Программа дисциплины «Периферийные устройства

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
для специальности 2201
«Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»
Составлена в соответствии с Государственными
требованиями к минимуму содержания и уровню
подготовки выпускника по специальности 2201
”Вычислительные машины, системы и сети”
1. Пояснительная записка
Программа дисциплины «Периферийные устройства вычислительной техники» составлена в соответствии с современным развитием цифровой и вычислительной техники. Дисциплина «Периферийные устройства» относятся к
группе специальных дисциплин и предусматривает изучение систем вводавывода и основных типов внешних устройств.
Данный предмет базируется на знаниях, полученных при изучении предметов: «Математические и логические основы электронно-вычислительной техники», «Электротехника», «Электронная техника», «Цифровая схемотехника»,
«Информационные технологии». В свою очередь он является базовым для
предметов: «Оборудование КДП», «Системы управления УВД», «Информационные системы ГА», «Архитектура ВС ГА».
Знания предмета необходимы для выполнения курсовых проектов и освоения
специального оборудования вычислительных и информационных систем.
Дисциплина изучается на II курсе в объеме 130 часов, из них 50 часов отводится на практические занятия.
Дисциплина состоит из четырех разделов:
1. Интерфейсы.
2. Внешние запоминающие устройства.
3. Устройства ввода.
4. Устройства вывода.
В разделе I изучаются принципы организации интерфейсов современных
вычислительных систем, их взаимодействие. Рассматриваются схемы и характеристики наиболее популярных интерфейсов.
В разделе II изучаются принципы построения внешних устройств памяти,
их характеристики, интерфейсы, установка устройств и программного обеспечения, применение.
В разделе III изучаются принципы построения устройств ввода информации, их характеристики, интерфейсы, установка устройств и программного
обеспечения, возможности управления.
В разделе IV изучаются принципы построения устройств вывода информации, их характеристики, интерфейсы, установка устройств и программного
обеспечения, применение.
Для лучшего усвоения учебного материала теоретические занятия необходимо проводить с применением технических средств обучения, плакатов, действующих и учебных внешних устройств, компьютеров, программного обеспечения.
Практические занятия должны проводиться в лаборатории «Периферийные
устройства ЭВТ».
По окончании изучения дисциплины «Периферийные устройства ЭВТ»
учащийся должен:
- знать классификацию внешних устройств по их принципам действия;
- знать принципы работы и области применения основных разновидностей
внешних устройств;
- знать распространенные интерфейсы и их возможности;
- уметь установить внешнее устройство и инсталлировать программное
обеспечение;
- уметь найти и устранить характерные неисправности;
- уметь выбрать внешнее устройство для определенного применения.
Знания предмета необходимы для освоения специального оборудования
вычислительных и информационных систем.
Контроль знаний по изученной дисциплине проводится в виде тестовых
проверок и на экзамене по дисциплине.
2. Тематический план учебной дисциплины
Наименование
разделов и тем
Макс.
учебная
нагрузка
студента,
час.
Количество аудиторных часов при очной форме обучения
Всего ЛабораПрактиторные
ческие
работы
занятия
1
Введение. Классификация
периферийных устройств.
Раздел 1. Интерфейсы
подключения периферийных устройств.
Тема 1.1 Аппаратный интерфейс и совместимость.
Тема 1.2 Реализация интерфейсов.
Тема 1.3 Организация интерфейса.
Всего по разделу.
Раздел 2. Устройства хранения информации.
Тема 2.1. Физические принципы хранения информации.
Тема 2.2. Накопители на
гибких дисках.
2
3
3
2
3
2
1
3
2
1
10
8
2
16
12
4
6
4
2
10
4
4
4
5
Самостоятельная
работа
студента
6
1
2
Тема 2.3. Накопители на
жестких дисках.
Тема 2.4. Накопители на оптических дисках.
Тема 2.5. Другие накопители.
21
10
6
5
19
10
4
5
10
4
4
2
Всего по разделу.
Раздел 3. Устройства ввода.
Тема 3.1. Манипуляторы.
Тема 3.2. Клавиатура.
Тема 3.3. Устройства ввода
графической информации.
Тема 3.4. Устройства ввода
речи.
Тема 3.5 Устройства распознавания символов.
Всего по разделу
66
32
18
15
10
5
12
8
4
6
4
2
4
2
1
2
5
2
2
1
5
2
2
1
37
16
14
7
19
16
8
8
6
4
5
4
13
10
4
3
48
169
22
130
14
50
12
39
Раздел 4. Устройства вывода.
Тема 4.1. Принтеры.
Тема 4.2. Устройства отображения информации.
Тема 4.3. Другие средства
вывода.
Всего по разделу.
Всего по дисциплине
3. Содержание учебной дисциплины
Введение. Классификация периферийных устройств.
Понятие периферийного устройства. Классификация периферийных
устройств. Области применения периферийных устройств.
Раздел 1. Интерфейсы подключения периферийных устройств.
Тема 1.1 Аппаратный интерфейс и совместимость.
Знать:
- Определение аппаратного интерфейса;
- Типы совместимостей аппаратных интерфейсов;
- Методы повышения совместимости.
Уметь:
- Определять необходимость создания аппаратного интерфейса;
- Добиваться повышения совместимости интерфейсов на разных
уровнях;
Понятие аппаратного интерфейса. Линии интерфейса, сигналы, шины.
Электрическая, программная, конструктивная совместимость интерфейсов.
Методы повышения совместимости, примеры современных технических решений.
Самостоятельная работа:
- изучить оптический и радио методы связи.
Тема 1.2 Реализация интерфейсов.
Знать:
- Уровни реализации интерфейсов;
- Требования, предъявляемые к различным интерфейсам;
- Характеристики интерфейсов.
Уметь:
- Строить модели интерфейсов различных вычислительных систем;
- Оценивать характеристики интерфейсов, в зависимости от исполнения;
Уровни реализации интерфейсов: логический и физический. Система аппаратных интерфейсов для сложной вычислительной системы и для простой.
Четырехуровневая модель системы аппаратных интерфейсов. Характеристики
интерфейсов. Перспективы развития.
Самостоятельная работа:
- изучить способы организации общей шины.
Тема 1.3 Организация интерфейса.
Знать:
- Способы организации интерфейсов;
- Методы взаимодействия интерфейсов;
- Возможности доступа к общей среде передачи данных.
Уметь:
- Организовывать линии связи, исходя из поставленной задачи;
- Выбирать необходимый метод доступа к общей среде;
Способы организации линий интерфейса. Методы доступа к общей среде
передачи данных. Достоинства и недостатки того или иного способа. Радиальный, магистральный, цепочечный и комбинированный интерфейсы. Взаимодействие схем, опрос подчиненных устройств. Параллельный и последовательные интерфейсы.
Самостоятельная работа:
- научиться изображать осциллограммы посылок в формате RS-232.
Раздел 2. Устройства хранения информации.
Тема 2.1. Физические принципы хранения информации.
Знать:
- Принципы магнитной записи;
- Методы кодирования информации на магнитном носителе;
- Материалы, применяемые для изготовления магнитных носителей.
Уметь:
- Изображать диаграммы кодировок FM, MFM, M2FM, RLL;
Физические основы записи информации на магнитном носителе. Основные параметры записи, характеристический импульс. Необходимость кодирования информации. Способы кодирования FM, MFM, групповой. Понятие
плотности записи. Методы повышения плотности записи. Тенденции развития
устройств магнитной записи.
Самостоятельная работа:
- изучить групповой способ кодирования.
Тема 2.2. Накопители на гибких дисках.
Знать:
- Конструкцию дискет 3,5”;
- Конструкцию накопителя на ГМД формата3,5”;
- Методы повышения плотности записи на ГМД.
Уметь:
- Обращаться с дискетами 3,5”;
- Устанавливать и работать с дисководом 3,5”;
Накопители на гибком магнитном диске: назначение, классификация,
основные составные части. Основные сигналы и алгоритм работы НГМД.
Организация информации на дискете. Корневой каталог и подкаталоги. Таблица размещения файлов. Формат дорожек и секторов. Структурная схема
платы электроники. Сигналы взаимодействия с контроллером. Принципиальная схема электронной платы.
Гибкие диски высокой плотности.
Самостоятельная работа:
- изучить конструкцию НГМД.
Тема 2.3. Накопители на жестких дисках.
Знать:
- Конструкцию считывающих головок
- Конструкцию накопителя НЖМД;
- Характеристики НЖМД.
Уметь:
- Измерять характеристики НЖМД;
- Устанавливать и работать с НЖМД;
- Оптимизировать работу с НЖМД.
Накопители на жестком магнитном диске: назначение, конструкция, составные части. Структурная схема НЖМД. Интерфейсы НЖМД: ST506/412,
ES01, SCSI, IDE. Особенности интерфейсов, достоинства и недостатки. Применение IDE, SCSI. Съемные диски. Дисковые массивы.
Самостоятельная работа:
- изучить способы построения дисковых массивов.
Тема 2.4.Накопители на оптических дисках.
Знать:
- Этапы изготовления и структуру дисков CD-ROM
- Конструкцию накопителя CD-ROM;
- Характеристики накопителя CD-ROM.
Уметь:
- Измерять характеристики CD-ROM;
- Устанавливать и работать с CD-ROM;
- Оптимизировать работу с CD-ROM.
Накопители на оптических дисках: классификация, назначение. Принцип
CD-ROM. Конструкция привода, датчики. Работа функциональной схемы. Оп-
тическая схема CD-ROM. Система слежения за дорожкой. Другие типы дисков: CD-R, CD-RW, магнитооптические, DVD, Blue-RAY, FMD. Перспективы
развития оптических накопителей.
Самостоятельная работа:
- изучить WORM-диски.
Тема 2.5. Другие накопители.
Знать:
- Устройство накопителей на магнитных лентах;
- Разновидности магнитных лент;
- Принципы работы твердотельных накопителей.
Уметь:
- Устанавливать и работать со стриммером;
- Выбирать оптимальный твердотельный накопитель;
Накопители на магнитной ленте: назначение, классификация. Непрерывный метод записи, конструкция картриджа стримера. Применение. Твердотельные устройства внешней памяти. Перспективные запоминающие устройства
Лабораторная работа № 1. Изучение НГМД.
Лабораторная работа № 2. Работа с НЖМД.
Лабораторная работа № 3. Изучение логической структуры диска с помощью
DiskEdit.
Лабораторная работа № 4. Установка CD-ROM.
Лабораторная работа № 5. Установка и работа со стримером.
Самостоятельная работа:
- изучить особенности стримера.
Раздел 3. Устройства ввода.
Тема 3.1. Манипуляторы.
Знать:
- Разновидности манипуляторов;
- Устройство манипуляторов разных типов;
- Методы подключения манипуляторов.
Уметь:
- Работать с разными типами манипуляторов;
- Настраивать различные манипуляторы;
Устройства ввода. Классификация устройств. Джойстик. Манипуляторы
типа "мышь", "трекбол". Конструкция, интерфейсы. Сенсорный экран и световое перо. Принципы действия.
Самостоятельная работа:
- изучить принципы действия трекбола и оптической мыши.
Тема 3.2. Клавиатура.
Знать:
- Классификацию клавиатур;
- Принципы действия различных клавиатур;
- Методы подключения клавиатур.
Уметь:
- Работать с разными типами клавиатур;
- Устранять типичные неисправности клавиатур разных типов;
Общие сведения о клавиатуре. Классификация клавиатур по методу подключения, по конструкции клавиш. Типы датчиков клавиш. Скан-коды. Русификация клавиатуры. Интерфейс. Характерные неисправности.
Самостоятельная работа:
- ознакомиться с таблицами скан и ASCII-кодов..
Тема 3.3. Устройства ввода графической информации.
Знать:
- Классификацию устройств ввода графической информации;
- Принципы действия графических планшетов;
- Принципы действия сканеров различных типов.
Уметь:
- Работать с разными типами графических планшетов;
- Работать с разными типами сканеров;
- Устанавливать программное обеспечение для работы со скнероом.
Графические планшеты (дигитайзеры). Классификация. Физические
принципы действия графических планшетов с ультразвуковым, контактным,
емкостным, индуктивным определением координат.
Сканеры. Классификация. Основные качественные показатели. Конструкция настольного сканера. Принцип
сканирования. Сравнение различных типов сканеров.
Самостоятельная работа:
- изучить принципы действия графического планшета с емкостным
определением координат.
Тема 3.4. Устройства ввода речи.
Знать:
- Классификацию устройств ввода речи;
- Принципы действия устройств ввода речи;
- Характеристики человеческой речи.
Уметь:
- Разбивать речь на составные части;
- Различать фонемы по математическому описанию;
Устройства речевого ввода. Назначение. Характеристика человеческой
речи. Системы распознавания образов. Система речевого ввода. Настройка системы. Обучение. Формирование словаря.
Лабораторная работа № 6. Работа с манипулятором «мышь».
Лабораторная работа № 7. Исследование игрового порта.
Лабораторная работа № 8. Работа с клавиатурой.
Лабораторная работа № 9. Работа со сканером.
Лабораторная работа № 10. Работа с системой распознавания речи «Горыныч».
Самостоятельная работа:
- изучить характеристики речи.
Раздел 4. Устройства вывода.
Тема 4.1. Принтеры.
Знать:
- Классификацию принтеров по способу регистрации информации;
- Принципы действия принтеров разных типов;
- Характеристики принтеров.
Уметь:
- Использовать принтеры разных типов;
- Устанавливать программное обеспечение и настраивать работу
принтеров.
Принтеры. Классификация принтеров. Основные характеристики. Принцип действия литерных ударных принтеров, термопринтеров. Принцип действия струйных и лазерных принтеров. Матричные принтеры ударного действия. Качественные показатели. Основные технические характеристики. Взаимодействие с компьютером. Блок питания. Устройство и принцип стабилизации выходного напряжения. Структурная схема принтера. Сигналы обмена
информацией, взаимодействие частей. Механические узлы. Принцип работы
двигателя перемещения бумаги и каретки. Управление иголками печатающей
головки. Характерные неисправности. Методика поиска и устранения.
Самостоятельная работа:
- изучить блок питания матричного принтера.
Тема 4.2. Устройства отображения информации.
Знать:
- Классификацию устройств отображения информации;
- Принципы действия индикаторов разных типов;
- Характеристики устройств отображения информации.
Уметь:
- Настраивать разные типы мониторов;
- Операционную систему для работы с видеосистемой.
Общие сведения о мониторах. Назначение. Типы мониторов: на ЭЛТ, на
жидких кристаллах, люминесцентные, на органических светодиодах, плазменные. Графические стандарты: MDA, CGA, EGA, VGA, SuperVGA. Монитор
VGA. Принципиальная схема монитора. Каналы разверток. Канал видеосигнала. Видеоадаптеры.
Самостоятельная работа:
- изучить структурную схему EGA-монитора.
Тема 4.3. Другие устройства вывода.
Знать:
- Принципы действия табличных синтезаторов;
- Принципы действия акустических излучателей, их разновидности;
- Виды средств «виртуальной реальности».
Уметь:
- Работать в редакторах звука;
- Генерировать звук с помощью табличных синтезаторов..
Средства вывода звуковой информации. Звуковые платы: назначение,
структура, интерфейсы. Синтез звука. Синтезаторы с частотной модуляцией и
табличные. Акустические излучатели. Редакторы звука.
Средства отображения информации коллективного пользования.
Средства «Виртуальная реальность». Назначение. Способы получения
стереоскопического изображения. Средства управления развитием сценария.
Лабораторная работа № 11. Изучение конструкции матричного принтера.
Лабораторная работа № 12. Тестирование и настройка матричного принтера.
Лабораторная работа № 13. Изучение конструкции монитора.
Лабораторная работа № 14. Тестирование видеосистемы.
Лабораторная работа № 15. Работа с редактором звука.
Самостоятельная работа:
- изучить простые способы получения стереоизображения.
4. Перечень литературы и средств обучения.
4.1. Основная литература:
1. В. Чепурной “Устройства хранения информации”. СПб: BHV, 1998 г.
2. А. М. Ларионов, Н. Н. Горнец "Периферийные устройства в
вычислительных системах М., 1991 г.
3. С.Х.Гореликов "IBM PC Дисковая система". Москва, 1993 г.
4.2. Дополнительная литература:
1. Дж.Гудмэн "Секреты жесткого диска". Киев, 1994 г.
2. "Ремонт дисководов". Москва: "Солон", 1995 г.
3. "Библия по модернизации компьютеров Уинна Роша".
4. Р. Джордейн "Справочник программиста персональных компьютеров
типа IBM PC, XT AT",- М., 1992 г.
5. М. В . Жутаев "Видеоадаптеры и видеомониторы М., 1992 г.
6. П. Нортон и др. "Персональный компьютер изнутри М., 1995 г.
7. "Библия по техническому обеспечению Уинна Роша" Минск, 1992 г.
8. А. В. Головков "Диагностическое, техническое обслуживание и
ремонт матричных принтеров для IBM PC-XT/AT" , -M., 1993 г.
4.3. Средства обучения:
1. IBM-совместимые компьютеры, различные периферийные устройства, жидкокристаллический проектор «Sharp», программы: система распознавания речи, редактор звука, драйверы устройств, тестовые программы.
2. Образцы внешних устройств: НГМД, НЖМД, стример, CD-ROM, манипуляторы, струйный принтер, матричный принтер, монитор и т. д.
3. Плакаты: «принципиальная схема принтера», «функциональная схема CDROM», «оптическая система накопителя CD-ROM», «система аппаратных интерфейсов», «конструкция лазерного принтера».
4. Измерительные устройства: осциллограф, тестер.