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 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 10 |

«СБОРНИК РАБОЧИХ ПРОГРАММ Профиль бакалавриата: Вычислительно-измерительные системы Содержание ...»

-- [ Страница 6 ] --

основные модели сигналов и основные характеристики систем их обработки (ПК-4);

основные методы преобразования и обработки сигналов (ПК-2).

Уметь:

самостоятельно разбираться в нормативных документах и методиках,связанных с моделированием сигналов и систем их обработки (ОК-5);

моделировать заданную помехо-сигнальную обстановку (ПК-4);

выбирать методы решения задач связанны с обработкой сигналов (ПК-2);

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

Владеть:

навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-2);

навыками работы с компьютером и методикой использования современных программных средств (ПК-2);

навыками поиска информации необходимой для решения практических задач по преобразованию и обработке сигналов (ОК-13);

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единицы, 2168 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 Сигналы: основные Тест: основные понятия, основные физические 20 4 4 4 физические характеристики характеристики сигналов Математическое описание Тест: модели 32 4 6 6 (моделирование) типовых сигналов сигналов Математическое описание Контрольная работа 32 4 6 6 (моделирование) систем обработки сигналов Спектральный и Тест: спектры корреляционный 28 4 4 4 типовых сигналов анализ Тест: основные Вейвлет-анализ:

понятия непрерывный и 28 4 4 4 дискретного дискретный вейвлет-анализа Тест: основные Гомоморфная понятия 16 4 2 2 обработка сигналов кепстрального анализа Оценка статистических характеристик и Контрольная работа 24 4 4 4 параметров сигналов Тест: основные Согласованная характеристики 14 4 2 2 фильтрация сигналов согласованного фильтра Обнаружение и распознавание Контрольная работа 20 4 4 4 сигналов Зачет 2 4 -- -- -- Итого: 216 36 36 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1Сигналы:основные понятия,основные физические характеристики Сигналы. Основные определения. Понятие об обработке, передаче, преобразовании, хранении и отображении сигналов. Основные физические характеристики сигналов: форма, длительность, интенсивность, ширина полосы частот, динамический диапазон, объем. Информационные параметры.

2.Математическое описание(моделирование) сигналов Математическое описание (моделирование) детерминированных непериодических сигналов. Прямое и обратное преобразование Фурье.

Спектральная плотность. Модели типовых непериодических сигналов.

Распределение энергии в спектре непериодического сигнала.

Математическое описание (моделирование) случайных процессов.

Основные вероятностные характеристики: функция распределения вероятностей, плотность распределения вероятностей, математическое ожидание, дисперсия, корреляционная функция. Моделирование случайных процессов в частотной области: теорема Парсеваля, спектральная плотность мощности, преобразование Винера-Хинчина.

Модели основных случайных процессов: белого шума, гауссовского, узкополосного, преобразование Гильберта.

Векторное представление сигналов. Виды пространств сигналов, их основные характеристики.

Шумоподобные сигналы, их основные характеристики. Основные типы шумоподобных сигналов: сигналы Хаффмана, Баркера.

3Математическое описание (моделирование) систем обработки сигналов Математическое описание (моделирование) систем обработки сигналов.

Дифференциальные уравнения, разностные уравнения, импульсная характеристика, свертка, передаточная функция, частотная, амплитудно частотная, фазо-частотная характеристики системы обработки сигналов.

Математическое описание преобразования сигналов системами обработки сигналов.

4.Спектральный и корреляционный анализ Основы корреляционного и спектрального анализа. Быстрое преобразование Фурье. Корреляционная функция цифровых последовательностей.

5.Вейвлет-анализ: дискретный и непрерывный Вейвлет-функции, их свойства. Масштабирование и сдвиг вейвлет функций. Непрерывный вейвлет-базис. Непрерывное вейвлет-преобразование сигналов. Вейвлет-спектр. Основные положения вейвлет-анализа сигналов.

Дискретный вейвлет-базис. Дискретное вейвлет - преобразование сигналов. Основные положения кратно-масштабного анализа сигналов.

6.Гомоморфная обработка сигналов Обобщенная линейная фильтрация. Каноническая гомоморфная система.

Гомоморфная обработка мультипликативного и свернутого сигналов.

Кепстральный анализ сигналов: разделение компонентов сигнала, оценивание периода основной составляющей.

7.Оценка статистических характеристик и параметров сигналов Оценки статистических характеристик и параметров случайных процессов. Проверка статистических гипотез. Основные виды статистик 8.ССогласованная фильтрация сигналов Общая характеристика методов обработки сигналов. Выделение полезного сигнала из смеси сигнал+шум: согласованный фильтр, фильтр Винера, фильтр Калмана.

9.Обнаружение и распознавание сигналов Обнаружение и различение сигналов. Основные понятия теории статистических решений. Критерии оптимизации обнаружения и различения сигналов: максимум апостериорной вероятности, максимум правдоподобия, минимального среднего риска, минимаксный, Неймана-Пирсона.

Адаптивная обработка сигналов. Выбор и формирование критерия адаптации. Выбор метода и формирование алгоритма адаптации.

Характеристика основных методов адаптации: градиентного и наименьших квадратов.

4.2.2. Практические занятия Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы №1 Дискретизация и квантование аналоговых сигналов. Формирование цифровых последовательностей.

№2 Спектральный анализ аналоговых сигналов.

№3 Спектральный анализ дискретных сигналов.

№4 Формирование шумоподобных сигналов на основе М последовательности.

№5 Определение статистических характеристик и параметров случайных сигналов. Проверка статистических гипотез.

№6 Формирование вейвлет-базиса и вейвлет спектра анализируемого сигнала.

№7 Кратно -масштабный анализ сигналов.

№8 Кепстральный анализ сигналов.

№9 Выделение полезного сигнала из смеси сигнал+шум с помощью согласованного фильтра.

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 с использованием информационных технологий. Объем обучения с применением информационных технологий 18 часов.

Практические занятия проводятся с применением математических пакетов MATLAB.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам, контрольным работам и зачету.

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 с оценкой.

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

а) основная литература:

1. Гоноровский И. С., Демин М.П.

Радиотехнические цепи и сигналы. - М: Радио и связь,1994 г.

2.Баскаков С. И.

Радиотехнические цепи и сигналы. - М: Высшая школа,2000 г.

б) дополнительная литература:

Карташев В.Г., Жихарева Г.З.

Основы теории сигналов-М: МЭИ,2002 г.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

dee.karelia.ru;

prodav.exponenta.ru;

lib.mexmat.ru;

prodav.narod.ru;

www.dspa.ru.

б) другие:

MATLAB 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для чтения лекций и компьютерного класса 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 «Автоматизированные системы обработки информации и управления».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Бородкин Е. А.

"СОГЛАСОВАНО":

Директор АВТИ к.т.н. профессор Лунин В.П.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой ЭФИС к.т.н. профессор Казанцев Ю.А.

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: Вычислительные машины, комплексы, системы и сети Автоматизированные системы обработки информации и управления Системы автоматизированного проектирования Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ “ЭЛЕКТРОТЕХНИКА” Цикл: профессиональный Часть цикла: базовая № дисциплины по учебному плану: АВТИ, Б3. Часов (всего) по учебному плану: Трудоемкость в зачетных единицах: 3 семестр – 5;

Лекции 3 семестр Практические занятия не предусмотрены Лабораторные работы 54 часа 3 семестр Расчетные задания, рефераты 22 часа самостоят. работы 3 семестр Объем самостоятельной работы по 90 часов учебному плану (всего) Экзамены 3 семестр Курсовые проекты (работы) не предусмотрены Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение принципов действия и особенностей функционирования типовых электрических устройств, построения, расчета и анализа электрических и электронных цепей. По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

- владеть способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК–1);

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

- осознавать сущность и значение информации в развитии современного общества;

владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации (ОК-11);

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

- работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК–13).

Задачами дисциплины являются:

- познакомить обучающихся с методами решения задач анализа и расчета характеристик электрических цепей различной сложности во временной и частотной областях;

- научить применять современные методы расчета и анализа электрических цепей, основанные на компьютерных технологиях;

- овладение обучающихся основными приемами обработки и представления экспериментальных данных.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по направлению 230100 – Информатика и вычислительная техника.

Дисциплина входит в базовую часть профессионального цикла образовательной программы бакалавра. Изучение данной дисциплины базируется на следующих курсах: «Физика», «Математический анализ», «Алгебра и аналитическая геометрия». Студент должен уметь использовать основные законы естественнонаучных дисциплин для понимания преподаваемой дисциплины, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией.

Дисциплина является предшествующей для изучения дисциплин «ЭВМ и периферийные устройства», «Сети и телекоммуникации».

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

Знать:

фундаментальные законы электротехники электрических и магнитных цепей;

основные методы анализа и расчета токов и напряжений при стационарных и переходных процессах в электрических цепях (ОК-10);

основные типы компонентов и активных приборов, используемых в электронной аппаратуре, их характеристики, параметры, модели (ОК-1, ПК-5).

Уметь:

- выполнять расчет токов и напряжений в электрических цепях при постоянном и синусоидальном воздействии в установившемся режиме и переходных процессах (ПК-5);

использовать активные приборы для построения элементов электронной аппаратуры и применять модели анализа электронных схем (ПК 2).

Владеть:

- навыками дискуссии по профессиональной тематике (ПК-6);

- терминологией в области электротехники (ОК-1, ОК-10);

- программами автоматизированного анализа электронных схем (ПК-5).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.

Виды учебной работы, включая Раздел дисциплины.

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

1 2 3 4 5 6 7 8 Методы анализа 1.

Контрольная электрических цепей 26 3 8 12 работа постоянного тока.

Методы анализа 2.

Контрольная электрических цепей 18 3 6 6 работа переменного тока.

Линейные цепи 3.

Расчетное несинусоидального 28 3 2 6 задание.

тока Анализ 4.

электрических цепей Контрольная 18 3 6 6 с многополюсными работа элементами Частотные 5.

характеристики и Контрольная передаточные 24 3 6 12 работа функции четырехполюсников Анализ 6.

динамических Контрольная 28 3 8 12 режимов в работа линейных цепях защита расчетного Зачет задания и 2 3 -- -- -- лабораторных работ Экзамен устный 36 3 -- -- -- Итого: 180 36 54 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

3 семестр 1.Методы анализа электрических цепей постоянного тока Основные определения. Классификация цепей. Линейные электрические цепи со сосредоточенными параметрами (постоянные). Основные задачи теории цепей. Основные интегральные переменные. Математические модели двухполюсных элементов электрической цепи (во временной области).

Независимый идеальный источник ЭДС (напряжения). Независимый идеальный источник тока. Резистивные элементы цепи (пассивные). Идеальный индуктивный элемент. Емкостной элемент (конденсатор). Простейшие схемы замещения реальных элементов цепи, составляемые с помощью идеальных элементов.

Топологические уравнения и матрицы электрических цепей. Граф электрической цепи и его основные подграфы. Основные подграфы.

Топологические матрицы. Узловая матрица. Контурная матрица. Матрицы сопротивлений и проводимости ветвей. Закон Ома для обобщенной ветви.

Полная система уравнений цепи. Уравнения Кирхгофа с записью источников в явном виде.

Основные принципы и теоремы теории электрических цепей. Принцип суперпозиции (метод наложения). Определение коэффициентов метода наложения. Способ расчёта цепи с помощью метода наложения. Принцип компенсации.

Теорема об активном двухполюснике. (Метод эквивалентного генератора). Передача электрической энергии от активного двухполюсника к пассивному двухполюснику. Баланс мощностей в электрической цепи. Узловые уравнения электрической цепи. Составление узловых уравнений непосредственно по схеме. Пример. Формула двух узлов.

2. Методы анализа электрических цепей переменного тока Анализ электрических цепей в частотной области. Синусоидальные источники. Установившиеся режимы. Метод комплексных амплитуд.

Представление электрических сигналов во временной и частотной областях.

Комплексная форма ряда Фурье. Модели двухполюсных элементов в частотной области. Законы Кирхгофа на комплексной плоскости:

Комплексный (символический) метод расчёта электрических цепей синусоидального тока и напряжения. Комплексное сопротивление.

Последовательные схемы замещения двухполюсников. Комплексная проводимость. Основные теоремы и принципы для расчёта цепей синусоидального тока. Метод эквивалентного генератора (теорема об активном двухполюснике).

Узловые уравнения. Расширенный метод узловых потенциалов (расширенные узловые уравнения). Пример. Мощность в цепи синусоидального тока. Баланс мощностей цепи синусоидального тока. Передача мощности от активного двухполюсника к пассивному двухполюснику. Пример.

3. Линейные цепи с несинусоидальными периодическими источниками Разложение периодических функций в ряд Фурье. Применение принципа суперпозиции и метода комплексных амплитуд при действии источников постоянного тока и каждого из гармонических источников. Пример.

4. Анализ электрических цепей с многополюсными элементами Анализ электрических цепей с многополюсными элементами.

Четырехполюсные элементы, их матрицы и уравнения. Определение коэффициентов четырехполюсников. Уравнение типа Z. Уравнения типа Y. H параметры. A - параметры. Пример Т-образной схемы замещения. П- образная схема замещения.

Симметричные четырехполюсники. Соединения четырехполюсников.

Последовательное соединение. Параллельное соединение. Каскадное соединение четырехполюсников. Эквивалентные схемы многополюсных элементов. Управляемые источники (УИ). Схема замещения многополюсников с управляемыми источниками. Индуктивно-связанные ветви. Схема замещения индуктивно-связанных ветвей с УИ в Z - параметрах.

Операционный усилитель (ОУ). Малосигнальная низкочастотная модель ОУ в линейном режиме. Идеальный ОУ. Инвертирующий усилитель на базе ОУ. Особенности составления узловых уравнений для схем с УИ. Пример 1.

Неинвертирующий усилитель. Повторитель.

5. Частотные характеристики и передаточные функции четырехполюсников Частотные характеристики и передаточные функции четырехполюсника.

Частотные электрические фильтры. Фильтр низкой частоты (ФНЧ). Фильтр высокой частоты (ФВЧ). Полосно-пропускающий фильтр (ППФ). Полосно заграждающий фильтр (ПЗФ). Требования к идеальному фильтру. Пример.

Реальные фильтры. Фильтры 1-го порядка. Частотные характеристики r L C - цепей. Добротность r L C контура.

Передаточная функция последовательного r L C контура (ФНЧ, ФВЧ, ППФ, ПЗФ).

6. Анализ динамических режимов в линейных цепях Анализ динамических режимов в линейных цепях. Анализ переходных процессов. Законы коммутации. Модели источников и единичные функции.

Классический метод расчета. Цепи 1-го порядка. Схема заряда конденсатора.

Схема разряда конденсатора. Воздействие прямоугольного импульса.

Классический метод расчета переходных процессов в R L цепях 1-го порядка. Порядок расчета переходного процесса в разветвленной цепи 1-го порядка. Способы расчета. Пример.

Переходные процессы в последовательной rLC цепи. Классический метод расчёта. Апериодический процесс. Критический апериодический процесс.

Затухающий колебательный процесс. Рациональный способ определения корней характеристического уравнения.

Составление и решение уравнений состояния. Правило нахождения матриц H1 и H 2. Пример. Определение начальных условий. Решение уравнений состояния для случая постоянных источников E и J. Запись свободной составляющей в зависимости от корней характеристического уравнения. Расчет динамических режимов в цепях синусоидальных источников тока и напряжения. Пример 1. Пример 2. Обобщенные законы коммутации. Пример.

Операторный метод решения динамических режимов в электрических цепях. Свойства преобразования Лапласа. Линейность. Преобразование Лапласа от производной. Преобразование Лапласа от интеграла. Таблица преобразований Лапласа. Пример. Расчет переходных процессов с помощью операторной схемы замещения. Решение уравнений состояния в операторной форме. Связь переходной и импульсной характеристик цепи с передаточной функцией цепи.

4.2.2. Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы:

3 семестр №1. Простейшие преобразования линейных электрических цепей (ЭЦ). Законы Кирхгофа. Топологические матрицы. Расчет линейных ЭЦ с помощью принципа суперпозиции.

№2. Простейшие компоненты электрических цепей.

№3. Расчет линейных ЭЦ с помощью теоремы об активном двухполюснике.

Расчет линейных ЭЦ с помощью узловых уравнений и расширенных узловых уравнений.

№4. Исследование простейших электрических цепей.

№5. Комплексный метод расчета линейных ЭЦ с источниками синусоидального напряжения в установившемся режиме.

№6. Установившиеся режимы в линейных цепях с источниками синусоидального напряжения.

№7. Линейные цепи несинусоидального периодического тока.

№8. Расчет параметров четырехполюсников. Расчет передаточных функций четырехполюсников.

№9. Частотные характеристики пассивных электрических цепей.

№10. Контрольная работа по расчету параметров четырехполюсников.

№11. Расчет ЭЦ с взаимной индукцией.

№12. Исследование параметров трансформатора и линейных пассивных четырехполюсников.

№13. Расчет переходных процессов в линейных ЭЦ 1-го порядка классическим методом.

№14. Переходные процессы в RL и RC цепях.

№15. Расчет переходных процессов в линейных ЭЦ 2-го порядка классическим методом.

№16. Переходные процессы в RLC цепях.

№17. Расчет переходных процессов в линейных ЭЦ 2-го порядка методом переменных состояния.

№18. Контрольная работа на расчет переходных процессов в линейных ЭЦ 2 го порядка классическим методом. Расчет переходных процессов в линейных ЭЦ операторным методом.

4.4. Расчетные задания:

3 семестр Линейные цепи несинусоидального периодического тока.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием компьютерных презентаций.

Лабораторные занятия проводятся как в традиционной форме, так и с помощью компьютерных симуляций.

Самостоятельная работа включает: подготовку к лекционным занятиям, лабораторным работам, контрольным работам, выполнение домашних заданий, подготовку и оформление рефератов по расчетным заданиям, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы, домашние задания, устный опрос, презентация реферата.

Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 3 семестр.

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

а) основная литература:

1. Электронный конспект лекций по курсу “Электротехника” – М.: МЭИ, 2008.

2. Основы электротехники. Лабораторный практикум: Методическое пособие/С.Н. Михалин, Т.Ю. Ковалева. – М.: МЭИ, 2009. (Электронная версия).

б) дополнительная литература:

1. ТОЭ, том 1 и том 2. Основы теории линейных цепей. Под ред. пр.

П.А.Ионкина, М., «Высшая школа», 1976 г.

2. Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. Основы теории цепей. – М.,: Энергоатомиздат, 1989 г.

3. Сборник задач и упражнений по ТОЭ. Под ред. пр. П.А.Ионкина, М., Энергоиздат, 1982 г.

4. А.Т.Кобяк, Н.Р.Новикова, В.И.Паротькин, А.А.Титов. Применение системы DESIGNLAB 8.0 в курсах ТОЭ и электроники. -M.: Моск. энерг. ин-т, 2001, 128 с.

5. Расчёт частотных и переходных характеристик активных линейных цепей для различных электрофизических моделей их элементов. - М.: Издательство МЭИ, 2004.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

система DESIGNLAB 8.0 и программа PowerPoint-2003.

б) другие:

Электротехника и электроника. Электронный учебник. Изд-во: Кнорус, 2010.

www.mdk-arbat.ru 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций, а также учебные лаборатории, оснащенные стендами, аппаратно программными комплексами и компьютерные классы.

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

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

Доцент Новикова Н.Р.

"СОГЛАСОВАНО":

Директор АВТИ к.т.н., профессор _ Лунин В.П.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой ЭФИС к.т.н., профессор Казанцев Ю.А.

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

Профили подготовки:

Системы автоматизированного проектирования;

Автоматизированные системы обработки информации и управления.

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "ЭЛЕКТРОНИКА" Цикл: профессиональный Часть цикла: базовая № дисциплины по учебному плану: АВТИ;

Б3.1. Часов (всего) по учебному плану: 4 семестр - Трудоемкость в зачетных единицах: Лекции 54 часа 4 семестр Практические занятия Не предусмотрено Лабораторные работы 54 часа 4 семестр Расчетные задания, рефераты Не предусмотрено Объем самостоятельной работы по 72 часа 4 семестр учебному плану (всего) Экзамены 4 семестр Курсовые проекты (работы) 1з.е. (36 часов) 4 семестр Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является:

изучение принципов действия и особенностей функционирования типовых электронных устройств, изучение элементной базы ЭВМ, а также методов построения, расчета и анализа электронных цепей;

формирование теоретических знаний и практических навыков в области микроэлектроники для их дальнейшего использования в рамках выбранной образовательной программы.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

анализировать, воспринимать информацию, ставить цель и выбирать пути её достижения (ОК-1);

использовать полученные знания в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

осваивать программные средства схемотехнического моделирования для решения практических задач (ПК-2);

разрабатывать компоненты электронных комплексов, использовать современные инструментальные средства и программы (ПК-5);

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

Задачами дисциплины являются:

изучение физических принципов действия, характеристик, моделей и особенностей использования в электронных цепях основных типов активных приборов;

изучение принципов построения и основ анализа аналоговых и цифровых электронных схем и функциональных узлов цифровой аппаратуры.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина входит в базовую часть профессионального цикла образовательной программы бакалавра. Изучение данной дисциплины базируется на следующих курсах: «Физика», «Математический анализ», «Электротехника». Студент должен уметь использовать основные законы естественнонаучных дисциплин для понимания преподаваемой дисциплины, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией. Дисциплина является предшествующей для изучения дисциплин «Схемотехника», «ЭВМ и периферийные устройства», «Метрология, стандартизация и сертификация».

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

Знать:

физические основы полупроводниковой микроэлектроники, методы моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10, ПК-6);

устройство, основные физические процессы, характеристики и параметры полупроводниковых приборов и области их применения (ОК-1, ПК-5);

принципы построения, основные схемотехнические решения аналоговых и цифровых устройств и систем электроники, их основные параметры и характеристики, особенности реализации и применения (ПК-5, ПК-6).

Уметь:

объяснять основные принципы действия элементов интегральных схем и принципы работы аналоговых и цифровых схем и устройств (ОК-10);

обоснованно выбирать электронные приборы и интегральные микросхемы при создании конкретных устройств электроники (ПК-5);

определять принципы построения устройств и схемотехнические решения, соответствующие поставленным задачам (ПК-6);

выбирать микроэлектронные устройства в соответствии с заданными параметрами (ПК-6);

выполнять расчёты режимов работы электронных устройств и определять их основные характеристики и параметры (ОК-10);

оценивать современное состояние и тенденцию развития электротехнических и электронных устройств (ПК-2, ПК-6).

Владеть:

способностью использовать основные знания дисциплины в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-1, ОК-10);

способностью выявить сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь для их решения соответствующие знания, полученные при изучении дисциплины (ПК-6);

навыками схемотехнического проектирования электронных устройств и систем (ПК-2);

навыками работы со справочной литературой для решения практических задач (ОК-1);

способностью производить расчёты и проектирование отдельных блоков и устройств электронных систем и выбирать стандартные средства автоматики, измерительной и вычислительной техники для их проектирования в соответствии с техническим заданием (ПК-5, ПК-6);

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единицы, 180 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 Физические основы Тест: Физические полупроводниковой основы п/п 18 4 6 -- 8 микроэлектроники микроэлектроники Элементы Тест: характеристики полупроводниковой 18 4 8 -- 4 п/п приборов микроэлектроники Тест: Параметры и Аналоговые характеристики электронные усилительных 22 4 8 -- 8 устройства каскадов Контрольная работа Тест: Параметры и Интегральные характеристики операционные операционного 24 4 8 -- 12 усилители усилителя Контрольная работа Тест: Свойства и Характеристики Цифровая электронных 22 4 8 -- 8 электроника ключей.

Контрольная работа Тест: Свойства и Цифровые Характеристики ТТЛ 18 4 8 -- 6 интегральные схемы элемента.

Контрольная работа Тест: Импульсные Формирователи устройства на ЦИС.

20 4 8 -- 8 сигналов Контрольная работа Зачет 2 4 -- -- -- Экзамен письменный 36 4 -- -- -- Итого: 180 54 54 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Физические основы полупроводниковой микроэлектроники Физические явления и процессы в полупроводниках, контактные явления в полупроводниковых структурах, элементы интегральных микросхем.

2. Элементы полупроводниковой электроники Полупроводниковые диоды, биполярные и полевые транзисторы, оптоэлектронные приборы, элементы и приборы наноэлектроники и функциональной электроники;

параметры, характеристики и схемы замещения элементов электронных схем.

3. Аналоговые электронные устройства Классификация, основные параметры и характеристики усилителей;

усилительные каскады на биполярных и полевых транзисторах, обратные связи в усилителях;

усилители переменного и постоянного тока;

генераторы гармонических колебаний;

вторичные источники питания.

4. Интегральные операционные усилители Схемотехника операционных усилителей;

Основные характеристики и параметры операционного усилителя. Основные схемы на основе операционных усилителей;

5. Цифровая электроника Цифровое представление преобразуемой информации и цифровые ключи;

Ключевые элементы на основе транзисторов;

Устройства аналого-цифрового преобразования сигналов;

6. Цифровые интегральные схемы Логические интегральные схемы ТТЛ. МОП логические схемы. Цифровые интегральные схемы ЭСТЛ (токовые ключи) и схемы интегральной инжекционной логики (ИИЛ).

7. Формирователи сигналов Генераторы и формирователи импульсов. Формирователи коротких и длинных импульсов (одновибратор). Автоколебательные генераторы (мультивибраторы).

4.2.2. Практические занятия Практические занятия учебным планом не предусмотрены) 4.3. Лабораторные работы 4 семестр 1. Аппаратура и методы измерений.

2. Характеристики и параметры RC- усилителей.

3. Биполярные транзисторы 4. Усилительные каскады на биполярных транзисторах 5. Полевые транзисторы 6. Усилительные каскады на полевых транзисторах 7. Характеристики и параметры интегрального усилителя.

8. Мультивибраторы на основе операционных усилителей.

9. Одновибраторы на основе интегральных операционных усилителей.

10. Ключевые элементы на биполярных транзисторах.

11. Ключевые элементы на полевых транзисторах.

12. Параметры и характеристики ТТЛ элементов.

13. Преобразователи на цифровых логических ИС.

14. Интегральный таймер 555.

4.4. Расчетные задания Расчетные задания учебным планом не предусмотрены 4.5. Курсовые проекты и курсовые работы 4 семестр Курсовой проект: «Генератор пачки импульсов».

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций.

Презентации лекций содержат более 400 слайдов.

Лабораторные занятия проводятся в традиционной форме.

Самостоятельная работа включает подготовку к лекционным занятиям, тестам, контрольным работам, выполнение домашних заданий, работу над курсовым проектом, 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, защита курсового проекта.

Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.

Оценка за освоение дисциплины определяется оценкой на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 4 семестр.

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

а) основная литература:

1. Прянишников В.А. Электроника. Полный курс лекций. Серия: Учебник для высших и средних учебных заведений. Изд.: Учитель и ученик, Корона-Принт, 2006 г. –416с.

2. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учебное пособие для ВУЗов. / 2-ое изд.

–М.: Лаборатория Базовых Знаний. 2001. –488с.

3. Электротехника и электроника. Кн.3. Электрические измерения и основы электроники/ Г.

П. Гаев, В. Г. Герасимов, О. М. Князьков и др.;

Под ред. проф. В.Г. Герасимова.

— М.: Энергоатомиздат, 1998. — 432 с.

б) дополнительная литература:

4. Кобяк А.Т., Новикова Н.Р., Паротькин В.И., Титов А.А. Применение системы Design Lab 8.0 в курсах ТОЭ и электроники: Метод. пособие. М.: Издательство МЭИ, 2001.

128с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

http://elf.mpei.ac.ru/, http://www.chipinfo.ru/, http://inaeksu.vstu.vinnica.ua/SiteNEV/rus/ б) другие:

http://irenproject.ru/, http://mytest.klyaksa.net/htm/index.htm 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций.

Лабораторные занятия проводятся в специализированной лаборатории, оснащенной цифровыми генераторами и осциллографами, а также комплексом вычислительных средств по обработке полученных результатов и измерений. Комплекс позволяет контролировать и оценивать работу студента.

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», «Системы автоматизированного проектирования», «Автоматизированные системы обработки информации и управления».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Кобяк А.Т.

"СОГЛАСОВАНО":

Директор АВТИ к.т.н. профессор Лунин В.П.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой ЭФИС к.т.н., профессор Казанцев Ю.А.

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: Системы автоматизированного проектирования, Вычислительные машины, комплексы, системы и сети (Вычислительно-измерительные системы) Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «СХЕМОТЕХНИКА»

Цикл: профессиональный Часть цикла: базовая № дисциплины по учебному плану: АВТИ;

Б.3.1. Часов (всего) по учебному плану: Трудоемкость в зачетных единицах: Лекции 54 час 5 семестр Практические занятия 18 час 5 семестр Лабораторные работы 36 час 5 семестр Расчетные задания, рефераты не предусмотрены Объем самостоятельной работы по 108 час 5 семестр учебному плану (всего) Экзамены 5 семестр Курсовые проекты (работы) не предусмотрены Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является: изучение основ элементной базы ЭВМ, принципов построения комбинационных и последовательностных схем функциональных узлов и устройств ЭВМ.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

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

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

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

разрабатывать компоненты аппаратных комплексов, использовать современные инструментальные средства и технологии (ПК-5);

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

участвовать в настройке и наладке программно-аппаратных комплексов (ПК-9);

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

инсталлировать программное и аппаратное обеспечение для информационных и автоматизированных систем (ПК-11).

Задачами дисциплины являются:

изучение арифметических и логических основ ЭВМ;

реализация функций алгебры логики на конкретной элементной базе с целью построения оптимальных схем;

изучение принципов функционирования, построения и анализа комбинационных и логических схем функциональных узлов и устройств ЭВМ;

применение методик исследования схем в статическом и динамическом режимах для проверки правильности их работы.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилям «Системы автоматизированного проектирования» и «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» («Вычислительно-измерительные системы») направления 230100 «Информатика и вычислительная техника».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Математическая логика и теория алгоритмов», «Дискретная математика», «Электроника».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении дисциплин «ЭВМ и периферийные устройства», «Микропроцессорные системы», «Функциональные узлы и процессоры», а также при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и программы магистерской подготовки.

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

Знать:

основные источники научно-технической информации в области схемотехники (ОК-1, ОК-10);

арифметические и логические основы схемотехники ЭВМ (ПК-2);

классификацию и назначение функциональных узлов и устройств ЭВМ (ПК-5);

принципы построения структурных, функциональных и принципиальных схем узлов ЭВМ (ПК-6).

Уметь:

ставить и решать схемотехнические задачи, связанные с выбором системы элементов при заданных требованиях к их параметрам (ПК-6);

разрабатывать оптимальные комбинационные и последовательностные схемы узлов ЭВМ (ПК-9);

проводить оценку временных и аппаратных затрат проектируемых схем (ПК=6, ПК-10);

выполнять эксперименты по проверке правильности функционирования схем и поиску неисправностей в них (ПК-9, ПК-10);

Владеть:

методами поиска и принятия решений по разработке логических схем (ОК-1, ОК-10);

навыками синтеза и анализа комбинационных и последовательностных схем ЭВМ (ПК-2, ПК-5);

методикой экспериментального исследования схем с использованием современных инструментальных средств и технологий (ПК-6, ПК-9);

современными методами и средствами проектирования функциональных узлов и устройств ЭВМ (ПК-10).

навыками применения полученной информации при проектировании более сложных устройств ЭВМ (ПК-11).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единицы, 216 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 Функции алгебры логики: привязка к Контрольная работа 20 5 6 2 4 элементной базе Комбинационные Защита 48 5 12 4 12 логические схемы лабораторных работ Положения теории Контрольная работа 38 5 12 4 8 конечных автоматов Последовательностные Защита 40 5 10 2 12 схемы лабораторных работ Арифметические Контрольная работа 24 5 10 4 основы ЭВМ (ПСУН-1, ПСУН-2) Построение арифметико 8 5 4 2 логических устройств ЭВМ Устный опрос, Зачет автоматизированный 2 5 -- -- -- контроль Устный опрос, Экзамен письменное решение 36 5 -- -- -- задачи Итого: 216 54 18 36 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1.Функции алгебры логики: привязка к элементной базе Функции алгебры логики (ФАЛ), применяемые в цифровой аппаратуре. Принципы минимизации ФАЛ. Проблемы оптимизации логических выражений. Практические приемы декомпозиции и дифференцирования ФАЛ. Инверсные и недоопределенные ФАЛ. Привязка ФАЛ к элементной базе. Системы элементов ЭВМ: ТТЛ, ЭСЛ, КМДП, И2Л. Обозначения, основные статические и динамические характеристики. Особенности современных элементов. Двойственность логических схем. Реализация дизъюктивных и конъюктивных форм в инвертирующих базисах. Методика и этапы синтеза произвольной логической схемы.

Представление сигналов, положительная и отрицательная логика.

2. Комбинационные логические схемы Методика исследования логических схем в статическом и динамическом режимах.

Средства измерения и принципы их выбора. Генераторы испытательных сигналов, электронные осциллографы. Обнаружение неисправностей и рисков сбоев.

Функциональные узлы комбинационного типа. Варианты реализации функции сложения по модулю два. Схемы свертки по четности: линейные и пирамидальные, области их применения. Компаратор. Узлы мажоритарного контроля. Преобразователь кода Грея.

Дешифраторы: линейный, каскадный, прямоугольный, способы их стробирования.

Мультиплексоры. Применение мультиплексора в качестве универсального логического элемента. Декодер-демультиплексор. Шифратор. Схема выделения старшей единицы.

Приоритетный шифратор. Преобразователи произвольных кодов. Сумматоры. Способы построения одноразрядных сумматоров на элементах И-НЕ, И-ИЛИ-НЕ. Оценки аппаратурных затрат и времени задержки. Комбинационный многоразрядный сумматор с последовательным переносом. Сумматор с параллельным переносом. Двухъярусные сумматоры: параллельный, цепной, сквозной переносы на втором ярусе. Организация трехъярусных сумматоров. Инкрементор. Декрементор. Вычитатель. Компаратор величин на базе сумматора. Умножитель как матрица сумматоров.

3. Положения теории конечных автоматов Основные положения теории цифровых конечных автоматов (КА). Структурная схема КА. Граф автомата. Табличная форма представления. Триггер, как элементарный автомат:

таблица переходов, аналитическое представление, граф. Этапы структурного синтеза КА.

Построение функциональной схемы автомата. Синхронизация в цифровых автоматах.

4.Последовательностные схемы Функциональные узлы последовательностного типа. Триггеры. RS-триггер и его свойства.

Прозрачный D-триггер-защелка. Времена подготовки, задержки, выдержки.

Двухступенчатый JK-триггер. Свойство непрозрачности этого триггера, работа в режиме Т триггера. Эффект захвата единицы и нуля. Непрозрачный D-триггер Вебба. Асинхронные входы триггеров. Регистры, сдвигающие регистры. Счетчики: с последовательным, параллельным и групповым переносом, реверсивные, по произвольному основанию.

Распределители импульсов.

5. Арифметические основы ЭВМ Арифметика цифровых устройств. Формы представления чисел в ЭВМ. Фиксированная и плавающая запятая. Представление отрицательных чисел в ЭВМ. Прямой, обратный, дополнительный коды. Сложение чисел с фиксированной запятой на двоичных сумматорах.

Модифицированные коды и их применение для обнаружения переполнения. Сложение чисел с плавающей запятой. Операция нормализации. Алгоритмы умножения чисел в ЭВМ.

Структурные схемы умножителей. Округление результата умножения. Умножение в дополнительном и обратном кодах. Деление чисел с восстановлением и без восстановления остатка. Способы представления десятичных чисел. Код прямого замещения. Выполнение операций над десятичными числами в ЭВМ. Схема двоично-десятичного сумматора. Код в остатках, выполнение операций в коде в остатках.

6. Построение арифметико-логических устройств ЭВМ Подходы к реализации функциональных узлов комбинационного и последовательностного типа в составе арифметико-логических устройств. Принципы построения БИС/СБИС с программируемой структурой. Функциональные узлы, как база для создания микропроцессорных комплектов. Возможности автоматизации функционально логического проектирования цифровых узлов и устройств.

4.2.2. Практические занятия №1. Построение двойственных схем, их исследование в статике и динамике.

№2. Компараторы, мультиплексоры, преобразователи кодов.

№3. Сумматоры: одноразрядные, многоразрядные, двухъярусные.

№4. Структурный синтез автомата.

№5. Триггеры, регистры, счетчики.

№6. Построение временных диаграмм узлов на базе триггеров.

№7. Работа в классе ПЭВМ (ПСУН-1, см. раздел 5).

№8. Работа в классе ПЭВМ (ПСУН 2, см. раздел 5).

№9. Зачетное занятие.

4.3. Лабораторные работы №1. Методы минимизации ФАЛ.

№2. Применение функции сложения по модулю два в узлах ЦВМ.

№3. Дешифраторы. Мультиплексоры. Шифраторы.

№4. Защита первого цикла лабораторных работ.

№5. Триггеры (часть 1).

№6. Триггеры (часть 2).

№7. Счетчики.

№8. Защита второго цикла лабораторных работ.

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 с применением раздаточного материала в виде набора схем, с использованием основных разделов конспекта лекций в электронном виде.

Практические занятия включают применение программных средств учебного назначения:

1) Системы счисления, арифметические коды, операции суммирования в ЭВМ, авторы В.А.Логинов, И.С.Потемкин, Б.С.Ушкевич, объем работы на ЭВМ – 2 часа (ПСУН-1).

2) Операции умножения и деления в ЭВМ, код прямого замещения, код в остатках, авторы В.А.Логинов, И.С.Потемкин, Б.С.Ушкевич, объем работы на ЭВМ – 2 часа (ПСУН-2).

Самостоятельная работа включает подготовку к лекционным, практическим и лабораторным занятиям, контрольным работам, а также подготовку к сдаче зачета и экзамена.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы, защиты лабораторных работ, работа в классе ПЭВМ с применением автоматизированного контроля знаний на базе имеющихся ПСУН.


Аттестация по дисциплине – дифференцированный зачет и экзамен.

Оценка за освоение дисциплины на дифференцированном зачете определяется как среднеарифметическая оценка за контрольные работы, защиты лабораторных работ и результата автоматизированного контроля знаний на ЭВМ с использованием ПСУН.

В приложение к диплому вносится оценка экзамена за 5 семестр.

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

а) основная литература:

1.Электронный конспект лекций по курсу «Схемотехника». – М.: МЭИ, 2009.

2.Потемкин И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики. – М.: Энергоатомиздат, 1988.

– 320 с.

3.Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2000. 528 с.

4.Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. Изд. 3-е, перераб. и доп.

– М.: Энергоатомиздат, 1991. – 592 с.

б) дополнительная литература:

1. Логинов В.А., Потемкин И.С. Арифметические основы ЭВА. Методические указания по курсу «Математические основы ЭВА». – М: Моск. энерг. ин-т, 1988. – 40 с.

2. Потемкин И.С., Логинов В.А. Синхронные триггеры. Лабораторный практикум по курсу «Функциональные узлы и процессоры». – М: Изд-во МЭИ, 1999. – 32 с.

3. Последовательностные схемы: Лабораторный практикум: учебное пособие по курсу «Функциональные узлы и процессоры» / И.С.Потемкин, В.А.Логинов. – М.: Изд-во, 2006.

– 48 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Windows – 2007;

Electronics Workbench.

б) другие:

программные средства учебного назначения:

1. Методические указания по автоматизированному учебному курсу: Системы счисления, арифметические коды, операции суммирования в ЭВМ / И.С.Потемкин, В.А.Логинов. – М.:

Изд-во МЭИ, 1996. – 8 с.

2. Методическое пособие по курсу «Схемотехника». Автоматизированный учебный курс.

Операции умножения и деления в ЭВМ, код прямого замещения, код в остатках / В.А.Логинов, И.С.Потемкин. – М.: Изд-во МЭИ, 1997. – 12 с.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ В качестве средств материально-технического обеспечения дисциплины используются стенды «Логика» лаборатории «Узлов и устройств», а также компьютерный класс кафедры Вычислительной техники.

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 «Системы автоматизированного проектирования» и «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» («Вычислительно-измерительные системы»).

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Логинов В.А.

«СОГЛАСОВАНО»:

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

«УТВЕРЖДАЮ»:

Зав. кафедрой ВТ 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 «ЭВМ И ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА»

Цикл: профессиональный Часть цикла: базовая № дисциплины по учебному плану: АВТИ;

Б.3. Часов (всего) по учебному плану: 6 семестр – 3;

Трудоемкость в зачетных единицах: 7 семестр – 2;

6 – 45 часов Лекции 81 час 7 - 36 часов Практические занятия Уч. планом не предусмотрены Лабораторные работы 15 часов 6 семестр Расчетные задания, рефераты Уч. планом не предусмотрены Объем самостоятельной работы по 6 семестр – 58 часов 84 часа учебному плану (всего) 7 семестр - 26 часов 6 семестр Экзамен Зачет 7 семестр Курсовые проекты (работы) Уч. планом не предусмотрены Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является: изучение принципов построения и функционирования ЭВМ и вычислительных систем, памяти ЭВМ, устройств управления, принципов организации процессоров, построения периферийных устройств и интерфейсов «человек-компьютер».

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

обладать культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1) осознавать социальную значимость своей будущей профессии (ОК-8);

использовать основные правила построения узлов ЭВМ и периферийных устройств, применять методы математического анализа теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

обладать навыками работы с компьютером, как средством обработки различной информации (ОК-12);

анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по разработке ЭВМ и периферийных устройств (ПК-6);

готовить презентации, научно-технические отчеты по результатам выполненной работы, оформлять отчеты в виде докладов на конференциях (ПК-7);

сопрягать аппаратные и программные средства в составе информационных и автоматизированных систем (ПК-10) Задачами дисциплины являются:

познакомить студентов с принципами функционирования ЭВМ и периферийных устройств, с целью приобретения навыков наиболее эффективного их использования во многих областях деятельности человека.

научить принимать и обосновывать конкретные технические решения по эксплуатации ЭВМ и периферийных устройств в различных системах.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к базовой 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: «Инженерная компьютерная графика», «Электроника», «Схемотехника», «Программирование». Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин «Сети и телекоммуникации», «Микропроцессорные системы».

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

Знать:

основные источники научно-технической информации по материалам разработок, а также эксплуатации вычислительной техники и периферийных устройств (ОК-1, ПК-4);

основные методы и средства получения, хранения и переработки информации (ОК-11, (ПК-2);

современное состояние и перспективы развития ЭВМ и периферийных устройств;

Уметь:

самостоятельно разбираться в методиках выбора аппаратных средств для решения поставленных задач (ПК-10);

участвовать в настройке и наладке программно-аппаратных комплексов (ПК-9);

осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию и выбирать необходимые периферийные устройства (ПК-1);

разрабатывать интерфейсы «человек-компьютер» (ПК-3);

Владеть:

навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-2);

навыками работы с компьютером, как средством управления информацией (ОК-12);

навыками применения полученной информации при проектировании устройств сопряжения периферийных устройств с ЭВМ (ПК-5);

разрабатывать интерфейсы «человек - электронно-вычислительная машина».

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единицы, 180 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 Устройства управления Тест на знание ЭВМ устройств 8 6 6 -- -- управления ЭВМ Системы прерываний Тест: на знание ЭВМ систем прерываний 12 6 6 -- 4 ЭВМ Устройства Тест: защита 15 6 8 -- 4 ввода/вывода в ЭВМ лабораторных работ Печатающие устройства Защита 13 6 7 -- 4 лабораторных работ Графопостроители, Защита ввод текстовой 12 6 7 -- 3 лабораторных работ информации в ЭВМ Дисплейные системы Тест в ходе ЛР 9 6 7 -- -- ЭВМ Интерфейсы «человек – Тест в ходе ЛР 7 6 4 -- -- компьютер»

Тест на знание Простейший процессор простой структуры 8 7 4 -- -- процессора Тест на знание Система: процессор системы памяти 16 7 8 -- -- память ЭВМ Взаимодействие Тест на знание процессора с внешними 16 7 8 -- -- работы процессора устройствами Организация Тест на знание 18 7 10 -- -- современных ЭВМ современных ЭВМ Многопроцессорные Тест на знание вычислительные многопроцессорных 12 7 6 -- -- системы систем устный Экзамен 30 6 -- -- -- 2 6 Зачет устный -- -- - 2 7 Итого: 180 81 - 15 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 6 семестр 1. Устройства управления с жесткой логикой работы. Микропрограммное управление.

Память микропрограмм. Основные способы сокращения емкости постоянных запоминающих устройств микропрограмм для устройств управления ЭВМ. Проектирование устройств управления ЭВМ.

2. Система прерывания, назначение, основные ее функции и характеристики. Временная диаграмма процесса прерывания. Приоритетное обслуживание запросов прерывания.

Организация перехода к прерывающей программе и возврата к прерванной программе.

Примеры выполнения блоков приоритетных прерываний в ЭВМ.

3. Назначение и классификация устройств ввода и вывода. Виды символов и их представление в ЭВМ. Виды носителей информации. Символ и образ, регистрация и индикация. Устройства ввода информации в ЭВМ. Ввод и вывод информации с использованием магнитных и оптических носителей. Устройства ввода текстовой информации. Считывание документов. Распознавание и кодирование символов. Проблемы распознавания образов.


4. Электромеханические печатающие устройства последовательного и параллельного типов. Немеханические печатающие устройства, основанные на принципах феррографии, термографии, ксерографии, фотографии. Струйные и лазерные печатающие устройства.

5. Графопостроители. Структурные схемы графопостроителей. Ввод и вывод графической информации в ЭВМ. Ввод и вывод звуковой в информации в ЭВМ 6. Дисплейные системы ЭВМ. Структурные схемы дисплейных систем. Особенности графических дисплеев. Основные параметры дисплеев, влияющие на восприятие информации человеком с экрана дисплейной системы.

7. Интерфейсы «человек – электронная вычислительная машина», основные их параметры и характеристики. Учет характеристик органов чувств человека при разработке интерфейсов.

7 семестр 1. Простейший процессор, его структурная схема. Выполнение команд в процессоре.

Представление данных и команд. Классификация команд. RISC и CISC компьютеры.

Способы адресации. Формат команды процессора i486.

2. Система процессор – память. Организация двухуровневой внутренней памяти.

Структурная схема секционированной большой оперативной памяти. Кэш – память.

Формирование адреса обращения к кэш – памяти с таблицей адресов адресно ассоциативного типа. Алгоритмы удаления блоков из кэш-памяти. Временные параметры двухуровневой памяти. Пути повышения ее быстродействия двухуровневой внутренней памяти.

3. Взаимодействие процессора с внешними устройствами. Защищенный режим работы процессора. Адресное пространство процессора. Адресация устройств ввода/вывода и ячеек памяти. Способы обращений к устройствам ввода/вывода. Сегментная организация памяти.

Селектор. Дескриптор. Атрибуты. Определение дескриптора глобального и локального сегментов по соответствующему селектору. Формирование физического адреса при сегментной и страничной организации памяти. Атрибуты страниц. Буфер ассоциативной трансляции. Защита памяти при обращении к сегментам данных, стека и команд.

Многозадачность. Сегмент состояния задачи. Переключение задач. Межзадачные переходы по командам JMP и CALL. Особенности выполнения прерываний и исключений в защищенном режиме работы процессора.

4. Организация современных ЭВМ. Основные параметры процессора Р6, его структурная схема. Конвейер. Суперскаляр. Суперконвейер. Комбинированный конвейер.

Конвейер в Р6. Причины нарушения темпа работы конвейера. Предсказание переходов.

Изменение порядка следования команд. Переименование регистров в Р6. Другие процессоры фирмы INTEL. Процессор Pentium 4. Предикация. Структурная схема ЭВМ на базе процессора Р6. Быстродействие и производительность ЭВМ, пути их повышения.

5. Многопроцессорные вычислительные системы. Многомашинные вычислительные системы. Формирование сигналов обращения к модулям большой оперативной памяти.

Арбитры. Коммутаторы. Передача однонаправленных и двунапрвленных сигналов (процессор-память). Многопроцессорные вычислительные системы с общей шиной.

Согласованность данных в памяти многопроцессорной вычислительной системы.

4.2.2. Практические занятия.

Учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы.

6 семестр 1. Исследование микросхем памяти полупроводниковых запоминающих устройств.

2. Полупроводниковое запоминающее устройство и способы контроля его работы.

3. Изучение принципов построения микропрограммного устройства управления.

4. Микропрограммное устройство управления.

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 презентаций и видео роликов. Презентации лекций содержат большое количество слайдов (95). Аудитория оборудована видеопроектором с ноутбуком.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и подготовку к выполнению и защите выполненных лабораторных работ, к зачетам и экзамену.

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

Аттестация по дисциплине – экзамен и зачет.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка на экзамене за 6 семестр.

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

а) основная литература:

1. Хамахер К., Вранешич З., Заки С. Организация ЭВМ. – СПб.: «Питер», 2003. – 848 с.

2. Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем. – СПб.: «Питер», 2004. – 668 с.

б) дополнительная литература:

1. Дерюгин А.А. Коммутаторы вычислительных систем: учебное пособие. – М.: Изд.дом МЭИ, 2008. – 112 с.

2. Гук М. Аппаратные средства IBM PC. – СПб.: «Питер» 2000. – 816 с.

3. Белоцицкий Н.С. Интерфейс «человек – компьютер». – М.: Изд-кий дом МЭИ, 2010. – 36с. (электронная версия).

4. Алексахина Л.П., Дерюгин А.А. Лабораторные работы №5-8. – М.: Изд. МЭИ, 1996. – 56с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы: набор слайдов (95шт.) 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и слайдов.

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

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛИ:

доцент Н.С. Белоцицкий к.т.н., профессор А.А. Дерюгин "УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой «Вычислительных машин, систем и сетей»

к.т.н., профессор А.Ф. Крюков 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: Вычислительные машины, комплексы, системы и сети, Автоматизированные системы обработки информации и управления Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ" Цикл: профессиональный Часть цикла: базовая № дисциплины по учебному плану: АВТИ;

Б3. Часов (всего) по учебному плану: Трудоемкость в зачетных единицах: 7 семестр – Лекции 36 час 7 семестр Практические занятия не предусмотрены Лабораторные работы 36 час 7 семестр Расчетные задания, рефераты не предусмотрены Объем самостоятельной работы по 108 час учебному плану (всего) Экзамены 7 семестр Курсовые проекты (работы) не предусмотрены Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение принципов построения, решаемых задач, основных системных механизмов и технологии разработки программного обеспечения для современных многозадачных операционных систем с графическим оконным пользовательским интерфейсом.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

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

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

разрабатывать интерфейсы «человек-ЭВМ» (ПК-3);

разрабатывать компоненты программных комплексов и баз данных, использовать современные инструментальные средства и технологии программирования (ПК-5);

знать принципы построения современных операционных систем и особенности их применения;

самостоятельно работать с программной документацией на иностранном языке;

владеть технологией разработки параллельных программ, организации взаимодействия параллельных процессов, использования средств синхронизации.

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с историей развития операционных систем, функциями и основными решаемыми задачами;

дать представление о планировании процессов и основных проблемах, возникающих в многозадачной операционной системе;

познакомить обучающихся с принципами построения и функционирования графического многооконного интерфейса пользователя на примере ОС Windows;

дать обучающемуся практические навыки программирования в современной многозадачной ОС Windows с использованием Win32 API (на уровне системных вызовов).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилям "Вычислительные машины, системы и сети" и "Автоматизированные системы обработки информации и управления" направления 230100 "Информатика и вычислительная техника".

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Информатика", "Программирование", "Технология программирования", "Системное программное обеспечение".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин "Вычислительные системы", а также дисциплин направления магистерской подготовки «Информатика и вычислительная техника», связанных с технологией разработки программного обеспечения.

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

Знать:

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

принципы построения современных операционных систем и особенности их применения;

Уметь:

разрабатывать интерфейсы «человек-ЭВМ» (ПК-3);

разрабатывать компоненты программных комплексов и баз данных, использовать современные инструментальные средства и технологии программирования (ПК-5);

самостоятельно работать с программной документацией на иностранном языке;

работать с современными системами программирования, включая объектно ориентированные;

настраивать конкретные конфигурации операционных систем.

Владеть:

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

владеть технологией разработки параллельных программ, организации взаимодействия параллельных процессов, использования средств синхронизации;

навыками работы с различными операционными системами и их администрирования;

языками процедурного и объектно-ориентированного программирования, навыками разработки и отладки программ на языке Паскаль (Дельфи).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.

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

1 2 3 4 5 6 7 8 Принципы построения Защита лабораторной 8 7 4 -- -- операционных систем работы Многозадачность и алгоритмы Защита лабораторной планирования 16 7 4 -- 4 работы процессов, их техническая реализация Основы программирования в операционной среде с Защита лабораторной 16 7 4 -- 4 оконным интерфейсом, работы управляемым сообщениями Принципы организации оконного интерфейса и Защита лабораторной 16 7 4 -- 4 отображения работы информации Работа с устройствами Защита лабораторной ввода в современных 16 7 4 -- 4 работы ОС Использование сервисных Защита лабораторной возможностей ОС для 16 7 4 -- 4 работы организации диалога с пользователем Использование Защита лабораторной 14 7 2 -- 4 библиотек работы Защита лабораторной Работа с ресурсами 14 7 2 -- 4 работы Организация взаимодействия Защита лабораторной процессов, 26 7 8 -- 8 работы использование средств синхронизации По итогам защит Зачет 2 7 -- -- -- лабораторных работ Экзамен устный 36 7 -- -- -- Итого: 180 36 36 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 7 семестр 1. Принципы построения операционных систем Цели курса, оргвопросы, литература. Назначение ОС. Принципы построения ОС. ОС как многоуровневая виртуальная машина. Понятие процесса, ресурса. Эволюция ОС, тенденции в развитии ОС. Классификация ОС по различным признакам.

2. Многозадачность и алгоритмы планирования процессов, их техническая реализация Задача управления ресурсами в условиях многозадачности. Управление памятью вычислительной системы. Организация взаимодействия между процессами в многозадачной ОС: общая память, разделяемые файлы, трубопроводы. Задача взаимного исключения процессов. Семафоры. Критические секции. Проблема блокировки.

3. Основы программирования в операционной среде с оконным интерфейсом, управляемым сообщениями Окно как средство совместного использования дисплея в многозадачном режиме. История развития Windows. Аппаратная независимость Windows-программ. Файловая система:

длинные имена и FAT32. Архитектура Windows. Шаблон программы для Windows.

Программа вызывает ОС, ОС вызывает программу. Сообщение Windows. Порождение окна.

Понятие класса окна. Понятие callback-процедуры. Оконная процедура. Очередь сообщений.

Варианты посылки сообщений. Пример построения простейшего приложения. Экземпляр (instance) приложения.

4. Принципы организации оконного интерфейса и отображения информации Отображение информации в окнах. Сообщение WM_PAINT. Понятие региона. Перекрытие окон, недействительные регионы. Концепция GDI (графического интерфейса устройства).

Объекты GDI. Понятие контекста устройства. Примитивы GDI. Системы координат.

Основные функции GDI. Битовые образы и метафайлы.

5. Работа с устройствами ввода Клавиатурный ввод. Фокус ввода. Сообщения клавиатуры. Виртуальные коды клавиш.

Состояние клавиатуры. Работа с мышью. Курсоры мыши. Сообщения мыши. Захват мыши.

Таймер. Особенности прохождения сообщений таймера.

6. Использование сервисных возможностей ОС для организации диалога с пользователем Дочерние окна управления: кнопки, списки, редакторы, полосы прокрутки и проч. Примеры использования. Меню Windows. Окна диалога. Акселераторы.

7. Использование библиотек Динамически подключаемые библиотеки (DLL). Использование готовой DLL. Структура DLL. Создание собственной DLL. DLL и разделение памяти. Библиотеки ресурсов.

8. Работа с ресурсами Ресурсы Windows. Использование файлов ресурсов при разработке программ. Управление памятью в Windows. Развитие технологии: сегментированная память, EMS, 16-битовая модель памяти защищенного режима, плоская модель памяти 32-разрядного защищенного режима. Страничная организация виртуальной памяти. Проблема фрагментации. Выделение памяти в Windows 95. Защита памяти приложения. Файловый ввод-вывод. Отображение файлов в память.

9. Организация взаимодействия параллельных процессов, использование средств синхронизации Многозадачность и многопоточность. Корпоративная многозадачность Windows 3.x.

Истинная многозадачность Windows NT. Многозадачность и очередь сообщений.

Организация потоков. Средства синхронизации потоков Windows: семафоры, события, мутексы, критические секции. Связи и обмен данными. Буфер обмена. Концепция динамического обмена данными (DDE). Протокол DDE.

4.2.2. Практические занятия учебным планом не предусмотрены 4.3. Лабораторные работы № 1. Знакомство со средой программирования Дельфи, написание простейшей программы с использованием средств Win32API.

№ 2. Исследование методов реализации параллельного исполнения процедур.

№ 3. Создание оконной программы, обрабатывающей сообщения.

№ 4. Исследование средств и принципов использования GDI для отображения графической информации.

№ 5. Работа с устройствами ввода средствами Win32 API.

№ 6. Использование оконных органов управления.

№ 7. Использование DLL и ресурсов.

№ 8. Многозадачность, многопоточность, обмен данными между процессами.

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 традиционной форме.

Лабораторные работы состоят в самостоятельном написании и отладке программ в среде Дельфи и Турбо Паскаль для ОС Windows и DOS в соответствии с вариантом задания.

Защита лабораторной работы включает обсуждение эффекта используемых программных конструкций и системных вызовов, объяснение наблюдаемых визуальных эффектов, внесение в программу изменений для модификации ее поведения по заданию преподавателя, ответы на теоретические вопросы.

Самостоятельная работа включает освоение теоретического материала и работу с программной документацией при подготовке к лабораторным работам, возможно – предварительную подготовку и отладку программ в соответствии с вариантом задания на ЛР, подготовку к зачету и экзамену.

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

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за экзамен (7 семестр).

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

а) основная литература:

1. Олифер Н.А., Олифер В.Г. Сетевые операционные системы – СПб.: "Питер", 2001 г. – 540 с.

2. Петзолд Ч. Программирование для Windows 95, в 2 томах. – СПб.: "BHV - Санкт Петербург", 1997. – 1098 с.

3. Гольцов А.Г. Электронный сборник лабораторных работ по курсу "Операционные системы" – М.: МЭИ, 2000.

б) дополнительная литература:

1. Иртегов Д. Введение в операционные системы. – СПб.: "BHV-Санкт-Петербург", 2002. – 624 с.

2. Харт Д.М. Системное программирование в среде Win32. Руководство разработчика приложений для системы Windows 2000. – М.: Изд. дом "Вильямс", 2001. – 464 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

msdn.microsoft.com/library б) другие:

Гольцов А.Г. Электронный сборник лабораторных работ по курсу "Операционные системы" – М.: МЭИ, 2000.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для проведения лабораторных работ необходимо наличие дисплейного класса с установленной на компьютерах ОС Windows и системой Дельфи.

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 Гольцов А.Г.

"СОГЛАСОВАНО":

Зав. кафедрой ЭФ к.т.н., профессор Казанцев Ю.А.

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

"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 Профили подготовки:

Вычислительные машины, комплексы, системы и сети Системы автоматизированного проектирования Автоматизированные системы обработки информации и управления Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ПРОГРАММИРОВАНИЕ»



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 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.