«СБОРНИК РАБОЧИХ ПРОГРАММ Профиль бакалавриата: Системы автоматизированного проектирования Содержание Страница Б.1.1 Иностранный язык 2 Б.1.2 История России 17 Б.1.3 Философия 34 Б.1.4 Экономика 43 Б.1.5 Культурология 53 ...»

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, ПКУметь:

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) ;

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

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

Интерфейс и система команд AutoCAD.

Примитивы AutoCAD.

Способы построения двухмерных моделей.

редактирования двухмерных моделей.

Блоки. Команда написания текста.

Трехмерные поверхностные модели.

Базовые поверхностные полигональные сетки.

Построение поверхностных кинематическому Редактирование поверхностных Трехмерные твердотельные модели.

Базовые твердотельные модели. Твердотельные модели, построенные по кинематическому Визуализация твердотельной модели.

Создание чертежа по твердотельной модели.

Нанесение размеров на твердотельную модель.

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 №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:

"СОГЛАСОВАНО":

Зав. кафедрой ИИТ "СОГЛАСОВАНО":

Зав. кафедрой ВМСиС "СОГЛАСОВАНО":

к.т.н., профессор "УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Вычислительной техники

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: Системы автоматизированного проектирования Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

№ дисциплины по учебному плану: АВТИ; Б3. Трудоемкость в зачетных единицах: Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение существующих подходов и программных средств моделирования структур и алгоритмов функционирования элементов, узлов и устройств дискретных систем – (ДС), включая ЭВМ, вычислительные системы и сети, как универсального и наиболее эффективного способа анализа характеристик проектируемого объекта и поиска оптимальных технических решений на этапе его проектирования.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

самостоятельно разрабатывать модели, на основе исследования которых принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);

анализировать результаты моделирования, публично обсуждать, аргументировано вести дискуссию и полемику (ОК-10, ОК-12);

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

принимать и обосновывать конкретные технические решения при разработке вычислительных средств (ПК-6);

использовать информацию о новых информационных технологиях и новых методах и средствах отображения ИТ в моделях (ПК-2).

Задачами дисциплины являются:

изучение основ имитационного моделирования логики работы и временных соотношений в дискретных схемах элементов, узлов и устройств ДС; применение методов имитационного моделирования для анализа и синтеза схем;

изучение принципов разработки структурных и поведенческих программных моделей как на универсальных алгоритмических языках, так и на проблемно-ориентированном языке описания аппаратуры VHDL;

освоение существующих программных, технических и информационных средств имитационного дискретного моделирования на ЭВМ;

приобретение практических навыков моделирования дискретных схем и алгоритмов функционирования элементов, узлов, устройств ДС на иоснове существующих систем моделирования.

научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при последующем конструировании элементов, узлов, устройств ЭВМ и вычислительных

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Системы автоматизированного проектирования" направления 230100Информатика и вычислительная техника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: " Математическая логика и теория алгоритмов" и "Схемотехника".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы, а также программ магистерской подготовки, связанных с разработкой и проектированием современных средств ЭВМ и сетей.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В процессе изучения данной дисциплины студенты приобретают знания методологии моделирования на ЭВM, методов формализации описания и построения имитационных моделей дискретных процессов и технических средств (логических схем элементов, узлов и устройств) ЭВМ, ВС и сетей, получают навыки применения языка VHDL и работы на системах моделирования, встроенных в системы автоматизированного проектирования средств вычислительной техники.

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по методам и средствам моделирования дискретных систем (ОК-11, ОК-13);

принципы и алгоритмы построения моделирующих систем и моделей дискретных устройств (ПК-2);

технологию разработки и исследования моделей на уровне интегральных микросхем и БИС (ПК-5);

методы построения моделей схем дискретных устройств и анализа результатов моделирования применительно к решению задач проектирования (ПК-2).

Уметь:

самостоятельно разбираться в нормативных методиках расчета и применять их для решения поставленной задачи (ОК-5);

осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию и выбирать необходимые методы и средства моделирования систем(ОК-13);

разрабатывать модели типовых схем ДС и умело применять их для включения в качестве компонент проектируемых систем в зависимости от условий, формулируемых заказчиком работы (ПК-4);

обосновывать принимаемые решения, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверке корректности и эффективности разрабатываемых моделей (ПК-6).

Владеть:

владеть методами математического и компьютерного моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-1, ОК-2);

навыками поиска информации по профессиональной тематике (ОК-12);

информацией о потенциальных возможностях и технических характеристиках систем моделирования применяемых при промышленной разработке в САПР дискретной вычислительной технике (ПК-2 );

навыками применения полученной информации при проектировании электронных средств обработки данных (ПК-11).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

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

Задачи и основные Термины и определения Основные принцыпы аппаратуры ДС представления поведенческие – потоковая и процессная, и структурная Средства языка VHDL моделирования комбинационных схем и элементов памяти Особенности описания и моделирования на интегральных микросхем на VHDL Пакеты программ для многоуровневого представления сигналов и моделирования схем с учетом технологии их изготовления 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Задачи и основные концепции моделирования дискретных систем. Термины и определения Этапы проектирования ДС и задачи анализа и синтеза, решаемые методами моделирования на каждом этапе проектирования (структурно-алгоритмическом, функционально-логическом, принципиально-электрическом).

Моделирование - метод анализа и оценки характеристик ДС и систем автоматизированного проектирования. Моделирование как метод исследования и синтеза сложных дискретных систем, сочетание методов моделирования и оптимизации структур и алгоритмов функционирования ДС.

Основные концепции дискретного моделирования. Представление ЭВМ, вычислительных систем и сетей как сложной дискретной системы, уровни детализации структуры и ее компонент, вычислительного процесса, дискретизация времени работы исследуемого объекта. Понятие модельного времени, проблемы выбора масштаба времени в модели, соотношения модельного времени и реального времени работы моделируемой ДС, а также времени работы моделирующей ЭВМ.

Способы моделирования ДС во времени: по интервалам времени и по событиям, достоинства и недостатки этих способов.

Моделирование параллельных процессов на однопроцессорной ЭВМ.

2. Классификация методов и алгоритмов моделирования аппаратных средств ДС Классификация моделей и методов моделирования: физические и математические;

аналитические и имитационные; непрерывные, дискретные и смешанные;

детерминированные и стохастические.

Классификация моделей ДС на уровне элементов, узлов и устройств: булевские, троичные, многозначные; синхронные (методы простой итерации, метод Зейделя) и асинхронные. Их сpавнительный анализ по сложности и по скоpости работы алгоpитма моделирования.

3. Основные принцыпы VHDL как языка описания и моделирования аппаратуры ДС Объекты языка, близкие разработчику аппаратуры: объект проекта, интерфейс, порт, архитектура, сигнал, процесс. Принципы моделирования на языке VHDL.

Понятие сигнала, типы сигналов, операторы параллельного присваивания и бесконечно малая delta-задержка. Принцип событийного моделирования и его реализация в VHDL.

4. Три формы представления архитектуры в VHDL-описаниях: поведенческие – потоковая и Принципы описания схемы на VHDL: описание интерфейса и архитектуры.

Разнообразие форм описания архитектуры: поведенческое (потоковая и процессная форма) и структурное описание с возможностью организации иерархии структур. Достоинства и недостатки этих форм описания аппаратных средств дискретных систем с точки зрения разработчика.

5. Средства языка VHDL для описания и моделирования логических комбинационных схем и Средства имитации и синхронизации параллельных процессов в языке VHDL.

Оператор PROCESS: его назначение, способы активизации и примеры применения.

Понятия инерционной и транспортной задержки времени переключения элементов. Их принципиальное отличие и применение для моделирования реальных логических схем.

Атрибуты сигналов - средства расширения функциональных возможностей моделирования временных соотношений в дискретных схемах. Обоснование необходимости применения атрибутов сигналов при моделировании схем дискретных устройств.

Построение поведенческих и структурных VHDL-программ типовых комбинационных схем: сумматоров, мультиплексоров, дешифраторов, преобразователей кодов, и триггеров:

асинхронных и синхронных RS- и D-триггеров, двухкаскадных триггеров на примере MSтриггеров, JK – и Т –триггеров.

6. Особенности описания и моделирования на уровне регистров и интегральных микросхем Построение поведенческих и структурных VHDL-программ типовых схем хранения и преобразования кодов данных: регистров, счетчиков двоичных, реверсивных и по произвольному основанию.

Особенности описание шины (адреса, данных) в языке VHDL.

Возможности сокращения описания регулярных структур в языке VHDL.

Средства языка VHDL для автоматизации контроля согласованности временных соотношений (предустановки, удержания входных сигналов и выполнения требований удержания сигналов заданной длительности) и контроля запрещенных ситуаций в логических схемах и схемах памяти применением параллельных операторов утверждения.

Построение моделей схем с общей шиной с использованием функций разрешения 7. Пакеты программ для многоуровневого представления сигналов и моделирования схем с Многоуровневое представление сигналов в моделях дискретных схем как способ повышения адекватности отображения в моделях свойств и характеристик реальных сигналов и как способ повышения функциональных возможностей систем моделирования в решении задач проектирования дискретных систем.

Понятие и назначение пакета, структура пакета в языке VHDL. Изучение и практическое освоение пакетов, встроенных в системах моделирования: F_LOG, SYS, PAKET _4 –пакет для моделирования интегральных микросхем регистров и МС оперативной и постоянной памяти, пакетs STANDARD, TEXTIO, STD_LOGIC.

4.2.2. Практические занятия: «Практические занятия учебным планом не предусмотрены».) 4.3. Лабораторные работы № 1. Изучение принципов построения программ поведенческих моделей (потоковой и процессной форм) на языке VHDL.

№ 2. Изучение принципов построения программ моделей структурной формы на языке VHDL. Изучение понятий атрибутов сигналов.

.№ 3. Изучение принципов моделирования элементов памяти и цифровых узлов с памятью на языке VHDL. Изучение операторов параллельного утверждения и операторов контроля временных характеристик сигналов и их соотношений.

№ 4. Организация модельного эксперимента средствами языка VHDL.

№ 5. Моделирование цифровых узлов с использованием пакетов многозначной логики.

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 традиционной форме лекций.

Лабораторные занятия проводятся в компьютерном классе и состоят в разработке и исследовании программных моделей (компьютерные симуляции) процессов функционирования схем дискретных устройств с последующим разбором конкретных ситуаций, возникающих при имитации реальных схем.

Самостоятельная работа включает: подготовку к лекционным занятиям, к тестам, контрольным работам, подготовку и оформление рефератов и презентации к защите рефератов, подготовку к экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов (три этапа тестирования знаний с последовательным повышением сложности), контрольная работа, устный опрос, презентация реферата.

Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.

Оценка зачета определяется как соотношение весовых коэффициентов различных видов текущего контроля, рассчитывается из условия: 0,3 (среднеарифметическая оценка за контрольные и тесты) + 0,3 оценка за реферат + 0,4 оценка за выполнение лабораторных работ.

В приложение к диплому вносится оценка за экзамен.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

Дорошенко А.Н., Солодовников А.Ю. Моделирование схем дискретных устройств на 17.

языке VHDL. Учебное пособие.- М.: Издательский дом МЭИ, 2010.- 40 с.

Поляков А.К. Языки VHDL и VERILOG в проектировании цифровой аппаратуры. М.:

18.

изд. СОЛОН-ПРЕСС, 2009. – 320 с.

19. Суворова Е.А., Шейнин Ю.Е. Проектирование цифровых систем на VHDL. – СПб.: БХВПетербург, 2003. – 576 с.

20. Дорошенко А.Н. Моделирование схем дискретных устройств на языке VHDL.

Лабораторные работы №1-5. Метод. Пособие. – М.: Изд-во МЭИ, 1999. – 12 с.

б) дополнительная литература:

1. Яицков А.С. VHDL – язык описания аппаратных средств. Учебное пособие. М.: Изд-во МАТИ-РГТУ «ЛАТМЭС», 1998, 119 с.

2. Дорошенко А.Н., Солодовников А.Ю. Применение пакета прикладных программ ALDEC ACTIVE_HDL 5.1 для моделирования схем цифровых устройств на языке VHDL.

Методическое пособие.- М.: Издательский дом МЭИ, 2010.- 32 с.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие компьютерного класса, снабженного программными средствами моделирования на языке VHDL.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 230100 «Инфороматика и вычислительная техника» и профилю «Системы автоматизированного проектирования».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"СОГЛАСОВАНО":

Зав. кафедрой вычислительной техники

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 “Вычислительноизмерительные 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”

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

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 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.

Основные понятия Математический аппарат исследования систем автоматического Matlab.Система Нелинейные системы Дискретные системы 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 микроЭВМ 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:

“УТВЕРЖДАЮ” Зав.кафедрой Управления и информатики “СОГЛАСОВАНО” Директор АВТИ

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: “Системы автоматизированного проектирования” Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ"

Трудоемкость в зачетных единицах: Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является формирование у студентов фундаментальных знаний и навыков, позволяющих им применять микропроцессоры и микроконтроллеры, понимая принципы их работы, а также проектировать и налаживать системы на основе этих узлов.

Студент должен овладеть подходами к разработке программ в кодах рассматриваемого микропроцессора и проверке правильности их выполнения как с использованием моделирования в соответствующих САПР, так и в ходе экспериментальной работы.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

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

применять методы моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

разрабатывать интерфейсы «человек – электронно-вычислительная машина» (ПК-3);

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

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с различными микропроцессорами и микроконтроллерами, а также с принципами составления программ в их кодах;

научить обучающихся применять методы моделирования для проверки разработанных программ в кодах микропроцессора, а также использовать методы экспериментальной проверки результатов на лабораторных стендах.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Системы автоматизированного проектирования" направления 230100 Информатика и вычислительная техника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: Электротехника, электроника, схемотехника, программирование, ЭВМ и периферийные устройства, функциональные узлы и процессоры.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

принципы работы, параметры и характеристики различных микропроцессоров и микроконтроллеров;

источники научно-технической информации (журналы, сайты Интернет) по микропроцессорным системам.

Уметь:

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

применять методы моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

разрабатывать интерфейсы «человек – электронно-вычислительная машина» (ПК-3);

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).

Владеть:

навыками дискуссии по профессиональной тематике;

терминологией в области микропроцессорных систем;

информацией о технических параметрах различных микропроцессоров;

навыками применения полученной информации при разработке программ в кодах рассматриваемого микропроцессора.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 8 зачетных единиц, 288 часов.

Система команд микропроцессора Принципы работы микропроцессора Организация памяти микроконтроллеров семейства Tiny семейства Tiny Программирование тактирования Сброс и режимы энергопотребления МК семейства Tiny 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции Классификация цифровых микросхем: жесткая логика, ПЛИС, микропроцессоры. Деление микропроцессоров на универсальные МП, микроконтроллеры и сигнальные процессоры.

Задачи, решаемые каждым из классов, достоинства и недостатки. Классификация Флинна.

CISC-, RISC-процессоры.

Структурная схема МП КР580ИК80 (Intel i8080). Аккумулятор, регистры общего назначения, АЛУ, шины адреса и данных. Структура РОН, регистровые пары. Работа со стеком. Регистр признаков.

Виды адресации: прямая, косвенная, непосредственная. Команды пересылки данных.

Команды обработки данных. Команды управления. Примеры программ для процессора КР580ИК80.

Сигналы устройства управления. Синхронизация действий МП: командные циклы, машинные циклы и микротакты. Слово состояния. Типовые циклы обращения к магистрали.

Временные диаграммы циклов чтения и записи. Работа микропроцессора в режиме прерываний. Циклы останова и перезапуска, их временные диаграммы.

Эволюция микропроцессоров на примере МП фирмы Intel. Расширение РОН, аппаратная многозадачность, сегментная и страничная адресация. Суперскалярная архитектура, кэш, предсказания переходов. Мультимедийные наборы команд, динамическое выполнение команд, гиперконвейерная технология (достоинства и недостатки).

Обзор современных микроконтроллеров. История развития микроконтроллеров с ядром AVR фирмы Atmel. Семейства микроконтроллеров с ядром AVR. Архитектура ядра AVR семейства Tiny. Модели микроконтроллеров семейства Tiny 2. Организация памяти микроконтроллеров семейства Tiny Гарвардская архитектура: память программ и память данных. Три области памяти данных.

Карта памяти МК AVR семейства Tiny. Память данных: статическое ОЗУ, регистры общего назначения, регистры ввода/вывода. Регистр состояния. Способы адресации памяти данных.

Энергонезависимая память данных (EEPROM): адресация, чтение и запись данных. Память программ. Таблица векторов прерываний.

Порты ввода/вывода. Регистры PORTx, PINx, DRRx. Примеры работы с портами ввода/вывода. Работа микроконтроллера с ядром AVR в режиме прерываний. Таймеры:

назначение, описание, принципы работы. Прерывания от таймеров. Сторожевой таймер.

Аналоговый компаратор. Встроенный АЦП.

4. Программирование микроконтроллеров с ядром AVR, режимы тактирования Режимы программирования микроконтроллеров. Операции, выполняемые при программировании. Конфигурационные ячейки (Fuse Bits). Ячейки защиты (Lock Bits).

Идентификатор (сигнатура), калибровочная ячейка. Режимы тактирования МК семейства Tiny: внутренняя или внешняя RC-цепочка, кварцевый или керамический резонатор, внешний сигнал синхронизации.

5. Сброс и режимы энергопотребления МК семейства Tiny События, вызывающие сброс микроконтроллера. Сброс по включению питания, аппаратный сброс, сброс от сторожевого таймера, сброс при снижении напряжения питания. Управление схемой сброса. Режимы пониженного энергопотребления.

Карта памяти микроконтроллеров семейства Mega. Область загрузчика, дополнительные регистры ввода/вывода. Интерфейсы SPI и TWI. Стандарт JTAG, внутрисхемная отладка.

4.2.2. Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы № 1. Изучение отладочного устройства.

№ 2. Изучение выполнения команд пересылки данных, арифметических и логических операций микропроцессора КР580ИК80.

№ 3. Программирование и отладка простейших программ в кодах микропроцессора КР580ИК80.

№ 4. Изучение принципов модульного программирования микропроцессорных систем.

№ 1. Изучение лабораторного стенда на базе микроконтроллера AtTiny26L.

№ 2. Реализация на базе МК AtTiny26L универсального приемопередатчика, работающего с ПК по интерфейсу RS232.

№ 3. Прерывания от таймеров.

4.4. Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект: Программно-аппаратный комплекс на базе микроконтроллера AtTiny26L для выполнения простейших арифметических и логических операций с использованием интерфейса RS232.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме традиционных лекций.

Лабораторные занятия предусматривают практическую работу по освоению ассемблера микропроцессора КР580ИК80 и микроконтроллера AtTiny26L.

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

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются лабораторные работы, защита курсового проекта.

Аттестация по дисциплине – в 6 семестре дифференцируемый зачет, в 7 семестре экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 7 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

21. Щелкунов Н.Н., Дианов А.П. Микропроцессорные средства и системы. – М.: Радио и связь, 1989.

22. Поляков А.К., Синюхина Л.А. Лабораторные работы № 1, 2, 3, 4 по курсу “Микропроцессоры и микро-ЭВМ”. Отладочные устройства “Электроника-580” и “Электроника KI-20”. – М.: МЭИ, 1986.

23. Сизов В.П. Базовые модули микропроцессорного комплекта КР-580. – М.: Изд-во МЭИ, 1994.

24. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейст Tiny и Mega фирмы Atmel. – М.:

Издательский дом “Додэка-XXI”, 2005.

б) дополнительная литература:

1. Техническая документация на микроконтроллеры фирмы Atmel, сайт www.atmel.com.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

САПР AVRStudio, www.atmel.com б) другие:

отсутствуют.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Отладочное устройство «Электроника-580», стенд «МК AtTiny26L» кафедры ВТ, компьютерный класс, аппаратно-программный комплекс «САПР AVR Studio».

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

и профилю «Системы автоматизированного проектирования».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Вычислительной техники

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Направление подготовки: 230100 Информатика и вычислительная техника Профиль подготовки: Системы автоматизированного проектирования Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«Лингвистическое и программное обеспечение САПР»

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных единицах:

Лекции Лабораторные работы Расчетные задания, рефераты не предусмотрены Экзамены

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является: изучение базовых принципов организации и назначения лингвистического и программного обеспечения САПР и его основной компоненты языка СИ ++, предназначенного для разработки программного обеспечения САПР.

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);

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

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

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

разрабатывать компоненты программных комплексов на основе структурной и объектно-ориентированной технологии разработки программных систем (ПК-5);

использовать современные инструментарии и технологии для разработки программного обеспечения (ПК-5);

Задачами дисциплины являются:

научить использованию технологий структурного и объектно-ориентированного программирования для разработки программ САПР ознакомить с методами конструирования абстрактных типов данных на основе классов.

дать представление об инструментальных средствах разработки программного обеспечения и принципах разработки приложений.

ознакомить с основами разработки трансляторов

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилям «Системы автоматизированного проектирования» направления 230100 «Информатика и вычислительная техника».

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

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин: « Графическое программирование», «Графические системы», «Автоматизация конструкторского и технологического проектирования », «Операционные системы», а также программ магистерской подготовки по данному направлению.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

методику структурного и объектно-ориентированного программирования (ПК-5) методы разработки системного и прикладного программного обеспечения (ОК-10, ПК-5).

Язык разработки программного обеспечения Си++.(ПК-5) Технологию создания классов в ООП..(ОК-10,ПК-5).

Уметь:

разрабатывать, тестировать, и использовать программные средства вычислительных устройств и информационных систем (ОК-12, ПК-6);

работать с современными системами программирования, включая объектноориентированные (ПК-5, ПК-6);

создавать абстрактные типы данных (ПК-6).

Разрабатывать программную документацию.(ОК -11) Владеть:

объектно-ориентированными методами разработки программ для конкретного класса задач (ОК-1, ПК-2, ПК-6);

навыками работы с различными программными средами (ОК-12, ПК-2);

методами и средствами оформления и разработки технической документации (ОК-11).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 7 зачетных единиц, 252 часа.

Технологии разработки программного. Языки разработки Конструирование Типовые структуры Объектноориентированная программного Принципы построения создания трансляторов 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Технологии разработки прикладного программного обеспечения Принципы построения и методы разработки прикладного программного обеспечения САПР, архитектуры современных ЭВМ и ВС. Технологии разработки программного обеспечения:

структурная, объектно-ориентированная.

. 2. Языки разработки программного обеспечения, основные понятия Си++ Характеристика языков разработки программного обеспечения (процедурные, объектноориентированные, языки визуального программирования). Язык программирования Си++.

Типы данных, приоритет операций, основные операторы.. Организация ветвлений. Виды циклов и операторы цикла.. Массивы. Обработка символьных данных. Работа со строками.

Библиотечные функции для работы со строками. Статические массивы. Функции, определение и описание функций, понятие и использование прототипов. Формальные и фактические параметры, передача параметров в функцию. Использование указателей, операции над указателями, массивы указателей и указатели на массив, указатель на функцию. Примеры методов программной обработки данных итерационные и рекурсивные, методы сортировки, поиска и упорядочения данных.. Основные понятия: файл, каталог, том (внешнее запоминающее устройство), внешнее устройство.. Текстовые и двоичные файлы.

Работа с файлами.

Структуры. Объявление шаблона, описание переменных типа структура, обращение к полям, массивы структур, использование структур в качестве аргументов функции Указатели на структуру, использование указателей в качестве аргументов функции.

Вложенные структуры. Объявление битовых полей как элементов структур, операции над битовыми полями. Пример использования битовых полей для компактного хранения данных.

Объединения (по схеме структур)..

Типовые структуры абстрактных типов данных и использование в задачах САПР: массив, стек, деревья, списки, очереди, графы. Программирование математических структур (граф, матрица).

5.Объектно-ориентированная технология разработки программного обеспечения Объектно-ориентированная технология разработки программного обеспечения.

Инкапсуляция. Структура как пример класса. Синтаксис класса. Описание методов вне класса. Конструкторы и деструкторы. Простые и вложенные классы. Примеры класса матриц, класса векторов, класс однонаправленный список, класс строка.. Дружественные функции., дружественные классы. Наследование. Иерархия классов. Базовые и производные классы. Множественное наследование. Виртуальные классы Полиморфизм. Перегрузка функций и операций. Виртуальные функции, абстрактный базовый класс.. Параметризация типов данных в классах и функциях, шаблоны функций и классов.

Основные этапы разработки больших программных систем. Проектирование Определение требований и спецификации системы. Инструментальные средства разработки программного обеспечения. Стиль оформления разработанных алгоритмов и программ..

Примеры.

7 Принципы построения языков.Базовые методы трансляции и этапы создания Принципы построения языков программирования и входных языков систем автоматизированного проектирования как базы лингвистического обеспечения.

Сравнительный анализ широко используемых языков программирования высокого уровня.

процедурные и непроцедурные языки проектирования. Языковые процессоры. Формальные грамматики. Сравнительные характеристики контекстно-свободных и контекстно-зависимых грамматик. Базовые методы трансляции и этапы создания трансляторов языков программирования и входных языков. Лексический анализ. Структуры деревьев трансляции.

Алгоритмы грамматического разбора.

4.2.2. Практические занятия Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы №1. Структурное программирование, использование базовых операторов, работа с битовыми операциями.

№2. Динамические массивы, работа с указателями.

№3. Обработка строк.

№4. Абстрактные типы данных на примере структур, работа с файлами.

№5.Создание классов №6 Класс вектор, обработка данных на основе заданного класса.

№7.Класс матрица, обработка данных на основе заданного класса.

№8.Дружественные функции.

№9 Перегрузка функций.

№10 Наследование. Разработка иерархии классов.

№11 Полиморфизм. Шаблоны функций.

№12 Полиморфизм Шаблоны классов.

№13.Перегрузка операций №14 Объектно- ориентированный ввод-вывод 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 фрагментов программ, с использованием основных разделов конспекта лекций в электронном виде.

Самостоятельная работа включает подготовку к лекционным и лабораторным занятиям, контрольным работам, углубленное изучение с помощью раздаточного материала и рекомендованной литературы, 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 и защиты лабораторных работ.

В приложение к диплому вносится оценка экзамена за 4 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Павловская Т.А. С/С++: Программирование на языке высокого уровня. Серия «Учебник для вузов». СПб, Питер - принт ООО, 2005 г., 460 с.

2. Подбельский В.В. Язык Си++: Учебное пособие. Финансы и статистика, 2005 г., 3. Страуструп Б. Язык программирования C++: Специальное издание. Издательство б) дополнительная литература:

1. Б.И.Березин, С.Б.Березин. Начальный курс С и С++. М, Диалог-МИФИ, 2001 и позже (стереотипные издания).

2. Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных. М. Мир. 1986.

3. Голуб А. С и С++. Правила программирования. М. Бином. 1996.

7.2 Электронные образовательные ресурсы:. URL:

а)http://www.ict.edu.ru/lib/index.php?id_res= Наименование: Основы программирования на языке Си++. Часть IV. Программирование для Microsoft Windows с использованием Visual C++ и библиотеки классов MFC2.

Б)URL: http://www.ict.edu.ru/lib/index.php?id_res= Наименование: Основы программирования на языке Си++. Часть III. Объектно-ориентированное программирование на языке Си++

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

В качестве средств материально-технического обеспечения дисциплины используется компьютерный класс кафедры Вычислительной техники, оснащенный IBM-совместимыми ПЭВМ и рабочими станциями различной архитектуры, функционирующими в единой ЛВС и компьютерные классы Вычислительного центра МЭИ.

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

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

«УТВЕРЖДАЮ»:

Зав. кафедрой ВТ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (АВТИ)

_ Направление подготовки: 230100 Информатика и вычислительная техника Профиль подготовки: Системы автоматизированного проектирования Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ГРАФИЧЕСКОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ"

№ дисциплины по учебному плану: АВТ; Б.3.17.3. Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является: изучение аппаратных и программных средств для построения, сохранения и вывода двумерных и трехмерных изображений. 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);

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

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

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

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

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

Задачами дисциплины являются:

дать представление об инструментариях и принципах разработки приложений;

научить принимать эффективные решения при выборе инструментальных средств для конкретной операционной системы и класса решаемых задач;

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной, по выбору части профессионального цикла Б. основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю «Системы автоматизированного проектирования» направления 230100 «Информатика и вычислительная техника».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Информатика», «Лингвистическое и программное обеспечение САПР».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин:

«Моделирование», «Графические системы», а также программ магистерской подготовки по данному направлению.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

методы разработки системного и прикладного программного обеспечения (ОК-10, ПК-5);

методологию решения задач оптимального выбора вычислительной платформы для конкретного класса задач (ПК-2, ПК-6).

Уметь:

инсталлировать, тестировать, испытывать и использовать программно-аппаратные средства вычислительных устройств и информационных систем (ОК-12, ПК-6);

настраивать конкретные конфигурации операционных систем (ПК-2);

работать с современными системами программирования, включая объектноориентированные (ПК-5, ПК-6).

Владеть:

методами поиска и принятия решений по выбору оптимальной вычислительной платформы для конкретного класса задач (ОК-1, ПК-2, ПК-6);

методами и средствами оформления и разработки технической документации (ОК-11).

4.СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

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

Введение в графическое программирование.

и программные средства.

Классификация видеоадаптеров и дисплеев.

Архитектура видеоадапЗащита лабораторной мы обмена данными между процессором и видеобуфером.

Классификация графических форматов. АлгоКонтрольная работа мации при сохранении изображений.

Структура и функции использование контекста отображения.

Системы отображения.

Платформенно-независимые графические построения двумерных изображений.

туры, освещение, материалы.

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Введение в графическое программирование. Основные аппаратные и программные Введение в графическое программирование. Понятие компьютерной графики, основные технические средства машинной графики, программные средства (специальные языки, надстройки в языках высокого уровня, аппаратно-независимые графические интерфейсы). Принципы работы устройств отображения информации. Методика программного управления работой основных устройств ввода и вывода информации в графическом режиме.

2. Архитектура видеоадаптеров. Основные режимы обмена данными между процессором и Видеоадаптер и методы его прямого программирования. Архитектура видеосистемы, классификация видеоадаптеров и дисплеев. Основной состав блоков видеоадаптера.

Основные режимы обмена данными между процессором и видеобуфером. Методы прямого программирования блоков видеоадаптера для получения специальных эффектов Классификация графических форматов. Алгоритмы сжатия информации при сохранении изображений.

Форматы файлов для хранения графических изображений (PCX, TIFF, GIF, DIB, PIC, JPEG, WMF). Формы сохранения изображения (битовые карты, дисплейные списки, метафайлы). Структура файлов, сохранение и восстановление палитры, методы сжатия.

Основные преимущества, недостатки и области целесообразного использования.

4. Структура и функции графического интерфейса операционной системы Windows.

Понятие контекста отображения. Атрибуты контекста по умолчанию. Метрические и растровые системы. Моделирование логической системы координат для вывода изображений.

5. Системы отображения. Моделирование палитры, создание логических шрифтов.

Формирование областей для вывода изображений. Механизмы использования палитры.

Создание пользовательских палитр и их реализация. Классификация шрифтов.

Моделирование логических шрифтов. Параметры качества созданных шрифтов.

6. Платформенно-независимые графические библиотеки. Принципы построения двумерных Назначение и принципы построения интерфейса DirectX и графической библиотеки OpenGL.

Формирование среды вывода изображений. Принцип использования двойной буферизации.

Основные инструменты и графические примитивы для построения двухмерных изображений. Масштабирование и вращение объектов.

7. Построение трехмерных изображений: задание перспективы, текстуры, освещение, Трехмерная графика и анимация. Моделирование сцены — выбор объектов, источников света, определение местоположения наблюдателя. Выбор материалов объектов и фона.

Текстуры. Вращение и движение объектов. Моделирование визуальных эффектов.

4.2.2. Практические занятия учебным планом не предусмотрены 4.3. Лабораторные работы №1. Изучение методики программирования устройств ввода и вывода графической информации.

№2. Графические форматы.

№3. Изучение методики моделирования графических объектов при работе в операционной среде Windows.

№4.Трехмерная графика и анимация.

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, в ряде случаев, презентаций.

Самостоятельная работа включает подготовку к опросам, контрольным работам и защитам лабораторных работ, а также подготовку к 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, защиты лабораторных работ.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как среднее арифметическое оценок за контрольные работы, защиты лабораторных работ и устного опроса на зачете.

В приложение к диплому вносится оценка за 5 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Краснов М. В. OpenGl. Графика в проектах Delphi. - СПб.: БХВ - Санкт-Петербург, 2. Тихомиров Ю. Программирование трехмерной графики.- СПб.: БХВ - СанктПетербург, 2000. - 256 с.

3. Краснов М.В. DirectX. Графика в проектах Delphi. - СПб.: БХВ - Санкт-Петербург, 4. Андреева И.Н. Особенности построения графических изображений в среде Windows: Методическое пособие по курсу "Основы графического программирования". М.: Издательство МЭИ, 2001. - 28 с.

б) дополнительная литература:

Шикин В.В. Компьютерная графика. -Диалог МИФИ, 2003.- 180 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Windows XP; Borland Developer Studio 2006.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

В качестве средств материально-технического обеспечения дисциплины используется компьютерный класс кафедры Вычислительной техники, оснащенный IBM-совместимыми ПЭВМ и рабочими станциями, 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 профилю «Системы автоматизированного проектирования».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛА:

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой Вычислительной техники

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

_ Направление подготовки: 230100 Информатика и вычислительная техника Профиль подготовки: Системы автоматизированного проектирования Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ "

№ дисциплины по учебному плану: АВТИ; Б.3.17.3. Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего) Экзамены Курсовые проекты (работы)

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Основные понятия исследования операций и системного анализа; методологические основы теории принятия решений; задачи выбора решений, отношения; функции выбора, функции полезности, критерии; детерминированные, стохастические задачи, задачи в условиях неопределенности; задачи скалярной оптимизации, линейные, нелинейные, дискретные, многокритериальные задачи; схемы компромиссов, динамические задачи, марковские модели принятия решений; принятие решений в условиях 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);

способен находить организационно - управленческие решения в нестандартных ситуациях и готов нести за них ответственность (ОК-4);

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

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

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

Задачами дисциплины являются Ознакомить учащихся с закономерностями выбора путей решения разного рода задач а также - со способами поиска наиболее выгодных из возможных решений.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части дисциплин по выбору основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю«Системы автоматизированного проектирования » направления 230100 Информатика и вычислительная техника Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: вычислительная математика,исследование операций, дискретная математика, экономика Знания, полученные по освоению дисциплины, являются предшествующими для выполнения бакалаврской выпускной квалификационной работы

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

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

способен находить организационно - управленческие решения в нестандартных ситуациях и готов нести за них ответственность (ОК-4);

Уметь:

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

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

разрабатывать модели компонентов информационных систем, включая модели баз данных (ПК-4);

Владеть:

имеет навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12) способен анализировать социально-значимые проблемы и процессы(ОК-9);

владеет возможностью использования основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

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

Раздел дисциплины.

Методологические принятия решений сводимые к линейной математической форме Детерминированные и стохастические задачи Сетевая модель управления проектом как задача сетевого Вычислительнопоисковые процедуры математического программирования 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1 Методологические основы теории принятия решений Основные понятия исследования операций и системного анализа. Формальное описание систем. Задачи выбора решений, отношения. Оперирующая сторона, операция, как целенаправленное действие, исследователь операций. Критерии выбора решений. Функции полезности.

2. Основные этапы исследования Основные этапы исследования: построение математической модели процесса, формализация операции как оптимизационной задачи, решение оптимизационной задачи.

Понятие цели, стратегий ее достижения, ограничений, критерия эффективности и алгоритма реализации оптимальной стратегии. Примеры, демонстрирующие основные классы задач исследования операций.

3. Типовые задачи, сводимые к линейной математической форме (модели).

Задача распределения ограниченных ресурсов с использованием целевой функции для нахождения наилучшего решения при изменении ресурсов по различным видам производственной деятельности. Задача оптимального распределения информационных потоков и сведение ее к задаче составления смесей. Исследование решений при изменении параметров целевой функции (определение границ изменения параметров, а также поиск решения в заданных границах такого изменения). Задача оптимального использования вычислительного и периферийного оборудования. Задача о загрузке баз данных и пр. Анализ математических моделей со скалярной целевой функцией на чувствительность: изменение ресурсов, коэффициентов функции выбора или цели, удельных расходов ингредиентов.

Методы анализа: графический (для задач низкой размерности) и аналитический — по заключительной симплекс-таблице (для задач произвольной размерности).

4. Задачи специальности, которые могут быть сведены к математической модели Задачи специальности, которые могут быть сведены к математической модели транспортного типа и ее модификациям: сбалансированная и несбалансированная форма, модель с промежуточными пунктами. Задачи по критерию стоимости и по критерию времени. Методы нахождения начального базиса: диагонального элемента, минимальной стоимости, двойного предпочтения. Решение подобных задач методом потенциалов и распределительным методом.

Условия неопределенности в детерминированных моделях. Критерии оптимальности: частный аддитивный,, мультипликативный, вероятностный, максиминный. Задачи синтеза дискретных систем. Программные модели. Классификация моделей и требования к ним. Методы и алгоритмы анализа Методы решения систем конечных уравнений (итерационные методы решения, анализ чувствительности и пр.). Особенности моделей функциональных систем.

Методы и модели, используемые в системах (экспертные оценки, многокритериальные задачи, игровые модели). Исходная постановка задачи, формализация и построение математической модели. Классификация и характеристики экстремальных задач: одно- и многопараметрические, статические и динамические, дискретные, многокритериальные, и др.

6. Сетевая модель управления проектом как задача сетевого анализа Правила ее построения. Этапы сетевого планирования и управления. Расчет сетевой модели:

определение критического пути, расчет полного и свободного резервов. Построение сетевого графика выполнения проекта с учетом ограничения ресурсов. Нахождение резервов времени некритических операций, минимизация дополнительных средств, обеспечивающих завершение проекта в заданный срок, перераспределение ресурсов с целью минимизации времени выполнения хозяйственного задания.

7. Вычислительно-поисковые процедуры математического программирования Условия выбора вычислительной схемы. Основные сведения из теории сложности задач выбора.

Задачи полного перебора. Методы решения задач целочисленного программирования. Примеры дискретных задач и вопросы эффективности алгоритмов. Примеры эвристических методов оптимизации. Динамическое программирование. Принцип оптимальности. Связь задач оптимизации с задачами структурного синтеза.. Интервалы неопределенности и их использование для принятия решения в условиях неопределенности 4.2.2. Практические занятия Анализ многомерной оптимизационной модели на чувствительность по симплекстаблицам.

Определение максимального изменения ресурсов и коэффициентов стоимости по заключительной симплекс-таблице.

Нахождение начального базиса математической модели транспортного типа.

Метод потенциалов в несбалансированной задаче.

Составление сетевой модели.

Задача параметрического программирования.

Задача целочисленного линейного программирования. Метод ветвей и границ.

Построение сетевого графика выполнения проекта с с учетом ограниченных ресурсов. Перераспределение ресурсов между операциями.

предусмотрены».

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 презентаций Практические занятия проводятся по стандартной форме, включая использование компьютерных технологий.

Самостоятельная работа включает: подготовку к лекционным занятиям, к тестам, контрольным работам, выполнение домашних заданий, подготовку и оформление рефератов,, подготовку к зачету,

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, презентация реферата устный опрос, Аттестация по дисциплине – дифференцируемый зачет.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как : 0,4 (среднеарифметическая оценка за контрольные и тесты) 0,3 оценка за реферат + 0,5 оценка на зачете ) В приложение к диплому вносится оценка, за 5 семестр)

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Юдин Д. Б. Вычислительные методы теории принятия решений. М.: Наука, 1989.

319 с.для вузов. М.: Энергия, 1989. 584 с.

2. Мушик Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений. М.:, Мир, 1990.

1. Кузин Л.Т. Основы кибернетики: В 2-х т. Т. 2. Основы кибернетических моделей.

Учеб. Пособие для вузов. М.: Энергия, 1989. 584 с.

2. Mzhelsky B.I., Mzhelskaya E.B. Classical Optimization Theory./Training Appliance.

М., MPEI, Automatics and Computer Science Faculty, 2000. 88 p.

3. Мжельский Б.И., Мжельская В.А. Введение в теорию оптимизации. М.: Изд-во Орлов А. И. Теория принятия решений: учебник. — М.: Экзамен, 2006. — 573 с.

ISBN 5-472-01393- Дополнительная 1. Таха Х. Введение в исследование операций: В 2-х книгах, Кн. 2. Пер. с англ. М.:

2. Автоматизация проектирования аналого-цифровых устройств. /Э.И. Гитис, Б.Л.

Собкин и др.; Под ред. Э.И. Гитиса. М.: Энергоатомиздат, 1987. 184 с.

3. Налимов В.В., Чернов Н.А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965. 373 с.

4.Gupta P., Mohan M. Problems in operations research. L- D /McGraw-hill, 2000, 7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

. http://risktheory.ru/ б) другие:

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 Направление подготовки: 654600 « Информатика и вычислительная техника » и Профилю подготовки:230100 « Системы автоматизированного проектирования»

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛА:

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой вычислительной техники

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (АВТИ)

_ Направление подготовки: 230100 Информатика и вычислительная техника Профиль подготовки: Системы автоматизированного проектирования Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

" ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЗЛЫ И ПРОЦЕССОРЫ "

№ дисциплины по учебному плану: АВТИ; Б.3.18. Трудоемкость в зачетных единицах: Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является формирование у студентов фундаментальных знаний и навыков, позволяющих им проектировать, тестировать, налаживать, грамотно применять и ремонтировать вычислительные узлы и устройства, а также схемы цифровой автоматики.

Студент должен овладеть подходами к проектированию вычислительных средств и цифровых схем как "вручную", так и с помощью соответствующих САПР.

Задачами дисциплины являются изучение способов и приемов построения логических и функциональных схем современной цифровой аппаратуры во всем диапазоне ее логической сложности — от произвольных простейших логических схем и типовых функциональных узлов до высокопроизводительных блоков с конвейерной структурой, реализующих сложные специальные функции, задачи управления и контроля.

В дисциплине изучаются способы построения и функционирование цифровой аппаратуры как на типовой элементной базе, так и на современных программируемых БИС.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Системы автоматизированного проектирования" направления 230100 Информатика и вычислительная техника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: Электротехника, электроника, схемотехника, программирование.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин "Автоматизация проектирования цифровых устройств" и "Микропроцессорные системы”.

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 разработке функциональных узлов и процессоров;

технологию разработки функциональных узлов и процессоров;

принципы построения, параметры и характеристики цифровых элементов ЭВМ;

элементную базу, применяемую при разработке функциональных узлов и процессоров;

Уметь:

ставить и решать схемотехнические задачи, связанные с выбором системы элементов при заданных требованиях к параметрам (временным, мощностным, габаритным, надёжностным);

разрабатывать интерфейсы «человек – электронно-вычислительная машина» (ПК-3);

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).

Владеть:

навыками дискуссии по профессиональной тематике;

терминологией в области функциональных узлов и процессоров;

навыками поиска информации об элементной базе, применяемой при разработке функциональных узлов и процессоров;

методами выбора элементной базы для построения различных архитектур вычислительных средств;

навыками применения полученной информации при разработке функциональных узлов и процессоров.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

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

Программируемые интегральные логические схемы Гонки сигналов и синхронизация работы цифровых узлов Элементы управления, тактирования Интерфейсы цифровых процессоров 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Технологический базис для создания функциональных узлов Особенности синтеза функциональных узлов на элементах различных технологических базисов: ТТЛ, ТТЛШ, КМДП. Параметры элементов: мощность, задержка, время предустановки и удержания, длительность фронтов, частота и длительность сигнала, помехоустойчивость. Особенности мощностных характеристик логических элементов при работе на высоких частотах. Особенности современных семейств логических элементов.

Показатели качества логической схемы и способы их оценки. Разработка конкурентоспособных схем как основной принцип проектирования.

2. Программируемые логические интегральные схемы.

Классификация, физическая структура ПЛИС типа PAL. Реализация логических функций И, ИЛИ на МОП-транзисторах с плавающим затвором.

Структура и параметры ПЛИС, используемой в лабораторных работах. Глобальные сигналы, примитивы триггеров, реализация других типов триггеров, защёлки.

Счетчики. Варианты схем переноса счетчиков в ПЛИС. Аппаратная реализация реверсивных счетчиков и счетчиков по произвольному основанию. Типовые варианты входов и выходов счетчиков, используемых в библиотеках САПР. Проектирование узлов на базе счетчиков. Регистровые блоки. Варианты схемной реализации буферов LIFO и FIFO.

Построение счётчиков на ПЛИС. Временная модель ПЛИС типа PAL, расчёт быстродействия счётчика.

Полиномиальные счетчики и принципы их проектирования. Аппаратная реализация генераторов псевдослучайных последовательностей. Оценки качества псевдослучайной последовательности. Схемы перемножения и деления полиномов в бинарных конечных полях. Области применения и особенности синтеза схем рассматриваемого класса.

Автоматы. Типовые решения схемных проблем, возникающих при формализации задания и проектировании реальных схем цифровых автоматов в ПЛИС. Связь концепции цифровых автоматов с ранее изученными функциональными узлами.

4. Гонки сигналов и синхронизация работы цифровых узлов.

Проблемы гонок в цифровых схемах и методы борьбы с ними. Однофазная, двухфазная и многофазная системы синхронизации. Свойства и области применимости систем синхронизации. Методика проектирования систем синхронизации. Схемы привязки асинхронных входных сигналов к тактовой сетке. Эквихронные зоны СБИС. Проблема самосинхронизации и принципы построения самосинхронизирующихся блоков. DSкодирование при передаче сигнала.

5. Элементы управления, индикации и тактирования.

Элементы управления: кнопки, тумблеры, клавиатура. Дребезг контактов и методы его устранения.

Элементы индикации: одноцветные и двухцветные диоды, одноразрядные и многоразрядные семисегментные индикаторы, ЖКИ, кварцевые резонаторы и генераторы.

Элементы задания тактовой частоты: кварцевые резонаторы и генераторы.

Структура типового арифметико-логического устройства процессора. Основные комбинационные схемы, регистры, связи. Микрооперация, микрокоманда, микропрограмма.

Типовой диапазон значений основных параметров универсального АЛУ процессора.

Способы построения схем ускоренного умножения и деления. Структуры схем быстрого выполнения операций с плавающей точкой.

Методы проектирования схем, выполняющих параллельно различные фрагменты заданного алгоритма. Пределы распараллеливания алгоритма. Проектирование цифровых конвейерных структур, предел производительности конвейерной структуры. Роль буферов FIFO в конвейерных структурах.

Аппаратная реализация блока управления процессором.

Аппаратная реализация и особенности условных переходов в микропрограммах. Регистр возврата и стек возврата. Функционирование типового процессора. Регистр команды и счетчик команд. Типовой цикл выполнения команды.

Конвейеризация процессора. Совмещение различных фаз выполнения команды.

Аппаратная реализация основных способов адресации операндов процессора. Блок обработки адреса команды.

Особенности схем RISC-процессоров.

7. Интерфейсы цифровых устройств и процессоров.

Шина/магистраль: однонаправленные, двунаправленные. Среда передачи, использование среды передачи, инициатор передачи, источник синхронизации.

Проводные интерфейсы: однопроводное соединение Точка-Точка в электрических схемах. Разновидности схем ТТЛ Последовательная и Параллельная синхронная однонаправленная передача с использованием одного и двух синхросигналов.