Detail předmětu

Periferní zařízení

IPZ Ak. rok 2021/2022 zimní semestr 3 kredity

Aktuální akademický rok

Předmět není v tomto roce otevřen

Pozornost je zaměřena na principy konstrukce a řízení periferních zařízení a jejich řadičů. Začlenění řadiče periferního zařízení do architektury počítače, komunikace s procesorem. Pozornost je také zaměřena na na popis a využití systémové a V/V sběrnice pro řízení periferních operací: komunikace na systémové sběrnici, principy přidělování sběrnice, přímý přístup do paměti, obsluha žádosti o přerušení. Diskové paměti, metody záznamu, konstrukce diskové paměti, parametry, komunikace mezi řadičem a diskovou pamětí, registrový model diskové paměti. Zobrazovací jednotky, grafické adaptéry, struktura adaptéru, vývojové typy. Principy komunikace mezi řadičem periferního zařízení a periferním zařízením, příklady rozhraní: paralelní ATA, sériové ATA, USB, Firewire, SCSI.

Garant předmětu

Kotásek Zdeněk, doc. Ing., CSc.

Koordinátor předmětu

Zachariášová Marcela, Ing., Ph.D. (UPSY)

Jazyk výuky

česky, anglicky

Zakončení

zkouška (písemná)

Rozsah

  • 26 hod. přednášky
  • 4 hod. laboratoře

Bodové hodnocení

  • 66 bodů závěrečná zkouška (písemná část)
  • 30 bodů půlsemestrální test (písemná část)
  • 4 bodů laboratoře

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Přednášející

Zachariášová Marcela, Ing., Ph.D. (UPSY)

Cvičící

Orsák Michal, Ing. (UPSY)
Šimek Václav, Ing. (UPSY)

Stránky předmětu

Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu

Studenti se naučí používat poznatky získané při předcházejícím studiu předmětů zaměřených na konstrukci počítačů. Budou seznámeni s klasickými ale také novými technologiemi řízení periferních zařízení a jejich konstrukcí. Naučí se pracovat s těmito informacemi a používat je při dalších činnostech jako je návrh externích adaptérů, příp. konstrukce ovladačů periferních zařízení. Budou seznámeni s vývojovými trendy uplatňovanými při vývoji periferních zařízení a jejich využití ve výpočetním systému.

Cíle předmětu

Rozvíjet znalosti získané v předmětech zaměřených na konstrukci počítačů. Prezentovat principy komunikace mezi procesorem a řadiči periferních zařízení. Popsat principy činnosti systémových sběrnic, zaměřit se na PCI a PCI Express. Popsat principy řízení periferních operací, podrobně popsat některé typy periferních rozhraní (rozhraní diskových pamětí, rozhraní SCSI, DVI, USB, Firewire). Podrobně seznámit studenty s principy konstrukce periferních zařízení (pevné disky, zobrazovací jednotky).

Proč je předmět vyučován

Předmět poskytuje studentům praktické informace z oblasti konstrukce periferních zařízení, jejich řadičů a sběrnic. Tyto znalosti studenti uplatní při dalším studiu a v praxi.

Doporučené prerekvizity

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti

Znalost konstrukce číslicových obvodů a komponent počítačů, znalost základních principů komunikace na systémové sběrnici.

Literatura studijní

  • William Buchanan: Applied PC, Interfacing, Graphics and Interrupts, Addison-Wesley, 1996, Anglie, ISBN 0-201-87728-7, 383 stran.
  • Kotásek, Z.: Texty přednášek v elektronické podobě. Studijní opora dostupná na:http://www.fit.vutbr.cz/study/courses/IPZ/public/
  • Tom Shanley: PCI-X System Architecture, Addison-Wesley, 2004, Anglie, ISBN 0201726823, 688 stran.
  • Knut Grimsrud, Hubbert Smith: Serial ATA Storage Architecture and Applications, INTEL PRESS, 2006, ISBN 0-9717861-8-6, 357 stran.
  • Dave Coleman, Scott Gardiner, Mohammad Kolbehdari, Stephen Peters: PCI Express Electrical Interconnect Design, INTEL PRESS, 2004, ISBN 0-9743649-9-1, 280 stran.
  • Don Anderson: SATA Storage Technology, Mindshare Press, 2007, ISBN 978-0-9770878-1-5, 463 stran.
  • John Hyde: USB Design by Example, INTEL PRESS, 2001, ISBN 0-9702846-5-9, 510 stran.
  • Bruce Jacob, Spencer W. Ng, David T. WAng: Memory Systems, Cache, Dram, Disk, Elsevier, 2008, ISBN 978-0-12-379751-3, 981 stran.
  • Friedhelm Schmidt: SCSI Bus & IDE Interface, Addison-Wesley, 1998, Anglie, ISBN 0-201-17514-2, 396 stra.
  • Burkhard Kainka: Měření, řízení a regulace pomocí sběrnice USB, BEN, 2002, ISBN 80-7300-073-3.
  • Michael Gook: Hardwarová rozhraní, Computer Press, 2006, ISBN 80-251-1019-2, 463 stran.
  • Hans-Peter Messmer: The Indispensable PC Hardware Book, Addison-Wesley, 1997, Anglie, ISBN 0-201-40399-4, 1384 pages.
  • Linda Null, Julia Lobur: The Essentials of Computer Organization and Architecture, Jones and Bartlett Publishers International, 2006, ISBN 978-0-7637-3769-6, 799 stran.
  • Liza Wallach Kloski; Nick Kloski: Začínáme s 3D tiskem: Praktická příručka k hardwaru i softwaru k ovládnutí 3D tisku, Computer Press 2017, 216 stran.

Literatura referenční

  • Douglas Comer: Essentials of Computer Architecture, Second Edition, CRC Press, 2017 
  • Jan Axelson: USB Complete: The Developer's Guide, Fifth Edition, 2015, ISBN‎ 978-1931448284, 524 stran
  • Simon Monk: Programming the Raspberry Pi, Getting Started with Python, McGraw Hill TAB; 3rd edition, 2021, ISBN 126425735X, 192 stran

Osnova přednášek

  • Architektura počítače, periferní zařízení.
  • Řadič periferního zařízení, komunikace s procesorem.
  • Principy konstrukce systémové sběrnice.
  • Principy přidělování sběrnice.
  • Disková paměť, principy řízení.
  • Diskové paměti, principy záznamu, struktura disku.
  • Sběrnice IDE, SATA.
  • Sběrnice SCSI.
  • Architektury RAID.
  • Grafické adaptéry, zobrazovací jednotky.
  • AGP bus, rozhraní DVI.
  • Systémová sběrnice PCI, PCI Express.  
  • Sběrnice USB, FireWire.

Osnova laboratorních cvičení

  • Struktura diskového media.
  • Analýza rozhraní USB.

 

Průběžná kontrola studia

  • Laboratorní cvičení: 4 body.
  • Půlsemestrální písemná zkouška: 30 bodů.
  • Minimum bodů za aktivity během semestru není stanoveno.
  • Závěrečná písemná zkouška: 66 bodů.

Kontrolovaná výuka

Laboratorní výuku bude možné nahradit v dalších týdnech.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BIT, 2. ročník, volitelný
  • Program IT-BC-3, obor BIT, 2. ročník, volitelný
Nahoru