Реферат: Программа дисциплины по кафедре Вычислительной техники периферийные устройства ЭВМ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тихоокеанский государственный университет



Утверждаю

Проректор по учебной работе

______________ С.В. Шалобанов

“_____” ________________2007 г.



Программа дисциплины

по кафедре Вычислительной техники


периферийные устройства эвм


Утверждена научно-методическим советом университета для направлений подготовки (специальностей) в области «^ Информатики и вычислительной техники»


Специальность 230101.65

«Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»


Хабаровск 2007 г.


Программа разработана в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта, предъявляемыми к минимуму содержания дисциплины и в соответствии с примерной программой дисциплины, утвержденной департаментом образовательных программ и стандартов профессионального образования с учетом особенностей региона и условий организации учебного процесса Тихоокеанского государственного технического университета.


Программу составил (и)




Сай С.В.




кафедра Вычислительной техники, профессор







Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры

протокол № от « » 2007г.

Завкафедрой__________«__»______ 2007г

________________

Подпись дата

Ф.И.О.







Программа рассмотрена и утверждена на заседании УМК и рекомендована к изданию

протокол № от « » 2007г

Председатель  УМК  _______«__»_______ 2007г

_________________

Подпись дата

Ф.И.О.




Директор  института  _______«__»_______ 2007г

__________________

(декан факультета) Подпись дата

Ф.И.О.



^ 1. Цели и задачи дисциплины


Целью курса является изучение состава, технических характеристик и принципов функционирования периферийных устройств ЭВМ, сетей и систем.

Основной задачей курса является изучение принципов работы и основ проектирования периферийных устройств, курс базируется на дисциплинах "Схемотехника ЭВМ", "Линейно-импульсные электронные устройства", "Конструирование и технология производства ЭВМ", "Системное программное обеспечение".

Материал курса используется в дисциплинах: "Микропроцессорные системы", "Мультимедийные системы"


^ 2. требования к уровню освоения содержания дисциплины


В результате изучения курса студенты должны:

Знать классификацию, назначение, терминологию и основные технико-экономические характеристики периферийных устройств.

Знать принципы связи периферийных устройств с другими устройствами системы.

Знать структурный состав, физические основы и принципы функционирования основных типов периферийных устройств.

Уметь разрабатывать структуру периферийных устройств, логические и функциональные схемы электронных блоков периферийных устройств.

Уметь производить расчеты основных параметров устройств.

Знать тенденции развития периферийной техники.



^ 3. Объём дисциплины и виды учебной работы


Таблица 1.

Наименование

По учебным планам (УП)

с максимальной трудоёмкостью

с минимальной трудоёмкостью

^ Общая трудоёмкость дисциплины







по ГОС

170

170

по УП

198

198
Изучается в семестрах
8, 9

8, 9

^ Вид итогового контроля по семестрам







зачет

8

8

экзамен

9

9

Курсовой проект (КП)







Курсовая работа (КР)





расчетно-графические работы (РГР)







^ Реферат (РФ)





Домашние задания (ДЗ)





^ Аудиторные занятия:







всего

116

116

В том числе: лекции (Л)

66

66

Лабораторные работы (ЛР)

33

33

Практические занятия (ПЗ)

17

17

^ Самостоятельная работа







общий объем часов (С2)

82

82

В том числе на подготовку к лекциям

41

41

на подготовку к лабораторным работам

21

21

на подготовку к практическим занятиям

20

20

на выполнение КР





на выполнение РГР







на написание РФ







на выполнение ДЗ








^ 4. Содержание дисциплины

4.1. Тематический развернутый план лекционного курса

Сем.
^ Раздел (тема) дисциплины
Кол-во часов

8

1. Введение

Предмет и задачи курса

Классификация внешних устройств

2

8

2. Устройства ввода информации

Клавиатура

Полуавтоматические устройства ввода

Сканер

6

8

3. Блок питания ПЭВМ

Структурная схема, принципы работы двухтактного преобразователя

Принципы работы широтно-импульсного модулятора

4

8

4. Видеосистема ПК

Видеоадаптер, структурная схема, система команд, режимы работы

Видеомонитор, структурная схема, принципы действия блоков строчной и кадровой разверток

Алгоритмы кодирования видеоинформации

6

8

5. Накопитель на гибких магнитных дисках (FDD)

Структурная схема, основные характеристики

Формат записи данных

Контроллер НГМД

Система команд

Драйвер устройства, управление BIOS

6

8

6. Накопитель на оптических дисках (CD-ROM)

Принципы записи на оптический носитель

Структурная схема, основные характеристики

Форматы записи данных

4


8

7. Печатающие устройства

Классификация, общая характеристика

Матричный принтер

Чернильно-струйный принтер

Лазерный принтер

6

Итого в 8-м семестре




34 часа

9

8. Накопитель на жестких магнитных дисках (HDD)

Упрощенная структурная схема

Принципы действия, основные параметры и характеристики, формат данных

4


Система управления позиционированием

Сепаратор данных и предкомпенсация записи

6

Однокристальный микроконтроллер

Тракт чтения контроллера управления

4

Порты ввода-вывода, система команд

Служебная информация. Формат нижнего уровня "Микромагнум"

6

Служебная информация. Паспорт диска.

Логическая организация дискового пространства.

Методы скрытия дефектов.

6

9

9. Интерфейсы периферийных устройств

Интерфейс IDE AT.

Интерфейс SCSI.

USB интерфейс

6

Итого в 9-м семестре




32 часа



^ Таблица 2 – Разделы дисциплины и виды занятий и работ
№
Раздел дисциплины Л
ЛР

ПЗ

КП

(КР)
РГР
ДЗ

РФ

С2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10



Введение

*
























Устройства ввода информации

*

*

*







*









Блок питания ПЭВМ

*

*





















Видеосистема ПК

*

*

*







*









Накопитель на гибких магнитных дисках (FDD)

*

*

*







*









Накопитель на оптических дисках (CD-ROM)

*
























Печатающие устройства

*

*





















Накопитель на жестких магнитных дисках (HDD)

*

*










*









Интерфейсы периферийных устройств

*
























^ 5. Лабораторный практикум


Клавиатура IBM AT



Цель работы: изучение принципов построения, технических характеристик и параметров клавиатуры ПЭВМ.

Исполнение: 1. Составить программу, выполняющую следующие процедуры: а) выполнение команды установки задержки и периода автоповтора; б) чтение Scan и ASCII-кода нажимаемой клавиши; 2. Снять осциллограммы сигналов на контактах CLK и DATA для трех значений задержки и периода автоповтора. 3. Определить Scan и ASCII-коды пяти клавиш (произвольных) программным способом и снять осциллограммы скан-кодов клавиш по сигналу DATA.

Обеспечение: Персональный компьютер, клавиатура ПЭВМ с выходным разъемом.

Оценка: По результатам выполнения определяются основные характеристики клавиатуры ПЭВМ. Обучающийся должен получить знания о принципах работы устройства.

^ Время выполнения работы: 4 часа.


Видеоадаптер VGA



Цель работы: изучение принципов построения, технических характеристик и параметров видеоадаптера.

Исполнение: Используя процедуры и функции видеоBIOS, выполнить подготовку программной части лабораторной работы. После отладки программной части для каждого режима выполнить следующие измерения: 1. Измерить следующие параметры R, G, B сигналов  амплитуду, длительности интервалов активной части и гашения строки и кадра. 2. Измерить амплитудные и временные характеристики сигналов HSYNC и VSYNC. 3. В графическом режиме (черно-белые полосы) измерить длительности переходных характеристик для каждого сигнала основных цветов.


Обеспечение: 1. Системный блок ПК. 2. Осциллограф. 3.Макетная плата.

Оценка: По результатам выполнения определяются основные характеристики видеоадаптера. Обучающийся должен получить знания о принципах работы устройства.

Время выполнения работы: 6 часов.


Видеомонитор



^ Цель работы: изучение принципов действия и основных характеристик видеомонитора на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ).

Исполнение: 1. Получить на экране видеомонитора тестовое графическое изображение в виде вертикальных цветных полос. Режим, количество и цвет полос задается преподавателем. 2. Измерить период, длительность и амплитуду следующих сигналов блока строчной развертки: синхроимпульсов, запускающих импульсов, импульсов обратного хода строчной развертки. 3. Измерить период, длительность и амплитуду следующих сигналов блока кадровой развертки: синхроимпульсов, импульсов обратного хода, сигнала с выходного каскада. 4. Измерить период, длительность и амплитуду выходных RGB-сигналов блока видеоусилителей для двух значений контраста. 5. На основе переходных характеристик определить верхнюю частоту полосы пропускания RGB  видеоканалов для исследуемого режима. 6. По прилагаемой принципиальной схеме определить контрольные точки исследуемых сигналов.

Обеспечение: 1. Видеомонитор SVGA. 2. Системный блок ПК. 3. Макетная плата с выводом основных контрольных точек. 4. Цифровой осциллограф.

Оценка: По результатам выполнения определяются основные характеристики видеомонитора. Обучающийся должен получить знания о принципах работы устройства.

^ Время выполнения работы: 6 часов.



Блок питания ПК



Цель работы: Изучение принципов построения, технических характеристик и параметров импульсного блока питания ПК.

Исполнение: 1. Вольтметром измерить выходные напряжения блока питания для номинального режима, оценить относительную погрешность (%). 2. Измерить параметры сигналов первичных цепей импульсного стабилизатора – сигналов управления базами переключающих транзисторов, напряжения управления первичной обмоткой импульсного трансформатора. 3. Измерить параметры сигналов блока управления стабилизатором – выходных сигналов буферных переключающих транзисторов, напряжения обратной связи (выв. 1 ШИМ), пилообразного напряжения управления ШИМ (выв. 5 ШИМ). 4. Переключить блок питания на пониженный режим, измерить выходные напряжения. 5. Повторить измерения для пониженного режима.

Обеспечение: блок питания ПК; внешний источник питания; цифровой осциллограф; вольтметр.

Оценка: По результатам выполнения определяются основные характеристики блока питания ПК. Обучающийся должен получить знания о принципах работы устройства.

^ Время выполнения работы: 6 часов.



Накопитель на гибких магнитных дисках (FDD)



Цель работы: изучение принципов построения, технических характеристик и параметров накопителя на гибких магнитных дисках НГМД (FDD).

Исполнение: 1. Составить программу, позволяющую выполнять основные функции управления НГМД, поддерживаемые драйвером BIOS. 2. Выполнить полное форматирование дискеты стандартным способом (фактор чередования – 1, длина поля данных – 512 байт). При выполнении данной функции снять осциллограммы следующих сигналов: «Шаг»; «Направление»; «Индекс»; «Выбор головки»; «Дорожка 00». 3. По результатам п.2 оценить следующие параметры НГМД: время позиционирования головок; скорость вращения двигателя. 4. Выполнить полное форматирование дискеты произвольным способом: фактор чередования – задается преподавателем, длина полей данных – произвольно. 5. Выполнить функцию «Запись сектора», где в поле данных записывается один и тот же символ. При циклическом выполнении данной функции снять осциллограммы следующих сигналов: «Шаг»; «Направление»; «Индекс»; «Выбор головки»; «Данные записи». 6. Повторить п.5 для функции “Чтение сектора”. 7. По результатам п.5–6 определить код МЧМ записанного (прочитанного) символа. 8. При наличии сбоев выполнять функцию 1 – прочитать состояние.

Обеспечение: системный блок ПК; макетная плата с выводом основных контрольных точек интерфейса; цифровой осциллограф.

Оценка: По результатам выполнения определяются основные характеристики НГМД. Обучающийся должен получить знания о принципах работы устройства.

^ Время выполнения работы: 6 часов.


Матричный принтер



Цель работы: изучение принципов построения, технических характеристик и параметров матричного принтера.

Исполнение: Разработать программу управления принтером, выполняющую следующие функции: вывод символа  пробел; вывод кода символа  перевод строки; вывод текстового символа горизонтального и вертикального штриха. После отладки программной части выполнить следующие пункты: 1. Измерить параметры сигналов с выводов ПЗУ управления двигателем перемещения каретки. 2. Измерить параметры сигналов с выводов ПЗУ управления двигателем перемещения бумаги. 3. Измерить параметры сигнала управления иголкой при выводе на печать символов штриха. При выполнении пунктов 1-3 фиксировать состояние сигналов интерфейса Centronics.

Обеспечение: 1. Системный блок ПК. 2. Матричный принтер. 3. Осциллограф. 4. Макетная плата.

Оценка: По результатам выполнения определяются основные характеристики матричного принтера. Обучающийся должен получить знания о принципах работы устройства.

^ Время выполнения работы: 6 часов.


Таблица 3 - Лабораторные занятия и их взаимосвязь с содержанием лекционного курса
№ п/п

№ раздела по варианту содержания

Наименование лабораторной работы

1.

2 (1)

Клавиатура IBM AT

2.

4 (1, 3)

Видеоадаптер VGA

3.

4 (2, 3)

Видеомонитор

4.

3 (1, 2)

Блок питания ПК

5.

5 (1, 2, 3, 4, 5)

Накопитель на гибких магнитных дисках (FDD)

6.

7 (1, 2)

Матричный принтер



^ 6. Практические занятия


1. Система команд клавиатуры IBM AT

Цель работы: изучение системы команд клавиатуры IBM AT.

Порядок выполнения: Составить программу, выполняющую следующие процедуры:
а) выполнение команды установки задержки и периода автоповтора; б) чтение Scan и ASCII-кода нажимаемой клавиши; в) управление индикаторами.

Обеспечение: DOS, Windows, Assembler, C++.

Оценка: по результатам выполнения студент должен получить знания о cистеме команд клавиатуры и уметь работать с драйвером.

Время выполнения работы: 4 часа.


^ 2. Видеорежимы адаптера SVGA

Цель работы: изучение видеорежимов адаптера SVGA.

Порядок выполнения: Составить программу, выполняющую следующие процедуры:
а) установка параметров графического и текстового режимов видеоадаптера; б) синтез тестового изображения в BMP формате.

Обеспечение: DOS, Windows, Assembler, C++.

Оценка: по результатам выполнения студент должен получить знания о видеорежимах адаптера SVGA и уметь синтезировать тестовые изображения.

Время выполнения работы: 4 часов.


^ 3. Форматы представления видеоданных

Цель работы: изучение форматов видеоданных.

Порядок выполнения: Составить программу, выполняющую следующие процедуры:
а) синтез тестового изображения в BMP формате; б) преобразование в формат YdrDb; в) преобразование в формат 4:2:0; г) сохранение сжатого файла видеоданных.

Обеспечение: Windows, Assembler, C++.

Оценка: по результатам выполнения студент должен получить знания о форматах видеоданных и уметь выполнять их преобразования.

Время выполнения работы: 4 часов.


^ 4. Функции BIOS управления НГМД

Цель работы: изучение функций BIOS управления НГМД.

Порядок выполнения: 1. Составить программу, позволяющую выполнять основные функции управления НГМД, поддерживаемые драйвером BIOS. 2. Выполнить полное форматирование дискеты стандартным способом (фактор чередования – 1, длина поля данных – 512 байт). 3. Выполнить полное форматирование дискеты произвольным способом: фактор чередования – задается преподавателем, длина полей данных – произвольно. 4. Выполнить функцию «Запись сектора», где в поле данных записывается один и тот же символ.

Обеспечение: DOS, Windows, Assembler, C++.

Оценка: по результатам выполнения студент должен получить знания о функциях BIOS управления НГМД и уметь ими пользоваться.

^ Время выполнения работы: 5 часов.


Таблица 4 - Практические занятия и их взаимосвязь с содержанием лекционного курса
№ п/п

№ раздела по варианту содержания

Наименование практических занятий

1.

2 (1)

Система команд клавиатуры IBM AT

2.

4 (1, 3)

Видеорежимы адаптера SVGA

3.

4 (3)

Форматы представления видеоданных

4.

5 (4, 5)

Функции BIOS управления НГМД

5.

7 (1, 2, 3, 4)

Характеристики и структурные схемы принтеров (матричного, струйного, лазерного)



^ 7. Контроль знаний студентов


1. Вопросы входного контроля.


Минимизация булевых функций по картам Карно.

Способ синтеза автомата Милли.

Способ синтеза автомата Мура.

Способ аппаратной реализации автомата(умножения, деления и др.).

Методы расчета АФЧХ линейных цепей.

Схема интегрального операционного усилителя.

Расчет источников питания.

Расчет электронных ключей.

Расчет автогенераторов импульсных сигналов.

Реализация различных устройств на ОУ(интеграторов, дифференциаторов и др.).

Основные параметры и характеристики ИМС.

Помехоустойчивость и надежность ИМС.

Сопряжение ИМС различных типов логики.

Основные физические процессы записи и считывания из ОЗУ.

Усилители-формирователи, согласующие элементы, генераторы, преобразователи.

Операционные системы.



^ 2. Текущий контроль знаний студентов.

Текущий контроль осуществляется на лабораторных и практических занятиях путем ответов на контрольные вопросы, защите лабораторных работ и отчетов по практическим занятиям. Тематика лабораторных работ и практических занятий приведена выше.


^ 3. Выходной контроль знаний студентов.

Дисциплина завершается зачетом и экзаменом. На экзамене проверяется степень усвоения студентами основных понятий дисциплины, понимание их взаимосвязи, знание характеристик и принципов действия современных периферийных устройств ЭВМ.

^ Примерный состав вопросов в экзаменационных билетах по дисциплине

Клавиатура. Структурная схема, принципы сканирования наборного поля. Основные команды и принципы работы драйвера.

Мышь. Структурная схема, принцип передачи данных.

Сканеры. Структура однопроходного и трехпроходного сканера, основные характеристики и параметры.

Видеоадаптер, блок схема. Формирователь видеосигналов. Текстовый и графический режимы.

Монитор, блок схема. Основные параметры и принципы действия. Принципы действия блока строчной развертки.

Монитор, блок схема. Основные параметры и принципы действия. Принципы действия блока кадровой развертки.

Блок питания ПЭВМ. Принципы действия двухтактного преобразователя.

Блок питания ПЭВМ. Принципы действия широтно-импульсного модулятора.

Основные параметры НГМД. Назначение основных блоков структурной схемы НГМД. Сигналы интерфейса.

Основные параметры НГМД. Формат и методы записи.

НОД. Структурная схема, способы записи.

НОД. Форматы записи.

Принципы действия матричного принтера.

Принципы действия лазерного принтера.

Принципы действия чернильно-струйного принтера.

НЖМД. Принципы действия, основные параметры и характеристики.

НЖМД. Упрощенная структурная схема с интерфейсом IDE AT.

НЖМД. Система управления позиционированием с встроенной сервоповерхностью.

НЖМД. Система управления позиционированием с выделенной сервоповерхностью.

НЖМД. Формат "Микромагнум"

НЖМД. Сепаратор данных и предкомпенсация записи.

НЖМД. Однокристальный микроконтроллер.

НЖМД. Тракт чтения контроллера управления.

НЖМД. Интерфейс IDE AT.

НЖМД. Порты ввода-вывода.

НЖМД. Основные команды.

НЖМД. Служебная информация. Формат нижнего уровня.

НЖМД. Методы скрытия дефектов.

НЖМД. Принципы начальной инициализации и работы устройства.

Интерфейс SATA.



^ 8. Контроль самостоятельной работы студентов-заочников


Контроль самостоятельной работы студентов-заочников проводится по результатам выполнения лабораторных работ и практических заданий, согласно индивидуальному плану. Примерный индивидуальный план по дисциплине приведен в таблице 5.


Таблица 5 - Примерный индивидуальный план студента-заочника

Наименование
дисциплины

1 семестр

2 семестр

Часы аудиторных индивидуальных занятий

№ к.р., КР,КП

Отчетность

Часы аудиторных индивидуальных занятий

№ к.р., КР,КП

Отчетность

Конс.

Пр.

Лб.







Конс.

Пр.

Лб.







Периферийные
устройства ЭВМ

4

2

2

1,2

Зач.

4

-

2

1,2

Экз.


Тематика лабораторных работ и практических занятий приведена в таблицах 3 и 4.


^ 9. Учебно-методическое обеспечение дисциплины


Основная

Русак И.М., Луговских В.П. Технические средства ПЭВМ: Справочник. -1996.

Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. – 2000.

Хоган Г. Аппаратные и программные средства IBM PC Кн1, Кн2. - 1995.

Гуров А.И., Кузин А.В. Центральные и периферийные устройства электронных вычислительных средств. – 2000.


Дополнительная

Григорьев В.Л. Видеосистемы ПК фирмы IBM. - 1993

Справочное руководство по IBM PC. ТПП"Сфера". - 1991.

Ларионов А. и др. Периферийные устройства в вычислительных системах. - 1991.


Методические указания

Сай С.В. Видеоадаптер VGA: Методические указания к лабораторной работе по периферийным устройствам ЭВМ для студентов 4-го курса специальности 220100. Хабаровск: Изд-во ХГТУ, 1998. 11 с.

Сай С.В. Матричный принтер: Методические указания к лабораторной работе по периферийным устройствам ЭВМ для студентов 4-го курса специальности 220100. Хабаровск: Изд-во ХГТУ, 1998. 7 с.

Сай С.В. Видеомонитор: Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Периферийные устройства ЭВМ» для студентов всех форм обучения по направлениям «Информатика и вычислительная техника»: 654600 – подготовка дипломированных специалистов; 522800 – подготовка бакалавров. Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2005. 12 с.

Сай С.В., Шоберг А.Г. Накопитель на гибких магнитных дисках (FDD): Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Периферийные устройства ЭВМ» для студентов всех форм обучения по направлениям «Информатика и вычислительная техника»: 654600 – подготовка дипломированных специалистов; 522800 – подготовка бакалавров. Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2006. 16 с.

Сай С.В. Клавиатура IBM PC: Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Периферийные устройства ЭВМ» для студентов всех форм обучения по направлениям «Информатика и вычислительная техника»: 654600 – подготовка дипломированных специалистов; 522800 – подготовка бакалавров. Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2007. 15 с.

Сай С.В. Блок питания ПК: Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Периферийные устройства ЭВМ» для студентов всех форм обучения по направлениям «Информатика и вычислительная техника»: 654600 – подготовка дипломированных специалистов; 522800 – подготовка бакалавров. Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2007. 11 с.



^ 10. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Лаборатория цифровой схемотехники и электронных устройств: ПК Pentium – 4 шт.; Цифровые осциллографы TDS1002 – 4 шт.; Аналоговые осциллографы – 8 шт.; Генераторы сигналов – 4 шт.; Учебные стенды: 1) Клавиатура IBM – 2 шт. 2) Видеоадаптер – 2 шт. 3) Видеомонитор – 2 шт. 4) Блок питания ПК – 2 шт. 5) Матричный принтер – 2 шт. 6) Накопитель на магнитном диске – 2 шт.


^ 11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины


Курс рассматривает основы построения периферийных устройств ЭВМ, основные понятия и технологии, используемые на современном этапе науки и техники.

К методическим рекомендациям относится следующее:

использованию знаний, понятий и навыков, полученных при изучении предшествующих дисциплин: "Схемотехника ЭВМ", "Линейно-импульсные электронные устройства", "Конструирование и технология производства ЭВМ", "Организация ЭВМ";

организация самостоятельной подготовительной работы к лабораторным и практическим занятиям путем изучения методических указаний и выполнения подготовительных заданий в домашних условиях;

проведение поиска обзорного материала по современным периферийным устройствам с помощью сети Internet;

изучение учебных стендов и измерительного оборудования.



^ 12. Словарь терминов и персоналий


ПК – персональный компьютер.

Клавиатура - устройство ввода данных в ПК.

Скан-код – позиционный код клавиши клавиатуры.

^ Манипулятор «мышь» - полуавтоматическое графическое устройство ввода данных в ПК.