авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |

«СБОРНИК РАБОЧИХ ПРОГРАММ Профиль бакалавриата: Вычислительные машины, комплексы, системы и сети Содержание ...»

-- [ Страница 8 ] --

Цикл: Профессиональный Часть цикла: вариативная № дисциплины по учебному плану: АВТИ, Б3- Часов (всего) по учебному плану: Трудоемкость в зачетных единицах: 3семестр - Лекции Не предусмотрены Практические занятия Не предусмотрены Лабораторные работы 36 часов 3семестр Расчетные задания, рефераты Не предусмотрены Объем самостоятельной работы по 72 часа учебному плану (всего) Экзамены Не предусмотрен Курсовые проекты (работы) Не предусмотрен Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение основ компьютерной графики и подготовка к работе в современных САПР.

По завершению освоения данной дисциплины студент:

способен использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

имеет навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

способен осваивать методики использования программных средств для решения практических задач (ПК-2);

способен обосновывать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверке их корректности и эффективности (ПК-6);

инсталлировать программное и аппаратное обеспечение для информационных и автоматизированных систем (ПК-11) Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с структурой современных САПР;

дать информацию об основных геометрических моделях, создаваемых в современных САПР;

на примере САПР общего назначения AutoCAD познакомить с основными этапами создания геометрических моделей сложных объектов;

научить пользоваться возможностями САПР AutoCAD для создания модели объектов, его визуализации, оценки инженерных характеристик моделируемых объектов, а также для создания технической документации средствами AutoCAD.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилям: Вычислительные машины, комплексы, системы и сети;

Вычислительные машины, комплексы, системы и сети(специализация «Вычислительно-измерительные системы»);

Системы автоматизированного проектирования;

Автоматизированные системы обработки информации;

направления 230100 Информатика и вычислительная техника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: начертательная геометрия, аналитическая геометрия, математический анализ, информатика.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин « Графические системы», «геометрическое моделирование в САПР», а также программы магистерской подготовки.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

современные технические и программные средства взаимодействия с ЭВМ (ОК-12, ПК 2);

методы и средства компьютерной графики и геометрического моделирования (ОК-10, ПК-6) Уметь:

создавать геометрические модели средствами современных САПР, в частности, средствами САПР общего назначения AutoCAD;

инсталлировать, тестировать, испытывать и использовать программно-аппаратные средства вычислительных и информационных систем (ПК-11) Владеть:

терминологией в области геометрического моделирования и в области современного концепции жизненного цикла изделия;

методами разработки геометрических моделей и методами их редактирования и визуализации;

методами и средствами разработки и оформления технической документации (ПК-2) ;

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая контроля Семестр самостоятельную работу раздел № Форма промежуточной успеваемости студентов и п/п аттестации (по разделам) трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Интерфейс и система команд AutoCAD.

Примитивы AutoCAD.

Контрольная работа:

Способы построения построение и двухмерных моделей.

редактирование 1. 30 3 12 Команды двухмерной модели.

редактирования двухмерных моделей.

Блоки. Команда написания текста.

Трехмерные поверхностные модели.

Базовые поверхностные модели – Самостоятельная полигональные сетки.

работа: создание и Построение редактирование поверхностных 2. 26 3 8 трехмерных моделей по поверхностных кинематическому моделей.

принципу.

Редактирование поверхностных моделей.

Трехмерные твердотельные модели.

Базовые твердотельные модели. Твердотельные модели, построенные по кинематическому принципу. Самостоятельная Редактирование работа: создание и твердотельных редактирование 3. 26 3 8 моделей. твердотельной модели.

Визуализация Контрольная работа:

твердотельной модели.

создание Создание чертежа по твердотельной твердотельной модели.

4. 24 3 8 модели, нанесение Нанесение размеров на размеров, переход к чертеж и чертежу твердотельную модель.

Зачет 2 3 Итого 108 36 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции Лекции учебным планом не предусмотрены.

4.2.2. Практические занятия Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы 3 семестр №1. Классификация современных САПР. Место САПР общего назначения AutoCAD среди современных САПР. Классификация геометрических моделей. Двухмерные и трехмерные модели. Пользовательский интерфейс и система команд САПР общего назначения AutoCAD.

Падающее меню, экранное меню, контекстное меню, панели инструментов. Основные понятия системы: примитивы, свойства объектов, единицы измерения, системы координат, текущий видовой экран, пространство чертежа, модельное пространство. Команды, используемые для построения двухмерной модели.

№2. Настройки рабочих режимов системы. Режимы рисования. Объектная привязка. Синтез простейшего чертежа с использованием функциональности системы для отображения общих свойств объектов – цвет и тип линии. Базовые функции раздела «Редактирование».

Нанесение штриховки на двухмерный чертеж. Работа с примитивом «полилиния». Метода аппроксимации кривых.

№3. Функции синтеза многократно используемых фрагментов чертежа – функциональных элементов формы. Раздел «Блоки». Создание блока, вставка блока в чертеж, запись блока на диск, снабжение блоков атрибутивной информацией. Синтез библиотеки элементов.

Основные методы работы с текстом в САПР. Создание текстовых объектов в AutoCAD.

№4. Классификация трехмерных моделей. Способы создания трехмерных моделей в AutoCAD. Работа с с немодальными окнами – DASHBOARD. Мировая система координат, пользовательская система координат. Способы создания пользовательской системы координат. Команды проецирования в AutoCAD. Создание поверхностных моделей с помощью полигональных сеток – Mesh. Базовые поверхностные модели на основе полигональных сеток.

№5. Построение поверхностной модели по кинематическому принципу. Поверхность вращения – Revolved Mesh, поверхность соединения – Ruled Mesh поверхность перемещения – Tabulated Mesh. Команда создания поверхности по четырем кривым – поверхность Кунса – Edge Mesh. Команды аппроксимации полигональных сеток. Управлением числом U и V аппроксимирующих кривых.

№6. Команды создания твердотельных моделей. Изменение системных переменных, управляющих визуализацией твердотельных моделей. Построение базовых элементов формы. Команда создания стен – POLISOLID. Построение тел по кинематическому принципу – команды выдавливания (EXTRUDE), перемещения (SWEEP), вращения (REVOLVE), построения тела по сечениям (LOFT). Команды сочетания тел – объединение (UNION), пересечение(INTERSECT), вычитание (SUBTRUCT). Команды общего редактирования: перемещение (3DMOVE), поворот (3DROTATE), выравнивания (3DALIGN), зеркальное отражение (3DMIRROR), копирование в массив (3DARRAY), разрез (SLICE) №7 Команды редактирования тел. Редактирование граней. Выдавливание, перенос, смешение по нормали, удаление, поворот, сведение на конус, создание копий, изменение цвета граней. Редактирование ребер и оболочки. Создание разрезов твердого тела (SECTION). Переход от твердого тела к поверхностной модели.

№8. Визуализация трехмерных моделей. Визуальные стили. Присвоение материалов.

Тонирование. Расстановка источников освещения. Текстура.

№9. Команды нанесения размеров. Синтез чертежа твердотельной модели, комплексный чертеж детали, комплекс плоскостных проекций, синтез видов и разрезов, комплекс проекций. Зачет.

4.4. Расчетные задания Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Самостоятельная работа включает подготовку к контрольным работам, выполнение заданий дома, предлагаемых преподавателем на занятиях, подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы и проверка выполненных дома заданий.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как среднеарифметическая оценка за контрольные работы.

В приложение к диплому вносится оценка за 3-ий семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Полещук Н.Н. AutoCAD 2007:.2D/3D-моделирование.-:Издательство «Русская Редакция», 2007.

2. Погорелов В.И. AutoCAD: трехмерное моделирование и дизайн.- СПб: БХВ –Петербург, 2004.

3. Полещук Н.Н., Савельева В.А. Самоучитель AutoCAD 2007.- СПб.: БХВ-Петербург, 2006.

4. Лешихина И.Е., Пирогова М.А., Старостина Л.А., Астахова И.Н. Средства построения трехмерных геометрических моделей в современных САПР (AutoCAD-2000) – М.:

Издательство МЭИ, 2003.

б) дополнительная литература:

1. Полещук Н.Н. AutoCAD: разработка приложений, настройка и адаптация. – СПб.:Петербург, 2006.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

Не предусмотрены.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие компьютерного класса, оснащенного компьютерами, быстродействие которых позволяет работать с трехмерными моделями, и на которых может быть инсталлирован AutoCAD версии 2007 и выше.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника»

и профилям: Вычислительные машины, комплексы, системы и сети;

Вычислительные машины, комплексы, системы и сети(специализация «Вычислительно-измерительные системы»);

Системы автоматизированного проектирования;

Автоматизированные системы обработки информации.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛИ:

к.т.н., доцент Лешихина И.Е.

к.т.н., доцент Пирогова М.А.

"СОГЛАСОВАНО":

Зав. кафедрой ИИТ д.т.н., профессор Желбаков И.Н.

"СОГЛАСОВАНО":

Зав. кафедрой ВМСиС к.т.н., профессор Крюков А.Ф.

"СОГЛАСОВАНО":

Зав. кафедрой ЭФ Казанцев Ю.А.

к.т.н., профессор "УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Вычислительной техники д.т.н., профессор Топорков В.В МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (АВТИ) _ Направление подготовки: 230100 Информатика и вычислительная техника Профиль(и) подготовки: Вычислительные машины, комплексы, системы и сети Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "МОДЕЛИРОВАНИЕ" Цикл: профессиональный Часть цикла: вариативная № дисциплины по учебному плану: Б.3. Часов (всего) по учебному плану: Трудоемкость в зачетных единицах: 5 семестр – 4;

Лекции 36 час 5 семестр Практические занятия не предусмотрены Лабораторные работы 18 час 5 семестр Расчетные задания, рефераты не предусмотрены Объем самостоятельной работы по 90 час 5 семестр учебному плану (всего) Экзамены не предусмотрены Курсовые проекты (работы) не предусмотрены Зачет 5 семестр Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является - освоение студентами основных положений теории математического моделирования, методов построения моделей на основе различных математических объектов (обыкновенных дифференциальных уравнений и уравнений математической физики), методов имитационного моделирования, технологии разработки и отладки программ, методов определения точности и адекватности моделирования, методов вычислительного эксперимента.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК–1);

самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);

анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументировано вести дискуссию и полемику (ОК-12);

анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт в области информационных технологий (ПК-6);

принимать и обосновывать конкретные технические решения при создании объектов, моделей и программ в области информационных технологий (ПК-10);

использовать информацию о новых технологических процессах и новых программных продуктах в области информационных технологий (ПК-17).

Задачами дисциплины являются познакомить обучающихся с тенденциями развития и проблемах моделирования технических систем, соответствующих профилю обучения «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети».

дать информацию об основных разновидностях моделей, способах оценки их качества, методах моделирования, принципах построения моделей (в том числе имитационных), методах формализации, алгоритмизации и реализации моделей на ЭВМ;

научить разрабатывать и исследовать математические модели систем массового обслуживания (аналитические и имитационные на языках высокого уровня), разрабатывать и исследовать математические модели алгоритмов методами сетей Петри.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети" направления 230100 Информатика и вычислительная техника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Математика», «Теория вероятностей и математическая статистика», «Информатика».

Основными формами изучения данной дисциплины являются лекции и лабораторные занятия, включающие домашнюю подготовку к лабораторным работам.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и при изучении курсов: «Сети и телекоммуникации», «Основы теории вычислительных систем», «Моделирование средств измерений», «Моделирование цифровых схем», «Локальные вычислительные сети», «Распределенные вычисления» а также ряда программ магистерской подготовки.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины «Моделирование» обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

современные технические и программные средства взаимодействия с ЭВМ (ПК-2);

технологию разработки алгоритмов и программ, методы отладки и решения задач на ЭВМ в различных режимах (ПК-5);

основные разновидности моделей, способы оценки их качества, методы моделирования, принципы построения моделей (в том числе имитационных), методы формализации, алгоритмизации и реализации моделей на ЭВМ;

Уметь:

ставить задачу и разрабатывать алгоритм ее решения, использовать прикладные системы программирования, разрабатывать основные программные документы (ПК-5);

работать с современными системами программирования, включая объектно ориентированные (ПК-2);

разрабатывать и исследовать математические модели систем массового обслуживания (аналитические и имитационные на языках высокого уровня).

Владеть языками процедурного и объектно-ориентированного программирования, навыками разработки и отладки программ не менее, чем на одном из алгоритмических процедурных языков программирования высокого уровня (ПК-5);

навыками работы с различными операционными системами и их администрирования (ПК-5);

навыками построения имитационных, аналитических, структурных и поведенческих моделей и применения их в процессе исследования и проектирования.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часов.

Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая № контроля Семестр самостоятельную работу раздел Форма промежуточной п успеваемости студентов и аттестации / п трудоемкость (в часах) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 1 Введение. Устный контроль при Математическое допуске к 7 5 2 -- -- моделирование. лабораторной работе 2 Общие вопросы теории Устный контроль и моделирования защита лабораторной 55 5 14 -- 6 работы 3 Модели систем массового Устный контроль и обслуживания защита лабораторной 57 5 14 -- 8 работы 4 Моделирование Устный контроль на алгоритмов вычислений 23 5 6 -- 4 зачете при помощи сетей Петри Зачет принимается по результатам Зачет 2 5 -- -- -- защиты лабораторных работ Экзамен Не предусмотрен -- -- -- -- -- - Итого: 144 36 -- 18 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 5 семестр 1. Введение. Математическое моделирование.

Задачи и структура дисциплины, виды учебных занятий и формы отчетности.

Основные понятия теории моделирования;

классификация видов моделирования. Средства моделирования и модели, применяемые в процессе проектирования вычислительных систем на разных стадиях детализации проекта. Примеры.

2. Общие вопросы теории моделирования Системный подход к моделированию. Понятия структуры модели, элемент структуры, модель и окружающая среда. Предмет моделирования. Классификация моделей.

Цель моделирования. Разработка математической модели. Проверка адекватности модели.

Вычислительный эксперимент. Оценка результатов моделирования.

Модели, основанные на дифференциальных уравнениях. Постановка задач моделирования на основе систем дифференциальных уравнений. Аналитические и численные подходы к решению уравнений. Жесткие системы уравнений. Численные методы и точность моделирования.

Модели, основанные на уравнениях математической физики. Задача Дирихле. Метод конечных разностей и конечных элементов. Точность моделирования, влияние на точность моделирования начальных и граничных условий, а также параметров окружающей среды.

Имитационные модели. Основные понятия, отличительные черты имитационных моделей, их достоинства и недостатки. Планирование эксперимента с использованием имитационной модели. Примеры.

Реальное, модельное и машинное время. Связь между ними. Список текущих и будущих событий. Механизмы продвижения модельного времени. Способы управления временем при имитационном моделировании.

Статистическая обработка результатов имитационного моделирования.

Статистические гипотезы. Метод Пирсона оценки достоверности статистической гипотезы.

Интерпретация результатов имитационного моделирования, оценка точности и достоверности результатов.

3. Модели систем массового обслуживания Марковский процесс с дискретным временем. Марковский процесс с непрерывным временем. Стационарный режим для Марковского процесса с непрерывным временем.

Основные понятия и определения систем массового обслуживания (СМО).

Структура, дисциплина обслуживания, характеристики СМО. Потоки заявок и потоки обслуживания. Аналитическая модель системы массового обслуживания. Состояния модели.

Уравнения Колмогорова для вероятности состояний Марковского процесса с непрерывным временем. Уравнения Колмогорова для вероятности состояний одноканальных и многоканальных систем массового обслуживания с очередью и без очереди. Решение уравнений Колмогорова.

Имитационное моделирование систем массового обслуживания. Имитационное моделирование систем массового обслуживания на основе Марковского процесса.

Статистическая обработка результатов моделирования, оценка точности и достоверности результатов моделирования.

4. Моделирование алгоритмов вычислений при помощи сетей Петри Модели алгоритмов параллельных вычислений. Сеть Петри (определения). Позиции и переходы. Входная и выходная функции. Маркировка. Пространство состояний. Модель простого компьютера. Моделирование алгоритмов параллельных вычислений.

Моделирование алгоритма конвейерных вычислений. Кратные функциональные блоки процессора. Цветные сети Петри. Анализ работы сети Петри. Дерево достижимости Раскрашенные сети Петри. Е-сети.

4.2.2. Практические занятия.

Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы 5 семестр №1. Моделирование генераторов равномерно распределенных случайных чисел №2. Моделирование генераторов случайных чисел с заданным законом распределения.

№3. Моделирование систем массового обслуживания по событиям.

№4. Моделирование систем массового обслуживания на основе Марковского процесса.

4.4. Расчетные задания Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы. Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия проводятся в форме лекций.

Лабораторные работы проводятся в компьютерном классе при условии, что каждому студенту представляется отдельный компьютер. Допускается использование студентом личного ноутбука.

В начале семестра студентам выдаются электронные версии конспекта лекций по курсу «Моделирование» и электронные версии описаний лабораторных работ, содержащих теоретический материал, рекомендации по выполнению работы и индивидуальные варианты заданий.

Для выполнения лабораторных работ используются следующие программные продукты, которые должны быть установлены в компьютерном классе и на домашнем компьютере студента:

1. Редактор и транслятор языка C++;

2. Редактор и транслятор языка Pascal;

3. Программы Microsoft Office (Word, Excel);

4. Программы MatCad или MatLab;

Самостоятельная работа включает подготовку к лекциям и лабораторным работам, оформление краткого отчета по лабораторной работе, изучение теоретического материала, относящегося к лабораторным работам, изучение и освоение программных продуктов и подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Текущий контроль успеваемости проводится в процессе допуска к выполнению и защиты лабораторных работ, так как в процессе защиты студенту задаются вопросы и по теоретическому материалу, соответствующему теме лабораторной работы.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины определяется в результате устного опроса на зачете с учетом оценок, полученных при защите лабораторных работ.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Балашов В.Н. Электронный конспект лекций по курсу "Моделирование" – М.: МЭИ, 2008.

2. Балашов В.Н., Гольцов А.Г. Электронное описание лабораторных работ курсу "Моделирование", включающее индивидуальные варианты заданий и контрольные вопросы.

– М.: МЭИ, 2008.

3. Розанов Ю.А. Случайные процессы. М.: Издательство НАУКА, 1971г. – 286 с.

4. Кемени Дж., Снелл Дж. Конечные цепи Маркова. М.: Изд-во НАУКА, 1970г. – 271 с.

5. Бочаров П.П., Печинкин А.В. Теория массового обслуживания. М.: НАУКА, 2007 г 6. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания. М.: Изд-во Машиностроение, 1979 г. 7. Клейнрок Л. Вычислительные системы с очередями. М.: Изд-во НАУКА, 1979 г.

8. Матвеев В.Ф., Ушаков В.Г. Системы массового обслуживания. М.: Издательство московского университета, 1984 г. – 239 с.

9. Гультяев А.К. Имитационное моделирование в среде Windows. С-Пб.: Издательство КОРОНА принт, 2001 г. – 400 с.

10. Алиев Т.И. Основы моделирования дискретных систем. СПб.: Изд-во СПбГУ ИТМО.

2009 г.

11. Тарасик В.П. Математическое моделирование технических систем. М.: Изд-во Дизайн ПРО, 2004 г.-370 с.

12. Котов В.Е. Сети Петри. М.: Наука, 1984. -- 160 с.

13. Питерсон Дж., Теория сетей Петри и моделирование систем. Пер. с англ.-М.: Мир, 1984.

- 264 с., ил.

б) дополнительная литература:

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

1. Aldec.com – Сайт фирмы Aldec, разработчика программы Active-HDL. На этом сайте можно получить студенческую версию программы.

2. Spectrum-soft.com – Сайт фирмы Spectrum, разработчика программы Micro-Cap. На этом сайте можно получить студенческую версию программы.

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Среды программирования общего назначения: Borland Delphi, C++ Builder.

б) другие:

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории для проведения лекционных занятий и компьютерных классов для проведения лабораторных работ.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки : 230100 "Информатика и вычислительная техника" и профилю "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети".

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

д.т.н., профессор Балашов В.Н.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Вычислительных машин, систем и сетей к.т.н., профессор Крюков А.Ф.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (АВТИ) _ Направление подготовки: 230100 Информатика и вычислительная техника Профили подготовки: 1. Вычислительные машины, комплексы, системы и сети.

2.Вычислительные машины, комплексы, системы и сети (специализация “Вычислительно измерительные системы”).

3.Системы автоматизированного проектирования.

4.Автоматизированные системы обработки информации и управления.

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ “ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ” Цикл: профессиональный Часть цикла: Вариативная № дисциплины по учебному плану: Б 3. Часов (всего) по учебному плану Трудоемкость в зачетных единицах: 6 семестр 4;

Лекции 6 семестр Лабораторные работы 6 семестр Объем самостоятельной работы по 84 час 6 семестр учебному плану (всего) Экзамены 34 час 6 семестр Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является: Обучение студентов основам теории управления, необходимых им для овладения современными методами описания, анализа, синтеза и моделирования систем управления и получения ими практических навыков при решении конкретных задач исследования качества систем.

Освоение основных принципов управления, позволяющих проводить сравнительный анализ свойств динамических систем.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);

анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументировано вести дискуссию и полемику (ОК-12);

собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике своей профессиональной области, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);

производить расчеты и проектирование отдельных блоков и устройств систем автоматизации и управления и выбирать стандартные средства автоматики, измерительной и вычислительной техники для проектирования систем автоматизации и управления в соответствии с техническим заданием (ПК-10);

проводить вычислителные эксперименты на действующих объектах с использованием стандартных программных средств и применением современных информационных технологий (ПК-19);

взаимодействовать со специалистами смежного профиля при разработке методов, средств и технологий применения объектов профессиональной деятельности в научных исследованиях и проектно-конструкторской деятельности а также в управлении технологическими процессами ;

Задачами дисциплины являются познакомить обучающихся с основными проблемами описания, анализа свойств объектов управления;

ознакомить и научить студентов системному подходу и методам исследования устойчивости, качества и других свойств систем автоматического управления;

обозначить проблемы и научить методам синтеза замкнутых систем управления;

ознакомить с перспективными информационными технологиями моделирования и исследования систем автоматического управления.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилям: “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети”,”Вычислительные машины, комплексы, системы и сети”(специализация “Вычислительно-измерительные системы”), “Системы автоматизированного проектирования”,”Автоматизированные системы обработки информации и управления” направления 230100 Информатика и вычислительная техника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: ”Математика”, ”Теоретическая электротехника”, ”Электроника”.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении выпускной квалификационной работы бакалавра и изучения дисциплин “Моделирование”,”Методы и средства передачи информации”,”Технология управления информацией”,а также других дисциплин направления.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные свойства различных классов динамических систем, способах обеспечения требуемых свойств замкнутых систем;

формы и методы представления математических моделей объектов и систем управления;

методы анализа фундаментальных свойств процессов и систем управления;

основные принципы управления;

методы синтеза систем управления;

Уметь:

применять методы получения математических моделей объектов автоматизации и управления;

формулировать требования к свойствам динамических систем;

проводить сравнительный анализ свойств систем;

проверять устойчивость систем;

проводить расчет устройств управления для обеспечения заданных свойств систем;

Владеть:

навыками разработки моделей изучаемых объектов;

иметь опыт исследования свойств автоматизируемых объектов и систем;

компьютерными технологиями проектирования и моделирования систем управления.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы,144 часа.

Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая контроля Семестр самостоятельную работу раздел № Форма промежуточной успеваемости студентов и п/п аттестации (по разделам) трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк пр. лаб. сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Основные понятия Тест на знание теории автоматического 10 6 4 терминологии управления Математический Тест на знание аппарат исследования принципов 16 6 8 4 систем автоматического управления управления Устойчивость линейных Тест на знание систем автоматического критериев 14 6 6 4 управления устойчивости Методы оценок качества линейных Контрольная работа 12 6 4 систем Компьютерные технологии проектирования и Тест на знание моделирования систем пакетов и их 16 6 3 3 управления. Пакет использование Matlab.Система Simulink.

Синтез систем Тест на методы 12 6 8 управления синтеза Нелинейные системы Тест нелинейные автоматического 18 6 6 4 системы управления Дискретные системы Тест дискретные автоматического 10 6 6 системы управления устный 36 6 Экзамен Итого: 144 6 45 15 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1.Основные понятия теории управления.

Автоматизация ее цели и значение для развития производства. Связь теории автоматического управления с другими дисциплинами направления. Понятие управления, цели управления, объекты управления. Классификация систем управления, элементы систем управления, информация и принципы управления, примеры объектов и систем управления.

2.Математический аппарат исследования систем автоматического управления Понятие математической объекта управления. Линейные непрерывные модели и характеристики СУ. Модели вход-выход: дифференциальные уравнения, передаточные функции, временные и частотные характеристики. Основные свойства преобразования Лапласа. Модели пространства состояний. Преобразование форм представления моделей.

Типовые звенья и их характеристики. Структурные схемы, уравнения и частотные характеристики линейных систем.

3.Устойчивость линейных систем автоматического управления.

Анализ основных свойств линейных систем:устойчивости, инвариантности, чувствительности, управляемости и наблюдаемости. Условия устойчивости САУ.

Алгебраические и частотные критерии устойчивости.

4. Методы оценки качества линейных систем.

Качество переходных процессов в линейных СУ. Оценка качества переходного процесса при ступенчатом воздействии. Оценка качества в установившимся режиме. Корневые и частотные методы оценки качества.

5.Компьторные технологии проектирования и моделирования систем управления.

Пакет Matlab как комплексная система, ориентированная на проектирование систем управления. Система графического программирования имитационных моделей Simulink.

6.Синтез систем управления.

Задачи и методы синтеза линейных СУ. Типовые линейные законы регулирования.

Устойчивость систем регулирования с типовыми регуляторами. Корректирующие устройства. Синтез корректирующего устройства по частотным характеристикам.

7. Нелинейные системы автоматического управления.

Нелинейные модели СУ. Методы линеаризации нелинейных моделей. Анализ поведения СУ на фазовой плоскости. Исследование периодических режимов методом гармбаланса.

Системы с переменной структурой. Абсолютная устойчивость. Критерий Попова В.М.

8. Дискретные системы автоматического управления.

Линейные дискретные модели. Классификация дискретных СУ. Анализ и синтез дискретных систем управления. Цифровые системы управления. Особенности математического описания цифровых систем управления, анализа и синтеза систем управления с ЭВМ в качестве управляющего устройства. Изображение дискретных сигналов.

Передаточная функция импульсной системы. Использование микропроцессоров и микро ЭВМ в системах управления.

4.2.2. Практические занятия Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы 6.семестр N.1Принципы управления на примере системы стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока.

N.2 Исследование типовых звеньев с помощью модели Simulink.

N.3 Исследование частотных характеристик систем управления.

N.4 Исследование нелинейной системы на фазовой плоскости.

4.4 Расчетные задания Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.

4.5.Курсовой проект.

Курсовой проект учебным планом не предусмотрен.

5.ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия проводятся в форме традиционных лекций с использованием презентаций и видео роликов. На лекциях используются наглядные пособия в виде элементов систем управления.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам, контрольным работам, лабораторным работам, экзаменам.

6.ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости различные виды тестов, устный опрос, контрольные работы, защита лабораторных работ.

Аттестация по дисциплине - экзамен.

Оценка за освоение дисциплины рассчитывается из условия:0.3*(среднеарифметическая оценка за контрольные и тесты) + 0.3*оценка за лабораторные работы + 0.4*оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 6 семестр.

7.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

Основная литература:

1. Ерофеев А.А. Теория автоматического управления - СПб.:Политехника,2002,-302с.

2. Воронов А.А. Основы теории автоматического управления. Автоматическое регулирование непрерывных линейных систем-М: Энергия,1986,-309с.

Дополнительная литература:

1.Заде Л.,Дезоер Ч. Теория линейных систем.(Метод пространства состояний),-М.:

Наука,1970,-704с.

2.Цыпкин Я.З. Основы теории автоматических систем.-М. :Наука,1977,560с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

Лицензионное программное обеспечение и Интернет ресурсы:Matlab (Simulink).

8.МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 230100 “Информатика и вычислительная техника” и по профилям:

1.Вычислительные машины, комплексы, системы и сети.

2.Вычислительные машины, комплексы, системы и сети (специализация “Вычислительно-измерительные системы”).

3.Системы автоматизированного проектирования.

4.Автоматизированные системы обработки информации и управления.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Прокофьев Н.А.

“УТВЕРЖДАЮ” Зав.кафедрой Управления и информатики д.т.н., профессор Беседин В.М.

“СОГЛАСОВАНО” Директор АВТИ к.т.н., профессор Лунин В.П.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Направление подготовки: 230100 Информатика и вычислительная техника Профиль(и) подготовки: Вычислительные машины, комплексы, системы и сети.

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ" Цикл: профессиональный Часть цикла: вариативная № дисциплины по учебному плану: ИВТ;

Б3. Часов (всего) по учебному плану: (по семестрам) Трудоемкость в зачетных единицах: 6 семестр – 3;

7 семестр - Лекции 66 час 6, 7 семестры Практические занятия не предусмотрены Лабораторные работы 33 час 6, 7 семестры Расчетные задания, рефераты не предусмотрены Объем самостоятельной работы по 189 час учебному плану (всего) Экзамены устный 6,7 семестры Курсовые проекты (работы) 1 з.е. (36 час) 7 семестр Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение основ проектирования программных и аппаратных средств микропроцессорных систем в соответствии с техническим заданием и с использованием средств автоматизации проектирования По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

владеть культурой мышления и проявлять способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);

иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);

осваивать методики использования программных средств для решения практических задач (ПК-2);

использовать современные инструментальные средства и технологии программирования (ПК-5);

сопрягать аппаратные и программные средства в составе информационных и автоматизированных систем (ПК-10);

осуществлять расчёт электрических, временных параметров и потребляемой мощности разрабатываемой системы;

оформлять результаты проектирования микропроцессорных систем в соответствии со стандартами Единой программной (ЕСПД) и конструкторской документации (ЕСКД).

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с методами разработки микропроцессорных систем;

сформировать навыки проектирования микропроцессорных систем различного назначения в соответствии с техническим заданием;

научить отлаживать программные и аппаратные средства микропроцессорных систем;

научить использовать информацию о новых достижениях в области средств микропроцессорной техники.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3.14 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети" направления 230100 Информатика и вычислительная техника Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Схемотехника», “ЭВМ и периферийные устройства", «Запоминающие устройства ЭВМ», «Системное программное обеспечение».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы, а также при изучении дисциплины «Вычислительные системы».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные способы построения микропроцессорных систем;

инструментальные средства отладки микропроцессорных систем (ПК-5);

основные источники научно-технической информации для поиска сведений по микропроцессорной технике(ОК-11);

стандарты Единой системы программной документации (ЕСПД) и Единой системы конструкторской документации (ЕСКД).

Уметь:

ставить и решать схемотехнические задачи, связанные с выбором устройств микропроцессорной системы при заданном техническим задании (ПК-6);

осуществлять расчёт электрических, временных параметров и потребляемой мощности (ПК-6);

производить отладку аппаратных и программных средств микропроцессорной системы (ПК-9).

Владеть:

терминологией в области средств микропроцессорной техники(ПК-7);

информацией о технических характеристиках микроконтроллеров для использования при проектировании микропроцессорных систем(ОК-1).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 8 зачетных единицы, 288 часов.

Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая контроля Семестр самостоятельную работу раздел № Форма промежуточной успеваемости студентов и п/п аттестации (по разделам) трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Введение.

Микропроцессорная Тест на знание 6 6 4 -- -- система (МПС): терминологии термины и определения Обобщённая структурная схема Коллоквиум перед МПС. Архитектура выполнением 6 6 4 -- -- МПС с 3-х шинной лабораторной работы организацией Построение МПС на основе Защита лабораторной 25 6 10 -- 7 микропроцессоров работы (с оценкой) общего назначения Организация Коллоквиум перед ввода/вывода в МПС выполнением 29 6 10 -- 8 лабораторной работы Развитие микропроцессоров фирмы Intel. Особенности Защита построения МПС на лабораторных работ 4 6 2 -- -- основе (с оценкой) микропроцессоров семейства 80х Однокристальные Тест на знание микро-ЭВМ 4 7 2 -- -- терминологии Коллоквиум перед Микроконтроллеры выполнением семейства MCS – 51 4 7 2 -- -- лабораторной работы 8 Программирование на языке Ассемблера для Защита микроконтроллеров лабораторной 28 7 4 -- 4 семейства MCS – 51 работы (с оценкой) Защита 9 Построение МПС на 28 7 6 -- 4 лабораторной основе Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая контроля Семестр самостоятельную работу раздел № Форма промежуточной успеваемости студентов и п/п аттестации (по разделам) трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 микроконтроллеров работы (с оценкой) семейства MCS – Организация Защита последовательного лабораторной 34 7 10 -- 4 ввода/вывода работы (с оценкой) Микроконтроллеры с Защита RISC архитектурой лабораторной 24 7 6 -- 6 работы (с оценкой) Цифровая обработка Опрос перед сигналов выполнением ЛР 16 7 4 -- -- Комплексная отладка Защита МПС лабораторных работ 4 7 2 -- -- (с оценкой) Зачет 2 6 -- -- -- Экзамен устный 36 6 -- -- -- Зачет 2 7 -- -- -- Экзамен 36 7 -- -- -- Итого: 288 66 33 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции :

6 семестр 1. Введение Микропроцессоры (МП) и микропроцессорные комплекты: основные определения. Классификация микропроцессоров. Основные узлы и устройства микропроцессорной системы (МПС): структурная схема МПС, состав аппаратных и программных средств МПС. Пример использования МПС для управления некоторым объектом. Микро-ЭВМ и микроконтроллеры: основные определения.

2. Обобщённая структурная схема МПС Архитектура МПС с 3х-шинной организацией. Шина адреса, данных и управления:

разрядность, направление передачи информации. Общая и раздельная шина адреса и данных, Организация адресного пространства МПС: отображение адресов устройств ввода/вывода на адресное пространство памяти, разделение адресного пространства на пять и устройства ввода/вывода, понятие гарвардской архитектуры.

3. Построение МПС на основе микропроцессоров общего назначения Построение МПС на примере разработок фирмы Intel. Микропроцессоры Intel 8086/8088: Основные характеристики, структурная схема МП, программная модель МП, способы адресации. Форматы команд, система команд МП. Примеры записи программы на Ассемблере Назначение выводов МП в минимальном и максимальном режимах. Структурная схема МПС в минимальном и максимальном режимах работы МП 8086.

Машинные такты и машинные циклы. Временная диаграмма машинного цикла.

Организация адресного пространства памяти, деление адресуемой области памяти на банки.

4. Организация ввода/вывода в МПС Программно управляемый ввод/вывод: синхронный, асинхронный, ввод/вывод по прерываниям. Подключение внешних устройств к шинам МПС. Преобразование 16 разрядной шины данных в восьмиразрядную шину. Программируемый параллельный интерфейс. Программируемый последовательный интерфейс. Универсальный асинхронный приемник передатчик (UART). Формирование интервалов времени с использование таймеров/счётчиков.

Обработка внешних, внутренних, программных прерываний в МП. Организация таблицы векторов прерываний. Аппаратная организация внешних прерываний. Расширение числа источников прерывания.

Прямой доступ к памяти (ПДП). Организация ПДП в МПС. Аппаратная организация прямого доступа к памяти.

5. Развитие микропроцессоров фирмы Intel Особенности построения МПС на основе микропроцессоров семейства 80х86.

Реальный и защищённый режимы, формирование виртуального адресного пространства.

Организация конвейера адресов 7 семестр 6. Однокристальные микро-ЭВМ Однокристальные микро-ЭВМ как результат эволюции архитектуры микропроцессоров и микропроцессорных систем Преимущества применения однокристальных микро-ЭВМ (ОМЭВМ) для решения задач управления в устройствах и системах автоматики и задач обработки данных.

Гарвардская архитектура. Обобщенная структурная схема ОМЭВМ. Основные параметры ОМЭВМ. Микроконтроллеры.

7. Микроконтроллеры семейства MCS – Организация адресного пространства, внутренняя память программ, внутренняя память данных, банки регистров общего назначения, организация побитного доступа, регистры специальных функций. Внешняя память данных.

8. Программирование на языке Ассемблера для микроконтроллеров семейства MCS – Система команд. Инструментальные средства отладки программ.

9. Построение МПС на основе микроконтроллеров семейства MCS – Подключение к микроконтроллеру внешних БИС памяти и внешних устройств.

Особенности использования внутренних портов. Таймеры – счётчики. Форматы регистров режимов и управления. Программирование таймеров счётчиков. Расчёт и загрузка начальных значений для таймеров счётчиков. Формирование интервалов времени.

Организация прерываний. Внутренние и внешние прерывания. Пример программы формирования интервалов времени в несколько секунд с использованием внутренних прерываний от таймера.

10.Организация последовательного ввода/вывода Организация последовательного ввода-вывода в микроконтроллерах семейства MCS – 51. Организация последовательных интерфейсов I2C, SPI, CAN. Однопроводные последовательные интерфейсы One Wire. Использования интерфейса One Wire на примере измерения температуры с помощью цифрового датчика DS 18х20. Примеры использования последовательных интерфейсов для подключения современных БИС памяти, АЦП, ЦАП и других устройств.

11. Микроконтроллеры с RISC архитектурой Номенклатура микроконтроллеров, производимая ведущими фирмами.

Микроконтроллеры PIC.

Микроконтроллеры AVR.

12. Цифровая обработка сигналов Общие сведения о цифровой обработке сигналов. Сигнальные микропроцессоры (DSP).

13. Комплексная отладка МПС Инструментальные средства разработки и отладки МПС Внутрисхемные эмуляторы, программные симуляторы, платы развития, эмуляторы ПЗУ, программаторы. JTAG тестирование.

4.2.2. Практические занятия:

Практические занятия учебным планом не предусмотрены 4.3. Лабораторные работы 6 семестр №1. Генерация сигналов звуковой частоты с использованием таймера персонального компьютера.


№2. Последовательный интерфейс.

№3. Организация прерываний в МПС.

7 семестр №1. Освоение интегрированной среды разработки и отладки программ для семейства микроконтроллеров MCS51.

№2. Разработка и отладка программы вывода данных на:

— алфавитно-цифровой жидкокристаллический индикатор (вариант 1);

— светодиодные индикаторы (вариант 2).

№3. Разработка и отладка программы ввода данных с термодатчика DS1820 и их вывод на:

— алфавитно-цифровой жидкокристаллический индикатор (вариант 1);

— светодиодные индикаторы (вариант 2).

№4 (а). Разработка и отладка программы ввода данных из памяти с интерфейсом I2C (SEEPROM AT24C16) и их вывод на:

— алфавитно-цифровой жидкокристаллический индикатор (вариант 1);

— светодиодные индикаторы (вариант 2).

№4 (б). Разработка и отладка программы формирования интервалов времени и вывода секунд и часов на:

— алфавитно-цифровой жидкокристаллический индикатор (вариант 1);

— светодиодные индикаторы (вариант 2).

4.4. Расчетные задания Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы 7 семестр Курсовой проект: Разработка микропроцессорной системы для управления объектом.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия проводятся традиционной форме.

Лабораторные занятия проводятся с использование стендов, состоящих из микропроцессорной системы и объекта управления. Изучение инструментальных средств, программирования и отладки проводятся фронтальным способом. Работа с микропроцессорной системой и управление объектом проводится по индивидуальному заданию.

Самостоятельная работа включает домашнюю подготовку к лабораторным работам, к их защите и подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются защита лабораторных работ, защита курсового проекта.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка, полученная на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 7 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература а) основная литература:

1. Бродин В.Б., Шагурин И.И. Микроконтроллеры. Архитектура, программи рование, интерфейс. – М.: Издательство ЭКОМ, 1999. – 400с.: илл.

2. М. Предко. Руководство по микроконтроллерам. Т. 1,2. – М.: Постмаркет, 2001 г.

Т1.416 с. Т2. 488с.

3. Ремизевич Т.В. Микроконтроллеры для встраиваемых приложений. додека, - М., 2000.

б) дополнительная литература:

1. Корнеев В.В., КиселевА.В. Современные микропроцессоры – М.: Нолидж, 2000. – 320 с.

2. Современные микроконтроллеры: Архитектура, средства проектирования, примеры применения, ресурсы сети Интернет. Под ред. Коршуна И.В.;

Составление, пер с англ. и литературная обработка Горбунова Б.Б. – М: Издательство “Аким”, 1998. – 272 с., ил.

3. Техническое обеспечение цифровой обработки сигналов. Справочник / Куприянов М.С., Матюшин Б.Д., Иванова В.Е. – СПб.: "Форт", 2000. – 752 с.

4. Гук М. Интерфейсы ПК: справочник – СПб: Питер Ком, 1999. – 416 с.;

ил 3.

5. Агуров П.В Интерфейсы USB. Практика использования и программирования. Спб. БХВ Петербург, 2004. 576 с.

6. Ульрих В.А. Микроконтроллеры PIC16C7X – М.: Наука и техника, 2000 г. – 254 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Турбо Ассемблер фирмы Borland (TASM). Макроассемблер фирмы Microsoft (MASM);

Ассемблер для микроконтроллеров семейства MCS51.

www.atmel.com, www.microchip.com, www.gaw.ru а) Прочие:

Иванов А.В., Гольцов А.Г. Применение встроенных в микроконтроллеры периферийных устройств. Электронное учебное пособие, лабораторный практикум. Москва, МЭИ (ТУ), 2008 г.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной лаборатории, снабженной макетами с микропроцессорной системой и персональными компьютерами.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника»и профилю «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Иванов А.В..

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. Кафедрой ВМСиС к.т.н., профессор Крюков А.Ф..

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (АВТИ) Направление подготовки: 230100 «Информатика и вычислительная техника»

Профиль(и) подготовки: Вычислительные машины, комплексы, системы и сети Автоматизированные системы обработки информации и управления Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ»

«ТЕХНОЛОГИЯ Цикл: Профессиональный Часть цикла: по выбору № дисциплины по учебному плану: АВТИ, Б.3.15. Часов (всего) по учебному плану: Трудоемкость в зачетных единицах: 3 семестр - Лекции 36 часов 3 семестр Учебным планом не Практические занятия предусмотрены Лабораторные работы 18 часов 3 семестр Учебным планом не Расчетные задания, рефераты предусмотрены Объем самостоятельной работы по 54 часа учебному плану (всего) Экзамены 3 семестр Учебным планом не Курсовые проекты (работы) предусмотрены Москва – 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение теоретических основ современных технологий программирования и проектирования программных продуктов и получение практических навыков их реализации.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

воспринимать, обобщать и анализировать информацию, связанную с технологией программирования и проектирования программных продуктов (ОК-1);

самостоятельно работать, принимать решения в рамках профессиональной деятельности (ОК-4);

анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт применения технологий структурного, объектно ориентированного программирования и проектирования программных продуктов (ОК-13);

владеть основными технологиями, методами и средствами обработки и хранения, числовой и текстовой информации (ОК-11);

применять методы моделирования в области выбора и разработки структуры программного продукта, алгоритмов его функционирования (ОК-10);

разрабатывать техническое задание на проектируемый программный продукт (ПК 1);

осваивать методики использования программных средств для решения практических задач (ПК-2);

разрабатывать компоненты программных продуктов, использовать современные инструментальные средства и технологии программирования, методы тестирования, отладки и документирования программ (ПК-5);

принимать и обосновывать конкретные технические решения при выборе метода проектирования и способа реализации программного продукта (ПК-6).

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с современными технологиями проектирования и программирования программных систем, сформировать систематизированное представление о концепциях, моделях и принципах организации, положенных в основу "классических" технологий программирования и современных семейств технологий;

дать информацию о принципах структурного программирования, способах реализации модульных программ, основных понятиях объектно-ориентированного программирования и средств их реализации на языке программирования высокого уровня;

научить принимать и обосновывать конкретные решения при разработке и реализации программных продуктов;

дать практическую подготовку в области выбора и применения технологии программирования для задач автоматизации обработки информации;

научить способам реализации и отладки программ в изучаемой среде программирования;

составлению плана и проведению тестирования, написания программной документации;

научить применять базовые приемы объектно-ориентированного программирования;

использовать средства автоматизации программирования, предоставляемые изучаемой средой программирования;

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети», направления 230100 «Информатика и вычислительная техника».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Информатика», «Математика», «Программирование».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучения дисциплины «Технология разработки программного обеспечения» программы магистерской подготовки.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации (журналы, сайты Интернет) по материалам в области технологий разработки и создания программных продуктов (ОК 13);

технологию и принципы структурного и объектно-ориентированного программирования и средства их реализации на языке программирования высокого уровня, технологию разработки Windows – приложений (ПК-10);

способы разработки моделей компонентов программных систем (ПК-4).

Уметь:

самостоятельно разбираться в методиках проектирования программных систем и применять их для решения поставленной задачи (ПК-2);

осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию и выбирать необходимые материалы (ПК-6);

использовать современные инструментальные средства и технологии программирования для разработки, реализации, тестирования и отладки программ в изучаемой среде программирования, составлять программную документацию (ПК-5);


разрабатывать диалоговые программы, дружественные интерфейсы пользователя «человек-ЭВМ» (ПК-3);

осваивать методики использования программных средств для решения практических задач (ПК-2).

Владеть:

навыками работы в интегрированных средах программирования, практического прикладного программирования (ОК-13);

терминологией в области современных методов и технологиях программирования и проектирования программных систем (ОК-5);

умением разрабатывать модели, выполнять структурную и объектно ориентированную декомпозицию программных систем (ПК-4);

навыками применения полученной информации при проектировании программных систем (ПК-6).

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.

Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая контроля Семестр № самостоятельную работу раздел Форма промежуточной успеваемости п/ студентов и аттестации (по разделам) п трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Основные понятия технологии Тест на знание 6 3 4 -- 2 - программирования терминологии Структурный и ОО Тест: подходы к подход разработки ПО. разработке ПО, 8 3 4 -- 2 Принципы ООП. принципы ООП Классы и объекты.

Конструктор, деструктор, Тест: Классы и 8 3 4 -- 2 конструктор копий, объекты операция присваивания Перегрузка операций, Подготовка к 8 3 4 -- 2 функций контрольной работе Наследование: простое и Контрольная работа 8 3 4 -- 2 множественное Тест: Строки, Строки. Класс String 8 3 4 -- 2 основные функции.

Использование шаблонов Тест: Шаблоны 8 3 4 -- 2 функций функций Обработка Тест: обработка исключительных исключительных 8 3 4 -- 2 ситуаций ситуаций Технологии Тест: технологии проектирования проектирования 8 3 4 -- 2 программных программных комплексов комплексов Защита Зачет 2 3 -- -- -- лабораторных работ Экзамен устный 36 3 -- -- -- Итого: 108 36 18 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Технологии разработки программного продукта Понятие технологии программирования, основные этапы ее развития. Проблемы разработки сложных программных систем. Качество ПО. Жизненный цикл (ЖЦ) программного продукта. Модели ЖЦ ПО. Нисходящая и восходящая разработка ПО.

Технология структурного программирования. Этапы создания программ. Модульность.

Свойства модулей.

Структурное и объектно-ориентированное (ОО) программирование. Определение требований к ПО и исходных данных для его проектирования. Разработка технического задания. Принципиальные решения начальных этапов проектирования. Тестирование и отладка программных продуктов. Составление программной документации.

2. Технологи структурного и объектно-ориентированного подходов разработки ПО Анализ требований, определение спецификаций и проектирование ПО при структурном подходе. Средства описания структурных алгоритмов.

Принципы объектно-ориентированного программирования. Понятие инкапсуляции, полиморфизма, наследования, модульности и абстракции объектов.

3. Конструкторы и деструкторы Понятие класса и объекта. Объявление класса. Данные-члены (свойства) и функции члены (методы). Доступ к членам класса: открытые, закрытые и защищенные члены класса.

Объекты. Обращение к членам объекта. Дружественные классы и функции. Передача объекта в качестве параметра функции. Конструкторы. Свойства конструкторов.

Конструктор по умолчанию. Параметры конструкторов. Конструктор преобразования.

Деструктор. Вызов деструктора. Виртуальный деструктор.

Указатель this. Оператор присваивания. Конструктор копий. Поразрядное (буквальное) копирование и развернутое копирование. Реализация копирования через присваивание.

4. Перегрузка операций Понятие перегрузки. Перегрузка операций и функций. Перегружаемые операции.

Операции, не допускающие перегрузки.

Перегрузка унарных операций. Перегрузка бинарных операций. Перегрузка операций как методов класса и как дружественных функций. Сравнение способов перегрузки операций 5. Принцип наследования и его реализация средствами языка программирования Базовый и производный классы. Режимы доступа к членам базового класса.

Конструкторы и деструкторы производных классов. Полиморфизм. Виртуальные методы.

Множественное наследование. Использование виртуальных базовых классов. Чисто виртуальная функция. Абстрактные классы.

6. Стандартные библиотеки Строки C++. Класс string. Конструкторы, операции и методы класса строк.

Потоковые классы. Предопределенные объекты cin и cout. Форматирование потоков.

Методы обмена с потоками. Файловые потоки.

7. Шаблоны. Библиотеки STL Перегрузка функций. Шаблоны функций. Создание шаблонов функций. Классы шаблоны. Создание и использование шаблонов классов.

Библиотека STL. Алгоритмы и контейнеры. Вектор, список, стек, очередь.

8. Технология обработки исключительных ситуаций Понятие исключения. Генерация исключения, обработчики исключений. Абсолютный обработчик. Стандартный обработчик и его перегрузка.

Исключения в классах. Исключения в функциях.

9. Технология проектирования программных комплексов Этапы создания объектно-ориентированных программ. Понятие проекта. Понятие компонента. Реализация проекта. Отладка проектов. Средства проектирования.

10. Технология разработки Windows-приложений Структура и выполнение Windows–программ. Инициализация окон. Обработка сообщений. Управление памятью. Классы приложений. Классы-шаблоны и виртуальные функции для работы с Windows. Окно и его ресурсы. Методы создания ресурсов окна.

11. Обзор современных средств и технологий программирования Методика проектирования, ориентированная на потоки данных. Визуальное программирование: компоненты и события, обработка событий. Многооконный интерфейс и средства его создания. Средства автоматизации программирования (CASE - технологии).

4.2.2. Практические занятия: Практические занятия планом не предусмотрены 4.3. Лабораторные работы 3 семестр № 1. С++. Указатели. Динамические массивы.

№ 2. С++. Динамические структуры данных.

№ 3. С++. Простейшие классы.

№ 4. С++. Классы и операции.

№ 5. С++. Наследование.

№ 6. С++. Строки. Класс String.

№ 7. С++. Шаблоны.

№ 8. С++. Графика.

№ 9. С++. COM – объекты.

4.4. Расчетные задания Учебным планом не предусмотрены 4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Учебным планом не предусмотрены 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием слайдов структур, блок схем, фрагментов программ с отображением их на экран с видеопроектора в оборудованной аудитории.

Лабораторные работы проводятся на ПЭВМ с использованием программных продуктов, изучаемых на лекциях.

Самостоятельная работа включает подготовку к лекционным занятиям, к тестам и контрольным работам, к защите выполненных лабораторных работ, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос.

Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка на зачете и экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 3 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Иванова Г.С. Технология программирования: Учебник для вузов. - 2-е изд., стереотип. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 320 с.: ил.

2. Технологии разработки программного обеспечения: Учебник/ С.Орлов. – СПб.: Питер, 2002. – 464с.:ил.

3. Павловская Т.А. С/С++. Программирование на языке высокого уровня. – СПБ.:Питер,2009.-461с.

4. Г. Буч «Объектно–ориентированный анализ и проектирование» с примерами приложений на С++, 2-е изд./Пер. с англ. – М.:издательство Бином, СПб.: Невский диалект, 1990г.- с., ил.

б) дополнительная литература:

1. С++. Практический курс. Учеб. пособие для студентов вузов /Шупляк В.И., изд-во Новое знание, 2008г. – 576с.

2. Архангельский А.Я. Программирование в С++ Builder, 7-е изд., 2010.

3. С++. Практическое программирование. Решение типовых задач. Климова Л.М. Изд-во Кудиц-Образ, 2001г., 592 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы набор слайдов 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника»

и профилям «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» и «Автоматизированные системы обработки информации и управления».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Раскатова М.В.

СОГЛАСОВАНО:

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Вычислительных машин, систем и сетей к.т.н., профессор Крюков А.Ф.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (АВТИ) _ Направление подготовки: 230100 Информатика и вычислительная техника Профиль(и) подготовки: Вычислительные машины, комплексы, системы и сети Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "ОСНОВЫ ТЕОРИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ " Цикл: профессиональный Часть цикла: вариативная № дисциплины по учебному плану: АВТИ;

Б.3.16. Часов (всего) по учебному плану: Трудоемкость в зачетных единицах: 4 семестр Лекции 54 часа 4 семестр Практические занятия 18 часов 4 семестр Лабораторные работы Не запланированы Расчетное задание Не запланировано Объем самостоятельной работы по 72 часа учебному плану (всего) Экзамены 4 семестр Курсовые проекты (работы) Не запланированы Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение фундаментальных основ теории вычислительных систем, раскрывающих принципы автоматного выполнения базовых функций вычислительных.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов самостоятельно работать, принимать теоретически обоснованные решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);

анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументировано вести дискуссию и полемику (ОК-12);

анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике проводимых исследований (ПК-6);

принимать и обосновывать варианты технических решений при создании объектов отдельных составляющих вычислительных систем (ПК-10);

Задачами дисциплины являются познакомить с классической моделью организации вычислений и показать возможности ее расширения до уровня организации вычислительных систем;

освоить принципы выполнения арифметических операций в современных вычислительных системах на основе различных способов представления чисел;

показать общность автоматных моделей, находящих все большее распространение в вычислительной технике и информатике;

научить применять методы абстрактного и структурного синтеза конечных автоматов;

раскрыть принципы обобщения модели конечного автомата в классе порождающих грамматик и магазинных автоматов.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети" направления 230100 «Информатика и вычислительная техника».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Алгебра и аналитическая геометрия», «Теория вероятностей и математическая статистика», «Информатика», «Дискретная математика», «Электротехника», «Математическая логика и теория алгоритмов».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы для изучения дисциплин «Схемотехника», «Моделирование цифровых схем», «ЭВМ и периферийные устройства», «Микропроцессорные системы», «Вычислительные системы», «Распределенные системы», «Сети и телекоммуникации», а также при выполнении выпускной квалификационной работы на степень бакалавра.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ По окончании изучения дисциплины, студент должен:

Знать:

основные понятия и терминологию основ теории вычислительных систем, включая теорию автоматов (ОК-1, ПК-6);

общие принципы построения ЭВМ и вычислительных систем в целом (ОК-6);

теорию синтеза конечных автоматов с использованием, как регулярных выражений, так и поведенческого подхода (ОК-10);

технику структурного синтеза конечных автоматов (ОК-6);

области эффективного применения теории автоматов с позиций разрешимости фундаментальных алгоритмических проблем (ОК-8).

источники научно-технической информации (периодические журналы, сайты Интернет) по различным направлениям дальнейшего развития теории вычислительных систем (ПК-17).

Уметь:

самостоятельно разбираться в нормативных методах синтеза и применять их для решения поставленной задачи (ОК-7);

решать разнообразные задачи машинной арифметики с пошаговым воспроизведением выполняемых операций (ПК-1);

осуществлять информационный поиск и анализировать научно-техническую информацию и выбирать необходимую элементную базу (ПК-6);

производить абстрактный синтез конечных автоматов на основе технического задания, формулируемого в вербальной форме (ПК-3);

выполнять доведение абстрактных схем до функционально-логических схем с памятью (ПК-5);

проводить сравнительный анализ синтезированных схем по сложности технической реализации (ПК-8);

строить вычислительные модели, расширяющие возможности конечных и операционных автоматов в классе алгоритмических систем и параллельных структур (ПК-10).

Владеть:

понятийным аппаратом и терминологий в пределах основ теории вычислительных систем (ОК-1);

средствами автоматизированного проектирования конечных автоматов на абстрактном и структурном уровнях (ОК-12);

представлениями о корректности поведения синтезированных автоматов лри минимальном нарушении требований технического задания (ПК-6);

навыками поиска информации о новых областях эффективного применения теории вычислительных систем (ОК-1, ПК-17).

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часов.

Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая контроля Семестр самостоятельную работу раздел № Форма промежуточной успеваемости студентов и п/п аттестации трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Исходные положения Тест на знание – 16 4 8 2 теории автоматов терминологии Арифметические Контрольная работа:

основы теории – законы машинной 24 4 12 4 цифровых автоматов арифметики Теория конечных Проверка автоматов и её индивидуальных прикладное значение – заданий «Синтез 24 4 12 6 управляющего автомата»

Алгоритмические Проверка решений проблемы общей теории типовых задач по автоматов синтезу усложненных – 24 4 12 4 моделей автоматов с использованием алгоритмических систем Собеседование по Направления направлениям дальнейшего развития – 16 4 10 2 информационного теории автоматов поиска в Интернет Зачет – – – 2 4 Экзамен – устный 36 4 -- -- Итого: 144 54 18 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Исходные положения теории автоматов Теория автоматов как фундаментальная дисциплина, определяющая механизмы функционирования вычислительных машин, систем и сетей. Интуитивное понятие автомата.

Начальная типология автоматов. Основополагающая роль цифровых автоматов в реализации базовых функций ЭВМ. Общность композиции операционного и управляющего автоматов по В.М. Глушкову. Проблема расширения возможностей автоматов. План освещения данной проблемы в данном курсе лекций.

2. Арифметические основы теории цифровых автоматов Системы счисления и их типизация. Позиционные системы. Правила перевода чисел.

Кодирование отрицательных чисел. Особенности двоичного кодирования. Избыточные системы с иррациональным основанием. Коды "золотой" пропорции. Коды Фибоначчи.

Представление чисел с фиксированной и плавающей точкой Диапазон и точность представления чисел. Требования к выбору разрядной сетки (на примере ряда ЭВМ).

Алгебраическое сложение. Переполнение разрядной сетки. Модифицированные коды.

Преобразование чисел при нарушении нормализации мантиссы. Особенности выполнения длинных операций. Схемы умножения и деления: сравнительный анализ. Принципы ускорения арифметических операций. Двоично-десятичная (Д-Д) арифметика. Требования к Д-Д кодам. Преимущества и недостатки кода прямого замещения. Коды с избытком 3, коды Эмери и др. коды. Контроль выполнения арифметических операций. Выбор модуля свертки кодов. Возможности сквозного контроля с использованием кодов Фибоначчи.

3. Теория конечных автоматов и её прикладное значение Автоматные операторы Мили (G.H. Mealy) и Мура (E.F.Moore). Основной способ задания конечных автоматов. Алгебра Клини (S.C.Kleene). Язык регулярных выражений.

Абстрактный синтез конечных автоматов. Синтез автоматного оператора по графу регулярного выражения. Минимизация автоматов. Эквивалентные и совместимые состояния.

Непредсказуемость поведения эквивалентных продолжений частично определенных автоматов. Поведенческий подход к синтезу автоматов. Кратные и простые эксперименты.

Остаточные операторы. Свертка дерева управления. Отсечение лишних ветвей по результатам условного эксперимента. Алгоритмический подход к синтезу микропрограммных автоматов.

Аппаратная реализация конечных автоматов. Канонический метод структурного синтеза. Кодирование внутренних состояний. Приемы борьбы с гонками. Выбор элементарных автоматов в классе Т, D, RS, JK - триггеров. Формирование функций возбуждения и выходных функций в терминах функций алгебры логики (ФАЛ). Учет возможной разреженности графа переходов. Способ двойного кодирования. Этап логического синтеза. Понятие логической сети. Синтез функционально-логической схемы автомата. Использование микросхем среднего уровня интеграции. Критерий минимизации числа паек. Интегральные схемы с настраиваемой структурой. Универсальные логические модули. Особенности синтеза автоматов с использованием селекторов-мультиплексоров и программируемых логических матриц.

4. Алгоритмические проблемы общей теории автоматов Операционные автоматы и их алгоритмическая природа. Формальные уточнения понятия "алгоритм. Алгоритмические системы. Машины Поста (E.L.Post) и Тьюринга (A.Turing) как автоматы с бесконечной памятью. Универсальные вычислители. Оценка сложности универсальной машины Тьюринга. Неразрешимость фундаментальных проблем теории алгоритмов. Частные проблемы. Разрешимость проблемы существования самовоспроизводящихся автоматов по Дж. фон Нейману (John von Neumann). Проблема синтеза языковых процессоров. Порождающие грамматики по Хомскому (N. Chomsky).

Разрешимость ряда алгоритмических проблем в классе порождающих грамматик.

Многомерные порождающие грамматики. Важнейшие типы грамматик и их автоматная интерпретация. Определяющее значение контекстно-свободных (КС) грамматик. Примеры описания синтаксических конструкций языков программирования. Магазинные автоматы как средство реализации КС-грамматик. Задача В.М.Глушкова о построении синтаксического анализатора.



Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.