Министерство образования и науки Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  ЭиВТ 

 

 

 

«   22   »       05       2018 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Электронно-вычислительные машины и периферийные устройства     

 




Направление подготовки

09.03.01 Информатика и вычислительная техника

Профиль подготовки

"Вычислительные машины, комплексы, системы и сети"

Квалификация (степень)выпускника

бакалавр








          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

6

108 / 3  

12  

16  

16  

1,2  

0,25  

45,45  

62,55  

Зач.  

7

144 / 4  

18  

16  

32  

3,8  

0,35  

70,15  

47,2  

Экз.(26,65)  

Итого

252 / 7  

30  

32  

48  

5  

0,6  

115,6  

109,75  

26,65  

 

Муром, 2018 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: Цель дисциплины: ознакомление студентов с основами связи внешних периферийных устройств с компьютером и между собой. Обзор технологий взаимодействия устройств и управления этим взаимодействием.

Задачи дисциплины: освоение применения современных способов взаимодействия периферийных устройств с персональным компьютером и другими типами ЭВМ с целью разработки собственных устройств и обеспечение эффективного выбора метода подключения разработанных устройств. Кроме того, студенты, изучающие данную дисциплину, приобретают навыки работы с современным специализированным программным обеспечением.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.Б.15))

Дисциплина «Электронно-вычислительные машины и периферийные устройства» базируется на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин «Информатика», «Теория автоматов», «Теория цифровых автоматов», «Схемотехника начала», «Электротехника, электроника и схемотехника». На дисциплине «Электронно-вычислительные машины и периферийные устройства» базируется изучение дисциплин: «Микропроцессорные системы», «Вычислительные комплексы и системы», «Сети и телекоммуникации» и др.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-2 способность разрабатывать компоненты аппаратно-программных комплексов и баз данных, используя современные инструментальные средства и технологии программирования.

ПК-5 способность сопрягать аппаратные и программные средства в составе информационных и автоматизированных систем.

ПК-6 способность подключать и настраивать модули ЭВМ и периферийного оборудования.

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

1) Знать:

основные функции периферийных устройств ввода вывода данных и способы их реализации (ПК-2).

логическую организацию системы ввода-вывода (ПК-5).

функции аппаратных интерфейсов, типы интерфейсов, протоколы и их характеристики (ПК-6).

современное состояние элементной базы интерфейсных компонент ЭВМ и перспективы ее развития (ПК-6).

2) Уметь:

применять полученные знания при решении практических задач связанных с разработкой и проектированием интерфейсных модулей ЭВМ (ПК-2).

разрабатывать логическую и физическую структуры интерфейсов микропроцессорных и микроконтроллерных систем (ПК-2).

сопрягать аппаратные и программные средства в составе информационных и автоматизированных систем (ПК-5).

разрабатывать алгоритмы функционирования подключенных периферийных устройств и интерфейсов их связи в соответствии с предъявляемыми к системе требованиями (ПК-6).

решать задачи, связанные с анализом подключением и настройкой различных интерфейсных систем модулей ЭВМ и периферийного оборудования (ПК-6).

3) Владеть:

практическими навыками проектирования интерфейсных систем ЭВМ (ПК-2).

принципами применения стандартных контроллеров для организации связи вычислительных систем с внешними периферийными устройствами (ПК-5).

навыками моделирования и отладки работы интерфейсных подсистем с помощью программных пакетов моделирования цифровых и аналоговых устройств (ПК-6).

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 7 зачетных единиц, 252 часа.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: среднее общее.

Срок обучения 4г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Общие сведения о периферийных устройствах и их интерфейсах подключения к ЭВМ.

6

2

8

4

15,45

Защита отчетов, устный опрос, тестирование

2

Стандартные параллельные интерфейсы.

6

2

2

4

16

Защита отчетов, устный опрос, тестирование

3

Современные последовательные интерфейсы.

6

6

6

4

15,55

Защита отчетов, устный опрос, тестирование

4

Беспроводные интерфейсы.

6

2

4

15,55

Защита отчетов, устный опрос, тестирование

Всего за  семестр

108

12

16

16

62,55

1,2

0,25

Зач.

5

Интерфейсы устройств хранения.

7

4

2

16

12

Защита отчетов, устный опрос, тестирование

6

Интерфейсы шин расширения.

7

2

6

8

4

Защита отчетов, устный опрос, тестирование

7

Интерфейсы графических адаптеров.

7

4

2

18

Защита отчетов, устный опрос, тестирование

8

Цифровые и аналоговые интерфейсы аудиоустройств.

7

2

2

0

Защита отчетов, устный опрос, тестирование

9

Интерфейсы сетей.

7

4

4

0

Защита отчетов, устный опрос, тестирование

10

Интерфейсы микроконтроллеров.

7

2

4

4

13,2

Защита отчетов, устный опрос, тестирование

Всего за  семестр

144

18

16

32

47,2

3,8

0,35

Экз.(26,65)

Итого   

252

30

32

48

109,75

5

0,6

26,65

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 6

Раздел 1. Общие сведения о периферийных устройствах и их интерфейсах подключения к ЭВМ.

Лекция 1.

Введение. Общие сведения о периферийных устройствах и их интерфейсах подключения к ЭВМ. Классификация интерфейсов периферийных устройств. Основные свойства и характеристики интерфейсов (2 часа).

Раздел 2. Стандартные параллельные интерфейсы.

Лекция 2.

Параллельный интерфейс. LPT-порт (2 часа).

Раздел 3. Современные последовательные интерфейсы.

Лекция 3.

Последовательный интерфейс СОМ-порт (RS-232) (2 часа).

Лекция 4.

Шина USB. Архитектура. Шина USB. Применение (2 часа).

Лекция 5.

Шина Fire Wire. Общие черты и отличия USB и FireWire (2 часа).

Раздел 4. Беспроводные интерфейсы.

Лекция 6.

Беспроводные интерфейсы. Их применение и свойства. ИК-порт. Характеристики. Стек протоколов. Bluetooth. Характеристики. Понятие пикосети устройств (2 часа).

Семестр 7

Раздел 5. Интерфейсы устройств хранения.

Лекция 7.

Интерфейс SCSI. Модификации, их характеристики и применение (2 часа).

Лекция 8.

Интерфейсы IDE устройств. Интерфейсы устройств хранения. ATA/ATAPI. Интерфейсы устройств хранения. Serial ATA (2 часа).

Раздел 6. Интерфейсы шин расширения.

Лекция 9.

Шины расширения ПК. Интерфейс шины ISA. Интерфейс шины PCI. Интерфейс шины AGP. Интерфейс шины PCI-Express (2 часа).

Раздел 7. Цифровые и аналоговые интерфейсы аудиоустройств.

Лекция 10.

Специальные интерфейсы. Клавиатура. Манипулятор «мышь». Интерфейсы аудио устройств (2 часа).

Раздел 8. Интерфейсы графических адаптеров.

Лекция 11.

Интерфейсы графических адаптеров. Общие сведения.Интерфейсы VGA, RGB. Интерфейсы графических адаптеров. DVI. Интерфейсы графических адаптеров. HDMI (2 часа).

Раздел 9. Интерфейсы сетей.

Лекция 12.

Интерфейс RS-485. Интерфейс RS-422 (2 часа).

Лекция 13.

Интерфейсы компьютерных сетей. Беспроводные интерфейсы сетей. Wi-Fi. Беспроводные интерфейсы сетей. Wi-Max. (Yota, 4G) (2 часа).

Раздел 10. Интерфейсы графических адаптеров.

Лекция 14.

Интерфейс Тhunderbolt. Интерфейс DisplayPort (2 часа).

Раздел 11. Интерфейсы микроконтроллеров.

Лекция 15.

Интерфейсы микроконтроллеров CAN, I2C, SPI (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 6

Раздел 1. Современные последовательные интерфейсы.

Практическое занятие 1.

Исследование асинхронного формата обмена данными (2 часа).

Раздел 2. Общие сведения о периферийных устройствах и их интерфейсах подключения к ЭВМ.

Практическое занятие 2.

Этапы вывода данных для LPT порта в различных режимах (2 часа).

Практическое занятие 3.

Анализ и синтез последовательностных и комбинационных устройств (2 часа).

Практическое занятие 4.

Периферийные устройства ввода и вывода информации в ПК (2 часа).

Практическое занятие 5.

Методы физического и логического кодирования в интерфейсах связи (2 часа).

Раздел 3. Стандартные параллельные интерфейсы.

Практическое занятие 6.

Разработка схемы преобразования из параллельного формата передачи в последовательный (2 часа).

Раздел 4. Современные последовательные интерфейсы.

Практическое занятие 7.

Разработка схемы преобразования из последовательного формата передачи в параллельный (2 часа).

Практическое занятие 8.

Разработка модуля преобразования напряжений из уровней RS-232(COM-порта) в уровни напряжений ТТЛ и обратно (2 часа).

Семестр 7

Раздел 5. Интерфейсы устройств хранения.

Практическое занятие 9.

Преобразователи уровней напряжений и токов ТТЛ-КМОП-ЭСЛ (2 часа).

Раздел 6. Интерфейсы графических адаптеров.

Практическое занятие 10.

Формирование схемы проверки передаваемых данных в соответствии с установленным битом четности (2 часа).

Раздел 7. Интерфейсы микроконтроллеров.

Практическое занятие 11.

Классификация микроконтроллеров (2 часа).

Практическое занятие 12.

Стабилизация частоты микроконтроллера кварцевым резонатором (2 часа).

Раздел 8. Цифровые и аналоговые интерфейсы аудиоустройств.

Практическое занятие 13.

Универсальный асинхронный приемо-передатчик UART (2 часа).

Раздел 9. Интерфейсы шин расширения.

Практическое занятие 14.

Схемы питания от разъёмов компьютера COM (2 часа).

Практическое занятие 15.

Схемы питания от разъёмов компьютера USB, PS/2 (2 часа).

Практическое занятие 16.

Тестирование компьютерных систем с целью устранения аппаратно-программных проблем (2 часа).

 

Методические указания по практическим работам доступны по ссылке: https://www.mivlgu.ru/iop/mod/resource/view.php?id=35176

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 6

Раздел 1. Общие сведения о периферийных устройствах и их интерфейсах подключения к ЭВМ.

Лабораторная 1.

Разработка конвертера из RS-232 (COM - порт) в LPT-порт (4 часа).

Раздел 2. Стандартные параллельные интерфейсы.

Лабораторная 2.

Разработка преобразователя из LPT-порта в RS-232 (4 часа).

Раздел 3. Современные последовательные интерфейсы.

Лабораторная 3.

Согласование интерфейсов USB и RS-232 (4 часа).

Раздел 4. Беспроводные интерфейсы.

Лабораторная 4.

Преобразователь USB-UART на FT232RL (4 часа).

Семестр 7

Раздел 5. Интерфейсы устройств хранения.

Лабораторная 5.

Сопряжение инфракрасного порта с ПК (4 часа).

Раздел 6. Интерфейсы шин расширения.

Лабораторная 6.

Беспроводное подключение устройств с помощью технологии Bluetooth (4 часа).

Раздел 7. Интерфейсы устройств хранения.

Лабораторная 7.

Разработка конвертера из ATA в SATA (4 часа).

Лабораторная 8.

Преобразование интерфейса SATA в ATA (4 часа).

Раздел 8. Интерфейсы шин расширения.

Лабораторная 9.

Исследование интерфейсов и шин расширения ПК (4 часа).

Раздел 9. Интерфейсы сетей.

Лабораторная 10.

Изучение интерфейса RS-485 и протокола Modbus (4 часа).

Раздел 10. Интерфейсы устройств хранения.

Лабораторная 11.

Конвертер USB <-> IDE на микросхеме CY7C68013 (4 часа).

Раздел 11. Интерфейсы микроконтроллеров.

Лабораторная 12.

Подключение к микроконтроллеру матричной клавиатуры 4×3 c использованием двух линий ввода/вывода (4 часа).

 

Методические указания по лабораторным работам доступны по ссылке: https://www.mivlgu.ru/iop/mod/resource/view.php?id=35175

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Получение информации о конфигурации компьютера.

2. Использование LPT-порта. Инициализация и задание режима.

3. Использование COM-порта. Инициализация и задание режима.

4. Ввод/вывод через параллельный порт. Работа с принтером.

5. Ввод/вывод через последовательный порт. Работа с мышью.

6. Использование LPT-порта. Нуль-модемное соединение двух компьютеров.

7. Ввод/вывод через последовательный порт. Нуль-модемное соединение.

8. Изучение протокола работы мыши через интерфейс PS/2.

9. Ввод графической информации. Изучение интерфейса RGB-TTL.

10. Подключение через игровой порт. Моделирование игрового манипулятора.

11. Подключение через игровой порт. Моделирование цифрового термометра.

12. Работа с контроллером FDD. Опрос состояния. Инициализация.

13. Работа с контроллером HDD. Опрос состояния. Инициализация.

14. Современные оптические интерфейсы Li-Fi .

15. Роль и значение периферийных устройств вычислительной техники в современном обществе и профессиональной деятельности.

16. Области применения периферийных устройств вычислительной техники.

17. Обзор развития периферийных устройств вычислительной техники.

18. Периферийные устройства: назначение и классификация.

19. Общие принципы построения периферийных устройств вычислительной техники.

20. Устройства вывода.

21. Организация систем ввода-вывода информации.

22. Понятие интерфейса. Унифицированные интерфейсы.

23. Классификация интерфейсов.

24. Архитектура шин и ее основные характеристики.

25. Аппаратные средства поддержки работы периферийных устройств: контроллеры, адаптеры, мосты.

26. Программная поддержка работы периферийных устройств ПК.

27. Прямой доступ к памяти DMA.

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 

 

5. Образовательные технологии

В процессе изучения дисциплины "Электронно-вычислительные машины и периферийные устройства" применяется контактная технология преподавания (за исключением самостоятельно изучаемых студентами вопросов). При проведении практических и лабораторных работ применяется имитационный или симуляционный подход. Рассматриваются вопросы моделирования работы интерфейсов периферийных устройств в современных программных пакетах. Шаги решения задач студентам демонстрируются при помощи мультимедийной техники. В дальнейшем студенты самостоятельно решают поставленные задания в соответствии с выданными преподавателем вариантами.

 

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Электронно-вычислительные машины и периферийные устройства

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. ЭВМ и периферийные устройства. Последовательные и параллельные интерфейсы: Практикум для студентов образовательной программы 09.03.01 Информатика и вычислительная техника / сост. Белов А.А. [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые дан. (1,8 Мб). - Муром.: МИ ВлГУ, 2016. - https://www.mivlgu.ru/iop/mod/resource/view.php?id=35175

2. ЭВМ и периферийные устройства. Форматы обмена, устройства ввода/вывода и обработки данных: Практикум для студентов образовательной программы 09.03.01 Информатика и вычислительная техника / сост. Белов А.А. [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые дан. (2,2 Мб). - Муром.: МИ ВлГУ, 2016. - https://www.mivlgu.ru/iop/mod/resource/view.php?id=35176

3. Головков А. А., Пивоваров И. Ю., Кузнецов И. Р. Компьютерное моделирование и проектирование радиоэлектронных средств. Учебник для вузов. Стандарт третьего поколения. Санкт-Петербург: Питер, 2015 г. , 208 с. - http://ibooks.ru/reading.php?productid=344132

4. Логинов М. Д. Техническое обслуживание средств вычислительной техники Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013 г. , 319 с. - http://ibooks.ru/reading.php?productid=350094

5. Орлов С.А., Цилькер Б.Я. Организация ЭВМ и систем: Учебник для вузов. 3-е изд. Стандарт третьего поколения. Санкт-Петербург: Питер, 2014 г. , 688 с. - http://ibooks.ru/reading.php?productid=340894

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Бройдо В.Л. АРХИТЕКТУРА ЭВМ И СИСТЕМ: УЧЕБНИК. - СПБ: ПИТЕР, 2006. - 718c. - 5 экз.

2. Кулигин М.Н. Организация ЭВМ и систем: учебно-методическое пособие для студентов образовательной программы 230105.65 Программное обеспечение вычислительной техники и автомат. систем / Кулигин М.Н. - Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2009. - 138c. - 75 экз.

3. Журнал "Методы и устройства передачи и обработки информации" - http://elibrary.ru/contents.asp?titleid=31948

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

Электронный учебный курс "Периферийные устройства вычислительной техники" (http://www.intuit.ru/studies/courses/3460/702/info)

Электронный учебный курс "Архитектура и организация ЭВМ" (http://www.intuit.ru/studies/courses/60/60/info)

Программное обеспечение:

не предусмотрено

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

mivlgu.ru

ibooks.ru

elibrary.ru

 

8. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Для успешного освоения теоретического материала обучающийся: знакомится со списком рекомендуемой основной и дополнительной литературы; уточняет у преподавателя, каким дополнительным пособиям следует отдать предпочтение; ведет конспект лекций и прорабатывает лекционный материал, пользуясь как конспектом, так и учебными пособиями.:

На практических занятиях пройденный теоретический материал подкрепляется решением задач по основным темам дисциплины. Занятия проводятся в компьютерном классе, используя специальное программное обеспечение. Каждой подгруппе обучающихся преподаватель выдает задачу, связанную с разработкой и программной реализацией алгоритмов обработки информации. В конце занятия обучающие демонстрируют полученные результаты преподавателю и при необходимости делают работу над ошибками.

До выполнения лабораторных работ обучающийся изучает соответствующий раздел теории. Перед занятием студент знакомится с описанием заданий для выполнения работы, внимательно изучает содержание и порядок проведения лабораторной работы. Лабораторная работа проводятся в компьютерном классе. Обучающиеся выполняют индивидуальную задачу компьютерного моделирования в соответствии с заданием на лабораторную работу. Полученные результаты исследований сводятся в отчет и защищаются по традиционной методике в классе на следующем лабораторном занятии. Необходимый теоретический материал, индивидуальное задание, шаги выполнения лабораторной работы и требование к отчету приведены в методических указаниях, размещенных на информационно-образовательном портале института.

Самостоятельная работа оказывает важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется обучающимся самостоятельно. Каждый обучающийся самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием дисциплины. Он выполняет внеаудиторную работу и изучение разделов, выносимых на самостоятельную работу, по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – экзамен. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 



РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Электронно-вычислительные машины и периферийные устройства»

по направлению подготовки 09.03.01 Информатика и вычислительная техника

 

Рабочая программа дисциплины «Электронно-вычислительные машины и периферийные устройства» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 09.03.01 Информатика и вычислительная техника.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 252 час. (7 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является зачет / экзамен .

Цель дисциплины: Цель дисциплины: ознакомление студентов с основами связи внешних периферийных устройств с компьютером и между собой. Обзор технологий взаимодействия устройств и управления этим взаимодействием.

Задачи дисциплины: освоение применения современных способов взаимодействия периферийных устройств с персональным компьютером и другими типами ЭВМ с целью разработки собственных устройств и обеспечение эффективного выбора метода подключения разработанных устройств. Кроме того, студенты, изучающие данную дисциплину, приобретают навыки работы с современным специализированным программным обеспечением.

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Электронно-вычислительные машины и периферийные устройства» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 09.03.01 Информатика и вычислительная техника.

 

22.05.2018 г.