Направление: Информатика и вычислительная техника (552800)
| Вид материала | Документы |
- Образовательный стандарт по направлению 552800 «Информатика и вычислительная техника», 245.41kb.
- Образовательный стандарт по направлению 552800 Информатика и вычислительная техника, 255.08kb.
- Образовательный стандарт по направлению 552800 Информатика и вычислительная техника, 169.1kb.
- Рабочая учебная программа по дисциплине «Информатика» Направление №230100 «Информатика, 91.73kb.
- Образовательный стандарт по направлению бакалавриата 552800 "Информатика и вычислительная, 565.08kb.
- Образовательный стандарт по направлению 552800 «Информатика и вычислительная техника», 199.12kb.
- «Информатика и вычислительная техника», 723.11kb.
- Рабочая программа дисциплины микропроцессорные системы рекомендовано Методическим советом, 398kb.
- В. Ф. Пономарев математическая логика, 3033.04kb.
- Образовательный стандарт по направлению 552800 «Информатика и вычислительная техника», 166.41kb.
^ 17. Алгоритмические языки и программирование.
Лекции (68 часов) - 1,2 семестры.
Практические занятия (34 часа) - 1,2 семестры.
Лабораторные занятия (68 часов) - 1,2 семестры.
Первый семестр.
Особенности технологического процесса разработки программ. Внешний интерфейс программы. Состав и правила записи внешней спецификации программы.
Проектирование алгоритмов. Стратегии проектирования. Языки проектирования.
Использование языка Паскаль как языка проектирования. Кодирование алгоритмов на языке Паскаль. Состав и основные уровни языка. Кодирование элементарных инструкций и управляющих структур. Организация ввода и вывода данных Средства стандартного и Турбо Паскаля для повышения эффективности, надежности и эргономичности программ.
Отладка программ. Уровни корректности программ. Классификация ошибок. Функциональное и структурное тестирование программы. Средства отладки Турбо-среды.
Документирование программ.
Второй семестр.
Обработка данных фундаментальных типов. Массивы, множества, записи. Конструирование данных сложных структур на основе фундаментальных типов.
Работа с двухуровневой памятью. типы внешних устройств ЭВМ. понятие файла. Способы организации файла. Последовательные и прямые файлы Турбо-Паскаля.
Динамическое распределение памяти в среде Турбо-Паскаль. Непрерывная и ссылочная реализация стека, дека, очереди, последовательности, бинарного дерева. Тип объект, реализация его средствами языка Паскаль.
Связь структуры алгоритма со структурой данных. Таблица Вирта.
^ 18. Технология программирования.
Лекции (68 час.) - 4, 5 семестры.
Лабораторные занятия (68 час.) - 4, 5 семестры.
Требования к программному обеспечению (ПО). Основные этапы проектирования ПО. Методы разработки ПО. Нисходящее проектирование. Модульное проектирование. Требования к модулям при проектировании сверху вниз. HIPO диаграмма. Порядок программирования модулей. Внешние спецификации модуля.
Структурный контроль. Порядок проведения структурного контроля.
Функциональное тестирование ПО. Разработка и использование заглушек при проектировании и тестировании ПО сверху вниз. Структурное тестирование ПО. Средства тестирования.
Требования к документированию ПО. Системная документация. Правила оформления схем. Инструментальные средства для разработки ПО.
Объектно-ориентированное программирование. Понятие объекта. Инкапсуляция. Наследование. Полиморфизм и позднее связывание объектов. Поля данных объекта и формальные параметры метода. Динамические объекты. Объектно-ориентированная отладка в среде одного яэыка. Объекты, экспортируемые модулями. Совместимость типов объектов. Объектно-ориентированное расширение языков программирования.
^ 19. Компьютерная графика.
Лекции (17 часов) - 1 семестр.
Практические занятия (34 часа) - 1 семестр.
Лабораторные занятия (34 часа) - 2 семестр.
Предмет и задачи инженерной графики. Форма, геометрическая модель, структурные составляющие модели. Описание модели, объектная система координат
Технические изображения - назначение и требования к построению. Метод проецирования. Построение видов при произвольных значениях направляющих углов. Стандартные аксонометрические изображения - изометрия, основные виды.
Комплексный чертеж. Нанесение размеров на чертеже.
Преобразования изображений чертежа. Дополнительные виды. Построение дополнительных видов.
Поверхности вращения. Построение проекций точек и линий, принадлежащих поверхностям вращения.
Конические сечения, сечения сферы. Общий случай пересечения поверхностей.
Сечения и размеры. определение, правила построения. Классификация. Правила обозначения. Условности, регламентированные стандартами при построении разрезов.
Этапы проектирования, виды проектной деятельности. Конструкторская документация - эскиз, чертеж детали, сборочный чертеж, спецификация, чертеж общего вида, схема. Правила оформления графиков и диаграмм.
^ 20. Системное и программное обеспечение.
Лекции (51 час) - 6 семестр.
Лабораторные занятия (34 час.) - 6 семестр.
Основные функции сложной программной системы (на примерах UNIX, PCAD и т.п.).
Компоненты и их размещение. Структура диска системы.
Внутренние и транзитные команды системы. Параметры внутренних команд. Наиболее распространенные утилиты системы.
Командные файлы (пакетные системы): назначение, структура, собственные команды, рекомендации по составлению командных файлов, использование формальных параметров.
Назначение, состав, список команд и опций файла конфигурации. Стандартные файлы и их структура.
Действия системы при канальной загрузке; состав и результаты выполнения операций. Действия системы при использовании внешних команд, настройка Среды, распределение памяти. Коды завершения и коды ошибок, генерируемые системой.
Группы функций системы: состав групп, их назначение и примеры использования.
Поддержка системой различных режимов работы. Обзор и особенности тестовых и графических видеорежимов.
21. Моделирование.
Лекции (51 час) - 6 семестр.
Практические занятия (17 час.) - 6 семестр.
Лабораторные занятия (17 час.) - 6 семестр.
Математические и физические модели процессов и систем (классификация).
Математические модели детерминированных и случайных аналоговых процессов: разложение процессов по элементарным импульсам, ряды Фурье, преобразования Фурье и Лапласа, представление процессов ортогональными рядами, Энергия и мощность процессов. Спектральный и корреляционный анализ аналоговых процессов.
Математические модели дискретных процессов: временное и спектральное описание дискретных сигналов, дискретное преобразование Фурье, алгоритмы быстрого преобразования Фурье, z-преобразование. Связь между параметрами моделей аналоговых и дискретизированных процессов.
Восстановление аналоговых процессов по их дискретным отсчетам. Интерполяционные многочлены. Интерполяция процессов сплайнами. Погрешности восстановления.
Математические модели цифровых сигналов. Погрешности квантования, Спектр шума квантования. Коды, используемые для передачи цифровой измерительной информации. Принципы помехоустойчивого кодирования; оценка помехоустойчивости кодов.
Линейные и нелинейные системы (классификация). Математические модели стационарных линейных аналоговых и дискретных систем: импульсные переходные функции, частотные характеристики, передаточные функции.
Использование математических моделей процессов и систем для определения реакций систем на детерминированные или случайные сигналы на их входах.
Задачи и области применения цифровой обработки сигналов измерительной информации.
^ 22. Основы теории управления.
Лекции (51 час) - 7 семестр.
Лабораторные занятия (17 часов) - 7 семестр.
Основные понятия автоматического управления. Классификация и основные элементы систем автоматического управления. Одноконтурные и многоконтурные, несвязные и связные системы.
Статическое и астатическое регулирование. Системы непрерывного и дискретного действия.
Математическое описание линейных систем на основе дифференциальных уравнений, передаточных функций, временных и частотных характеристик. Методика практического определения временных и частотных характеристик. Структурные схемы линейных систем управления и их преобразование.
Анализ устойчивости и качества линейных непрерывных систем. Необходимые и достаточные условия устойчивости. Точность систем управления в установившемся режиме.
Оценки качества переходного процесса.
Синтез систем управления. Методика синтеза по частотным характеристикам. Синтез корректирующего устройства. Анализ и синтез систем управления на ЭВМ. Пакеты прикладных программ для синтеза, особенности их применения.
Дискретные системы автоматического управленияКлассификация дискретных систем управления. Примеры импульсных и цифровых систем управления и их основные элементы.
Методы математического описания дискретных систем. Анализ устойчивости дискретных систем управления. Построение систем управления с ЭВМ.
Особенности анализа цифровых систем во временной и частотных областях. Понятия о синтезе цифровых систем управления.
Микропроцессоры в системах управления. Устройства связи с объектом. Режимы управления реального времени и в режиме советчика.
Основы планирования оптимального эксперимента. Понятия о статистических моделях и методах оценивания параметров. Регрессионная модель и регрессионный анализ. Проверка статистических гипотез. Понятия о плане эксперимента. Полный и дробный факторный эксперимент.
^ 23. Электротехника и электроника.
Лекции (51 час) - 3 семестр.
Практические занятия (34 час.) - 3 семестр.
Лабораторные занятия (17 час.) - 3 семестр.
Электрическая цепь и ее элементы. Связь законов и понятий теории электромагнитного поля с законами электрической цепи. Базовый набор схемных элементов и их компонентные уравнения.
Методы и алгоритмы анализа линейных электронных цепей в установившемся режиме. Графы электрических цепей, топологические матрицы. Законы Кирхгофа, закон Ома в матричной форме. Полная система уравнений цепи. Основные свойства электрических цепей и принципы их расчета (теорема Телленгена, баланс мощностей, принципы наложения, взаимности и др.).
Канонические узловые и расширенные уравнения, их решение. Метод контурных токов.
Виды и способы представления сигналов во временной и частотной областях. Комплексная форма изображения гармонического сигнала.
Многополюсные элементы электронных цепей. Особенности формирования уравнений схем с многополюсниками и управляемыми источниками. Метод подсхем и расширенные узловые уравнения для схем с многополюсными компонентами.
Частотные характеристики линейных цепей. Комплексный коэффициент передачи электронной цепи и частотные характеристики: амплитудная, фазовая, затухания, группового времени запаздывания. Анализ частотных характеристик пассивных и активных электронных цепей (неискажающие цепи, фильтры, корректоры).
Расчет чувствительности электронных схем. Методы и алгоритмы расчета чувствительности.
24. Схемотехника.
Лекции (51 час) - 5 семестр.
Практические занятия (17 час.) - 5 семестр.
Лаболаторные занятия (34 час.) - 5 семестр.
Элементная база схемотехнического проектирования электронных средств измерений (ЭСИ): резисторы, конденсаторы, индуктивные элементы, кварцевык резонаторы, транзисторы, диоды, разъемные соединения, светодиоды, оптроны - условные графические обозначения (УГО), параметры, применение.
Аналоговые интегральные микросхемы (операционные усилители, стабилизаторы напряжения, компараторы, источники опорного напряжения, ключи, коммутаторы) - УГО, параметра, применение.
Цифровые интегральные микросхемы (базовые логические элементы ТТШЛ и КМОП, микросхемы средней интеграции) - УГО, параметры, применение.
Синтез комбинационных логических схем. Автоматы с памятью: обобщенная схема, синтез простейших автоматов с памятью.
Задачи и стадии проектирования ЭСИ. Документация при схемотехническом проектирования ЭСИ; виды и комплектность конструкторских документов; текстовые и графические документы.
Расчеты при схемотехническом проектировании ЭСИ: общая цель, виды расчетов, их содержание и последовательность. Понятие о математических и эвристических моделях проектируемых ЭСИ и их функциональных узлов. Соображения по выбору значений величин, используемых в расчете; расчеты по типовым, граничным и вероятностным значениям параметров элементов.
Расчет электрических структурных (функциональных) схем: цель расчета, рекомендации по синтезу и расчету структурных (функциональных) схем. Пример расчета.
Расчет электрических принципиальных схем: цель расчета, рекомендации по синтезу принципиальных схем и последовательности их расчета. Особенности расчетов по постоянному току, по переменному току на низких и высоких частотах.Пример расчета.
Расчет метрологических характеристик проектируемых ЭСИ: расчет допустимых значений аддитивной и мультипликативной погрешностей по заданному в техническом задании пределу абсолютной, относительной или приведенной погрешности. Расчет систематических и случайных погрешностей ЭСИ. Расчеты основной и дополнительной погрешностей, расчет погрешностей ЭСИ в заданных рабочих условиях. Расчеты динамических погрешностей.
Паразитные связи и наводки: инженерные расчеты и рекомендации по устранению.
Методика проведения испытаний ЭСИ.
^ 25. Организация ЭВМ и систем.
Лекции (68 час.) - 6, 7 семестры.
Лабораторные занятия (34 час.) - 6, 7 семестры.
Запоминающие устройства (ЗУ) ЭВМ. Влияние ЗУ на основные характеристики ЭВМ - быстродействие, производительность, надежность, стоимость. Технические характеристики ЗУ. Классификация ЗУ.
Оперативные ЗУ. Постоянные, программируемые и репрограммируемые ЗУ. Программаторы.
Внешние ЗУ. Накопители на магнитной ленте, накопители на магнитных дисках, на цилиндрических магнитных доменах. Оптические, термомагнитные и голографические ЗУ.
Организация и надежность систем памяти современных ЭВМ. Иерархическая структура памяти. Способы адресации в иерархической памяти. Характеристики надежности ЗУ. Методы расчета надежности памяти. Методы и аппаратура диагностирования ЗУ.
Проектирование устройств управления. Устройства управления с жесткой логикой работы. Микропрограммное управление. Основные способы сокращения емкости постоянных ЗУ микропрограмм.
Структурная схема центрального процессора. Реализация алгоритма обработки команд.Фазы стандартного цикла выполнения команд. Типы команд, форматы, способы адресации. Буферы процессора. Сверхоперативная память типа “КЕШ”.
Система прерывания: назначение, основные функции и характеристики, временная диаграмма. Приоритетное обслуживание запросов прерывания.
Назначение и классификация устройств ввода и вывода информации. Устройства ручного ввода. Ввод и вывод информации с использованием магнитных носителей. Устройства ввода текстовой информации. Считывание документов. Распознавание и кодирование символов. Проблема распознавания образов.
Печатающие устройства (электромеханические, лазерные и др.). Ввод и вывод звуковой информации. Ввод и вывод информации с помощью дисплея.
Обеспечение связи ЭВМ с внешними устройствами. Контроллеры, драйверы.
Проблемы организации ввода-вывода в больших ЭВМ.
Телеобработка данных. Структура системы телеобработки данных. Пакетный и диалоговый режимы телеобработки. Протоколы обмена. Технические средства телеобработки данных.
Особенности архитектуры ЭВМ и тенденции ее развития. Семейства ЭВМ. Тенденции развития и перспективы совершенствования аппаратных средств ЭВМ.
Унификация и стандартизация типовых средств САПР. Программно-технические комплексы САПР. Автоматизированные рабочие места разработчиков, технологов и конструкторов. Современные рабочие станции. Структура технического обеспечения САПР предприятия. Объединение технического обеспечения САПР в локальную вычислительную сеть.
^ 26. Безопасность жизнедеятельности.
Лекции (34 часа) - 8 семестр.
Лабораторные занятия (17 часов) - 8 семестр.
Восьмой семестр.
Взаимодействие промышленного предприятия с окружающей средой. Классификация и основные характеристики чрезвычайных ситуаций на предприятиях. Основы обеспечения безопасности жизнедеятельности на промышленных предприятиях в нормальных и аварийных условиях.
Источники антропогенных вредных и опасных факторов. Классификация факторов, их воздействие на человека, допустимые уровни воздействия, методы контроля и средства защиты от их неблагоприятного воздействия. Требования к техническим системам и производственным процессам по интенсивности антропогенных факторов.
Системы обеспечения безопасности технических средств и производственных процессов. Их классификация, основные характеристикии и принципы построения. Физические и психофизиологические возможности оператора в системах обеспечения безопасности. Методы оценки эффективности систем обеспечения безопасности.
Основы создания безопасной техники - критерии безопасности технических систем, влияние надежности технических систем на их безопасность, эргономические и инженерно-психологические методы повышения безопасности технических систем, дублирование, резервирование, профилактика, ремонт и испытания как способы повышения безопасности технических систем. Экспертиза технических проектов (объектов) на безопасность. Основы сертификации технических изделий.
Основы пожарной безопасности промышленных предприятий и техничесих изделий. Условия возникновения пожаров. Виды горения. Технические системы как источник зажигания и как горючее вещество. Пожарная безопасность производственных процессов. Методы и средства тушения пожаров.
Организационно-правовые и нормктивно-технически основы безопасности жизнеобеспечения.
^ 27-1. Электроника.
Лекции (68 час.) - 4 семестр.
Лабораторные занятия (17 час.) - 4 семестр.
Основные этапы развития и роль микроэлектроники в развитии техники.
Физические основы работы полупроводниковых приборов. Структуры, принципы действия, статические и динамические характеристики диодов и транзисторов. Математические модели диодов, биполярных и полевых транзисторов. Реализация диодов, резисторов, конденсаторов и других схемных элементов в интегральном исполнении. Шумовые модели и параметры схемных элементов.
Основные схемы транзисторных ключей, переходные процессы в них, методы повышения быстродействия.
Классификация и параметры цифровых интегральных схем (ЦИС). Принципы действия и основные характеристики базовых логических элементов ЦИС - ТТЛ, ТТЛШ, ЭСЛ, И2Л, МДП, КМДП. Макромодели базовых логических элементов.
Триггерная ячейка и ее макромодель. Синхронные и асинхронные триггеры. Интегральные схемы запоминающих устройств (ЗУ). Основные типы и параметры ЗУ.
Основные усилительные каскады, их параметры и характеристики. Дифференциальные каскады.
Операционные усилители: схемотехника, макромодели, параметры. Линейные усилительные и преобразующие устройства на базе операционных усилителей с обратными связями (масштабные усилители, дифференциальные усилители, сумматоры, интеграторы, фильтры и др.).
Генераторы сигналов и схемы формирования импульсов (мультивибраторы, одновибраторы, триггеры Шмитта, генераторы пилообразного напряжения).
Трансляторы уровней. Устройства преобразования сигналов в аналого-цифровых системах.
Источники электромагнитных помех. Схемотехнические методы защиты интегральных схем от электромагнитных помех. Схемы электропитания микроэлектронных устройств.
Большие интегральные схемы. Перспективы развития элементной базы вычислительно-измерительной техники.
^ 27-2. Теоретические основы информационно-измерительной техники.
Лекции (34 час.) - 5 семестр.
Практические занятия (34 час.) - 5 семестр.
Основные понятия теоретической метрологии. Теоретические основы расчета метрологических характеристик средств измерений. Метрологический анализ модели средства измерений. Законы накопления частных погрешностей. Методы исследования точности средств измерений. Метод статистических испытаний.
Принципы нормирования погрешностей средств измерений. Расчет метрологических характеристик измерительной системы по нормируемым характеристикам составляющих ее блоков.
Обработка прямых, косвенных и совместных измерений измерений с однократными и многократными наблюдениями.
Конструктивно-технологические, алгоритмические и структурные методы повышения точности средств измерений. Метод отрицательной обратной связи, метод составных параметров, тестовые методы,
Сигналы измерительной информации и их математические модели. Модуляция, квантование, дискретизация и восстановление сигналов измерительной информации. Теорема отсчетов, ортогональные разложения аналоговых сигналов.
Коды, используемые в вычислительно-измерительной технике. Принципы помехоустойчивого кодирования, оценка помехоустойчивости кодов. Элементы теории информации, Сжатие измерительной информации.
Методы выделения сигналов измерительной информации на фоне помех. Оптимальная линейная фильтрация. Элементы теории статистических решений.
^ 27-4. Цифровые измерительные приборв.
Лекции (68 час.) - 7, 8 семестры.
Практические занятия (51 час) - 7,8 семестры.
Лабораторные занятия (34 час.) - 8 семестр.
Общие вопросы цифровой измерительной техники: коды, применяемые в цифровых измерительных приборах и преобразователях; основные характеристики цифровых измерительных приборов (диапазон измерения, чувствительность, погрешность квантования, инструментальная статическая погрешность, быстродействие.
Цифровые измерительные приборы частотно-временной группы: цифровое измерение частоты, периода, интервала времени, фазового сдвига; способы расширения диапазона измерения частоты; основные звенья этих приборов.
Цифровые вольтметры: общие сведения; структура, принцип действия и основные свойства преобразователей напряжения в код, основанных на методе двухтактного интегрирования; звенья этого преобразователя (интегратор, источник опорного напряжения, устройство сравнения, ключи); система автоматической коррекции смещения нулевого уровня.
Помехозащищенность цифровых вольтметров: источники помех, коэффициенты подавления помех, защита от помех нормального и общего видов.
Цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи: общие сведения; основные принципы построения монолитных ЦАП и АЦП с резистивными цепочками; основные характеристики ЦАП и АЦП (число разрядов, статические погрешности, динамические характеристики, выходной импеданс ЦАП и входной импеданс АЦП); устройства выборки и хранения; сигма-дельта АЦП и ЦАП; испытания ЦАП и АЦП.