством. Особое внимание уделяется правильному проектированию интерфейсной части устройства и режимов обмена информацией с магистралью ЭВМ. Цель курсовой работы - на конкретных примерах научить согласовывать протоколы обмена информацией в разнородных информационных системах. Курсовой проект оформляется в виде пояснительной записки (10-15 стр.) и приложения, содержащего принципиальную электрическую схему устройства с перечнем элементов, выполненных по действующим стандартам. Ориентировочное время работы над курсовой работой 20 часов. Расчет учебных часов по темам и видам занятий № темы 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Название разделов и тем 1 6

Объем учебных часов Практич. Аудитор. Самост. занятия занятия работа 1 6 6

8

8

14

22

8

Лекции Введение Способы и средства связи устройств в вычислительных системах Системные и связные интерфейсы Устройства отображения информации (дисплеи) Средства документирования алфавитно-цифровой и графической информации Методы и средства ввода графической информации Устройства связи вычислительных систем Устройства ввода и вывода аналоговой информации Внешние запоминающие устройства Заключение Курсовое проектирование ИТОГО:

Лаборат. Занятия

Всего

Семестр

1 12

8 8

8

6

14

14

28

8

6

4

10

14

24

8

8

2

10

12

22

8

8

4

12

9

21

8

6

10

16

8

24

8

8

4

12

8

20

8

15 100

1 30 205

8 8

30

1 15 105

1 60

7

ЛИТЕРАТУРА Основная

№

1

2 3 4

Название, библиографическое описание

Ларионов А.М., Горнец М.М. Периферийные устройства в вычислительных системах. Учебное пособие для ВУЗов.-М.: Высшая школа, 1991. Иванов Е.Л.,Степанов И.М.,Хомяков К.С. Периферийные устройства ЭВМ и систем. Учебное пособие для ВУЗов.-М.: Высшая школа, 1987. Савета Н.Н. Периферийные устройства ЭВМ. -М.: Машиностроение, 1987. Молодцов В.О. и др. Системы отображения информации для АСНИ ЭВМ. Учебное пособие. Л.:ЛЭТИ, 1989.

Л

Лр

Кп (р)

К-во экз. в библ. (на каф.)

8

8

8

84

8

8

8

157

8

8

8

130

8

8

8

224

Гриф

Дополнительная №

Название, библиографическое описание

1

Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах. Пер. с англ. - 2-е изд. - М.: Мир, 1993. Основы оптоэлектроники: Пер. с яп.- М.:Мир, 1988. Оптические дисковые системы: Пер с англ./Г. Боухьюз, Дж. Браат, А. Хейсер и др.- М.:Радио и связь, 1991.

2 3

К-во экз. в библ. (на кафедре) Т1-102, Т2-94, Т3-75

ч/з-1 0

8

Автор к.т.н., доцент

Молодцов В.О.

Рецензент к.т.н., доцент

Курдиков Б.А.

Зав. кафедрой Вычислительной техники д.т.н., профессор

Пузанков Д.В.

Декан факультета Компьютерных технологий и информатики д.т.н., профессор

Герасимов И.В.

Программа согласована: Зав. кафедрой Вычислительной техники д.т.н., профессор

Пузанков Д.В.

Зав. отделом учебной литературы

Киселева Т.В.

Председатель методической комиссии факультета Компьютерных технологий и информатики к.т.н., доцент

Чугунов Л.А.

Руководитель методического отдела, к.т.н., доцент

Марасина Л.А.