Рабочая п.Интерфейсы

Министерство образования Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
Московский государственный институт электроники и математики
(технический университет)
«Утверждаю»
Декан факультета АВТ
д.т.н, профессор
_____________ Петросянц К.О.
"4"
декабря
2006г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине:
«Интерфейсы периферийных устройств и контроллеров»
в соответствии с учебным планом института
Направление подготовки - 651900 Автоматизация и управление
Специальность 220201 “Управление и информатика в
технических системах”
Факультет Автоматики и вычислительной техники
Кафедра - Управление и информатика в технических системах
Москва 2006
2
Цели и задачи дисциплины
1.
В результате изучения дисциплины студент должен:
-
знать
основные
методы
подключения
периферийных
устройств
к
стандартным вычислительным платформам;
- иметь
представление
о
написании
драйверов
периферийных
устройств, в том числе, драйверов ядра для многозадачных ОС.
2.
Требования к уровню освоения содержания дисциплины.
-
студент
должен
уметь
решать
конкретные
задачи
периферийных устройств, включая написание и отладку драйверов.
3. Объём дисциплины и виды учебной работы.
Всего
Семестры
часов
7
Общая трудоёмкость дисциплины
75
75
Аудиторные занятия
51
51
Лекции
34
34
Семинары
17
17
Самостоятельная работа
24
24
Вид учебной работы
Вид итогового контроля
зачёт
4. Содержание дисциплины.
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий.
Аудиторные
занятия
№
п.п
Разделы дисциплины
№ Лекции
7 семестр
1
Введение
1
создания
3
2
Раздел 1
2-10
3
Раздел 2
11-17
4.2. Содержание разделов дисциплины.
ВВЕДЕНИЕ.
Общая характеристика платформ и интерфейсов.
Контроллеры в системах автоматического управления (САУ).
Распределённые информационные и вычислительные среды в автоматике.
Лекция 1. Основные понятия об интерфейсах периферийных устройств и
контроллеров.
Обоснование
целесообразности
использования
различных
вычислительных платформ в средствах автоматизации. Модели памяти и ввод а.
вывода. Операционные системы РВ. Шины периферийных устройств. Реальная
пропускная способность различных шин в/в и реальная потребность в пропускной
способности.
РАЗДЕЛ 1. ПОДКЛЮЧЕНИЕ ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ К ЭВМ.
Лекция 2. Структура рынка средств автоматизации с точки зрения использования
различных вычислительных платформ. Структура рынка средств автоматизации с
точки зрения использования различных интерфейсов. Принципиальные отличия
структуры контроллеров и ЭВМ общего назначения - модели памяти Фон-Неймана
и Гарвардская.
Лекция 3. Ревизия имеющихся ресурсов PC-совместимого компьютера с точки
зрения интерфейсов подключения периферийных устройств.
Лекция 4. Шина
ISA-8 - простейшая в реализации архитектура подключения
контроллеров. Интерфейс шины ISA-8. Диаграммы циклов шины.
Интерфейс
шины ISA-16. Диаграммы циклов шины. Задача подключения типового устройства
ввода/вывода (на примере АЦП/ЦАП) к шине ISA. Дешифратор адреса.
Лекция
5-6.
Построение
дешифратора
адреса
на
конкретном
примере
реализации. Создание дешифратора на базе ПЛИС. Рассмотрение законченной
схемы типичного контроллера аналогового ввода-вывода.
4
Лекция 8. Программирование в реальном режиме процессора. Методы
программирования аппаратных прерываний. Устойчивость программного
и аппаратного обеспечения к отказам и сбоям. Методы обеспечения
относительно безотказной работы оборудования.
Лекция 9-10. Пример разработки программного комплекса управления
объектом с сетевой компонентой и распределённой структурой
вычислительных средств.
Лекция 11. Обзор других интерфейсов подключения устройств с точки
зрения перспективности и трудоёмкости реализации. Интерфейсы PCI,
USB, WiFi, Ethernet.
РАЗДЕЛ II.
ПРОГРАММНАЯ СРЕДА - ДРАЙВЕРЫ ПЕРИФЕРИЙНЫХ
УСТРОЙСТВ.
Лекция 12. Основные механизмы защищённого режима процессора и
особенности программирования драйверов в этом режиме (на примере
Windows 9x и Windows NT/2000/XP).
Лекции 13-15. Реализация многозадачности, доступа к памяти и к
портам ввода-вывода. Обработка прерываний в защищённом режиме.
Лекция 14. Динамические библиотеки и разделение памяти потоками и
процессами. Сетевые интерфейсы в защищённом режиме.
Лекция 15-16. Понятие драйвера уровня ядра. Основные структуры
драйвера. Интерфейс драйвера ядра. Создание программы драйвера
ядра, оперирующего вводом-выводом и памятью, использующего
аппаратные прерывания.
Лекция 17. Методы передачи информации от драйвера в
пользовательское приложение и обратно. Методы зафузки и установки
драйвера. Пример драйвера ядра и программы пользователя.
5
4.3. Понедельный план проведения занятий.
№ недели
№ Лекции
№ПЗ
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
9
9
10
10
11
11
12
12
13
13
14
14
15
15
16
16
8
17
17
9
1
2
3
4
5
б
7
5. Лабораторный практикум не предусмотрен.
СОДЕРЖАНИЕ СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИИ.
Семинарские занятия в объёме 17 часов посвящены решению
теоретических и практических задач, укрепляющих теоретические знания
лекционного курса. На семинарских занятиях рассматриваются темы
самостоятельной работы. Кроме того, рассмотрены некоторые более мелкие
теоретические вопросы, не вошедшие в лекции. Имеется сборник материалов
к семинарам.
КУРСОВАЯ РАБОТА не предусмотрена.
6
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
В качестве самостоятельной работы студент получает задание изучить
современную научную литературу по тематике в области автоматики и
обобщить полученные знания в виде отчёта (письменного или устного).
Материал подбирается индивидуально, исходя из склонностей и уровня
студента.
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
Студент сдаёт домашнее задание, заключающееся в написании и отладке
драйвера для MS Windows, или разработке схемы контроллера, или изучении
специализированной микроэвм.
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
6.1. Рекомендуемая литература.
а)
основная литература:
1.
Гук М. Аппаратные средства IBM PC. -СПб: Питер, 2002.
2.
Кулаков В. Программирование на аппаратном уровне. 2-е издание -
СПб: “Питер”, 2003.
3.
Новиков Ю.,
Калашников О.,
Гуляев С.
Разработка устройств
сопряжения - М.: Эком, 1998.
4.
Солдатов В. Программирование драйверов Windows. -M: Бином, 1983.
б)
дополнительная литература:
5.
Фролов А., Фролов Г. Программирование для Windows NT. Том 26,27 -
М: Диалог-МИФИ, 1997.
6.
Ослендер Д., Риджли Дж, Ридггенберг Дж. Управляющие программы
для механических систем. -М: Бином, 2004.
7
6.2. Средства обеспечения дисциплины.
В процессе изучения дисциплины используется специальный комплекс
программного обеспечения, созданный в МИЭМ на кафедре УиИТС.
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины.
Практические (лабораторные) занятия и выполнение курсовой работы
проводится в специально оборудованном дисплейном классе ЭВМ уровня выше
Р-1ОООМгц с предварительно установленным программным обеспечением.
Также
используются
элементы
промышленной
автоматизации
(специализированные контроллеры).
Рабочая
программа
составлена
в
соответствии
с
Государственным
образовательным стандартом высшего профессионального образования по
направлению подготовки специальности 220201 "Управление и информатика в
технических системах".
Программу составил:
доцент, к.т.н.
_________________ Туманов М.П.
Настоящая рабочая программа обсуждена на заседании кафедры
"УиИТС"
“__17 ” февраля
“2004” г
Протокол № 7 и рекомендована к
применению в учебном процессе.
Зав. кафедрой "УиИТС"
д.т.н. профессор
“ 17 ” февраля “2004” г
_________________
Каперко А.Ф.
8
Срок действия программы продлен на:
200__/200__уч.год_____________________________________.
200__/200__уч.год_____________________________________.
200__/200__уч.год_____________________________________.
200__/200__уч.год_____________________________________.