Космический факультет

Кафедра К3
«Прикладная математика, информатика и вычислительная техника»

Телефон: 8 (498) 687-43-52
ГУК, ауд. 447
E-Mail: caf-pm@mgul.ac.ru, caf-vt@mgul.ac.ru


Интерфейсы периферийных устройств

Преподаватель: Степанов Игорь Михайлович

Направление подготовки: 654600 «Информатика и вычислительная техника»
Специальность: 230101 (220100) «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»
Семестры: 8, 9
Вид итогового контроля:
зачет — 8 семестр
экзамен — 9 семестр

Содержание курса:

  1. Основные принципы построения интерфейсов периферийных устройств

    1.1. Общие принципы организации связи периферийных устройств с ЭВМ и ВС

    • Принципы унификации управления обменом
    • Системные, локальные, приборные интерфейсы и интерфейсы периферийных устройств: стандартизация интерфейсов
    • Организация данных: логическая организация в различных периферийных устройствах
    • Контролеры: назначение, общие принципы функционирования
    • Общие сведения о каналах обмена, основные виды каналов обмена
    • Основные принципы организации обменов периферийных устройств с ЭВМ и ВС

    1.2. Логическая организация данных периферийных устройств

    • Структура данных: файлы, кластеры, записи, символы
    • Основные виды логической организации данных: последовательная, списочная, библиотечная (по разделам); форматы записей: фиксированная, переменная, неопределенная

    1.3. Физическая организация данных периферийных устройств

    • Зависимость физической организации данных от вида периферийных устройств. Физическая организация данных на дискетах и винчестерах

    1.4. Контроллеры и адаптеры периферийных устройств

    • Основные функции контроллеров и адаптеров и их техническая реализация
    • Работа контроллеров основных типов периферийных устройств: клавиатуры, печатающих и графических устройств, мониторов
    • Контроллеры дисководов, контроллеры лентопротяжных устройств. Контроллеры винчестеров

    1.5. Шины обмена

    • Основные виды шин обмена
    • Интерфейсы: назначение и структура
    • Международные стандарты интерфейсов: основные типы, структура
    • Методы ускорения обменов в системах. Шины ISA, PCI, AGP

    1.6. Порты ввода-вывода

    • Назначение портов ввода-вывода
    • Аппаратная реализация портов ввода-вывода
    • Программное обращение ЭВМ к портам ввода-вывода
    • Унификация программного обеспечения управления связью периферийных устройств с ЭВМ через порты ввода-вывода

    1.7. Драйверы периферийных устройств

    • Назначение драйверов
    • Принципы построения и функционирования драйверов
    • Специализация драйверов: драйверы клавиатур, драйверы принтеров
    • Драйверы мониторов
    • Драйверы винчестеров и CD-ROM

    1.8. Организация обменов периферийных устройств с ЭВМ и ВС

    • Системы управления вводом-выводом в составе операционных систем
    • Назначение, состав и функционирование BIOS
    • Программы прерывания обработки запросов периферийных устройств
    • Взаимодействие работы BIOS, драйверов, контроллеров и периферийных устройств
    • Совмещение процесса обмена данными между ОЗУ и периферийными устройствами с процессом обработки задач в ЭВМ и ВС.

  2. Интерфейсы основных периферийных устройств

    2.1. Унификация интерфейсов основных видов периферийных устройств

    • Классификация периферийных устройств
    • Основные виды периферийных устройств: устройства ввода, устройства вывода, внешние запоминающие устройства
    • Краткие сведения об основных принципах построения периферийных устройств: используемые способы и методы
    • Состояние и перспективы развития рынка периферийных устройств
    • Драйверы периферийных устройств

    2.2. Интерфейсы устройств ввода символьной информации (клавиатура)

    • Краткие сведения о принципах построения и функционирования клавиатуры
    • Структура и состав основных полей клавиш
    • Эргономические требования к устройствам ввода
    • Перспективные разработки новых типов клавиатур. СКАН-коды клавиш
    • Программы BIOS и DOS для работы с клавиатурой

    2.3. Интерфейсы устройств ввода графической информации

    • Способы восприятия и преобразования графических изображений
    • Принципы построения и работы сканеров
    • Технические характеристики: разрешающая способность, точность, быстродействие, размеры изображений
    • Драйверы устройств ввода графической информации

    2.4. Интерфейсы читающих автоматов

    • Способы восприятия и методы автоматического распознавания символов
    • Надежность распознавания символов
    • Аппаратное и программное обеспечение читающих автоматов

    2.5. Интерфейсы устройств типа «мышь»

    • Принципы работы устройств типа «мышь»
    • Различные виды устройств типа «мышь»
    • Программное обеспечение интерфейсов устройств типа «мышь»
    • Драйверы различных видов устройств типа «мышь»

    2.6. Интерфейсы устройств визуального отображения информации

    • Основные способы отображения (высвечивания) элемента изображения
    • Методы формирования контуров символов и графических изображений
    • Дисплейные процессоры и видеопамять: назначение, принципы построения и функционирования
    • Цветные и черно-белые мониторы. Контурные и полутоновые изображения
    • Технические характеристики промышленных образцов основных типов мониторов (ЭЛТ, жидкокристаллические)
    • Текстовые и графические режимы работы мониторов. программное обеспечение интерфейсов устройств отображения информации
    • Драйверы различных типов мониторов
    • Защитные экраны

    2.7. Интерфейсы принтеров (текстовый режим)

    • Принципы построения печатающих устройств
    • Разнообразие типов печатающих устройств
    • Программное обеспечение интерфейсов принтеров
    • Драйверы матричных, струйных и лазерных принтеров

    2.8. Интерфейсы принтеров (графический режим)

    • Методы реализации графического режима в принтерах
    • ЕSС - последовательность управления принтерами
    • Общее программное обеспечение принтеров для графического режима
    • Драйверы матричных, струйных и лазерных принтеров для графического режима

    2.9. Форматы графических файлов

    • Форматы векторных графических файлов
    • Форматы растровых графических файлов

    2.10. Методы сжатия файлов

    • Архивирование текстовых файлов
    • Сжатие растровых изображений
    • Восстановление сжатых растровых изображений

    2.11. Интерфейсы плоттеров

    • Способы и методы формирования линий в плоттерах
    • Планшетные и барабанные плоттеры
    • Общее программное обеспечение интерфейсов плоттеров

    2.12. Интерфейсы дисковых магнитных запоминающих устройств

    • Общие принципы построения гибких и жестких дисков
    • Структура данных на дисках
    • Общее программное обеспечение интерфейсов дисковых запоминающих устройств
    • Основные типы адаптеров винчестеров
    • Драйверы жестких дисков
    • Переносимые (карманные) винчестеры
    • Программное обеспечение переносимых винчестеров

    2.13. Шины (адаптеры) дисковых устройств

    • Шина SCSI, шина IDE, шина IEEE

    2.14. Интерфейс «Plug and Play» (p-n-p - технологии)

    • USB-шины
    • Технологии PnP интерфейсов

    2.15. Интерфейсы CD-ROM и DVD

    • Общие принципы построения и работы CD-ROM и DVD
    • Структура данных на CD
    • Общие принципы построения интерфейсов CD-ROM и DVD
    • Общее системное программное обеспечение интерфейсов CD-ROM и DVD
    • Драйверы различных типов CD-ROM и DVD.

  3. Интерфейсы периферийных устройств специального назначения

    3.1. Устройство связи ЭВМ и ВС с объектами управления

    • Общий принцип организации связи ЭВМ и ВС с объектами управления
    • Представление данных на объектах управления, устройства сопряжения управляющих ВС с объектами управления
    • Передача данных
    • Методы и средства контроля, защиты и восстановления передаваемых данных
    • Волоконно-оптические и лазерные средства передачи данных

    3.2. Преобразование форм представления данных

    • Преобразование аналоговых сигналов в цифровые, теорема Котельникова
    • Преобразование форм представления данных: аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
    • Преобразователи «угол-код»
    • Защита от ошибок
    • Коды Грея
    • Контролирующие и корректирующие коды

    3.3. Интерфейсы периферийных устройств основных классов систем управления объектом

    • Основные классы систем управления
    • ЦУП как сложная распределенная система управления
    • Структура ЦУПа
    • Интерфейсы периферийных устройств ЦУПа
    • ЛА как сложная локальная система
    • Структура ВС, управляющая ЛА
    • Организация связи ЛА с ЦУПом
    • Интерфейсы периферийных устройств ЛА

  4. Интерфейсы периферийных устройств в системах дистанционного зондирования Земли

    4.1. Основные способы, методы и средства дистанционного зондирования Земли

    • Краткие сведения о способах, методах и средствах дистанционного зондирования Земли
    • Оптические способы, радиолокационные способы
    • Основные типы устройств дистанционного зондирования Земли, технические характеристики

    4.2. Основные методы, способы и средства синтеза и обработки аэрокосмических снимков Земли

    • Основные методы синтеза и обработки фотоснимков Земли
    • Основные методы синтеза и обработки радиолокационных снимков Земли
    • Параллельные вычисления при обработке аэрокосмических снимков

    4.3. Интерфейсы периферийных устройств в системах дистанционного зондирования Земли

    • Основные типы периферийных устройств в системах дистанционного зондирования Земли
    • Организация связи периферийных устройств с ВС в системах дистанционного зондирования Земли
    • Программное обеспечение периферийных устройств в системах дистанционного зондирования Земли

  5. Интерфейсы мульти-медийных периферийных устройств

    5.1. Интерфейсы звуковых систем

    • Назначение и состав звуковых систем
    • Звуковая карта
    • Карта записи звука
    • Оцифровка аналогового сигнала звука
    • Запись цифровых кодов звука
    • Канал воспроизведения
    • Преобразование цифровых кодов звука в аналоговые сигналы
    • Синтезаторы звука
    • Основные типы синтезаторов
    • FM-синтезаторы, WT-синтезаторы, синтезаторы на базе физического моделирования источников звука
    • Программное обеспечение интерфейса звуковых систем
    • Драйверы звуковых систем

    5.2. Интерфейсы систем обработки TV-сигналов

    • Общие принципы ввода и обработки TV-изображений
    • Непосредственный ввод в компьютер сигналов с видеокамер
    • Программное обеспечение интерфейсов TV систем
    • Драйверы TV систем

Рекомендуемая литература:

  1. Колесниченко О. В., Шишигин И. В. Аппаратные средства РС. — СПб.: БХВ — Петербург, 2001 г. — 1024 с.
  2. Джордейн Р. Справочник программиста персональных компьютеров IBM PC, XT и AT. — М.: Финансы и статистика. 1992 г. — 543 с.
  3. Интерфейсы периферийных устройств // Степанов И. М. Конспекты лекций по дисциплине «Интерфейсы периферийных устройств» // СD-версия. — М.: МГУЛ, каф. ВТ, 2005 г.

Дополнительная литература:

  1. Иванов Е. Л., Степанов И. М., Хомяков К. С. Периферийные устройства ЭВМ и систем. Учебное пособие для втузов по спец. «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети». — М.: Высшая школа, 1987 г. — 319 с.
  2. Перспективы развития вычислительной техники: В 11 кн.: Справ. пособие / Под ред. Ю. В. Смирнова. Кн. 8. Периферийное и терминальное оборудование ЭВМ / Л. В. Семенов, В. Н. Абрамов, М. Т. Арутюнов и др. М.: Высшая школа, 1990.
  3. Агуров П. В. Последовательные интерфейсы ПК. Практика программирования. — СПб.: БХВ-Петербург, 2004. — 496 с.
  4. Белунцев В. Секреты BIOS. — СПб.: Питер, 2004. — 336 с.
  5. Windows XP Professional / М. Майнази. — М.: Лори, 2003. — 744 с.

Учебные и учебно-методические пособия:

  1. Степанов И. М. Интерфейсы периферийных устройств: Прерывания BIOS и MS DOS: учебное пособие. — М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2005. — 52 с.
  2. Степанов И. М. Операционная система MS DOS: основные команды MS DOS: справочное пособие. — М.: МГУЛ, 2007. — 36 с.
  3. Степанов И. М. Операционная система MS DOS: Основные команды MS DOS. Метод. пособие для выполнения лаб. работ. — М.: МГУЛ, 1998. — 28 с.

Учебные материалы:

Вопросы к зачёту
Вопросы к экзамену

Административный раздел