Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И

РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

и социальным вопросам А.А. Хмыль «_26» 05_ 2014 г.

ПРОГРАММА

вступительного экзамена в магистратуру по специальности 1-40 81 02 «Интеллектуальные вычислительные комплексы, системы и компьютерные сети»

Минск, Программа составлена на основании типового учебного плана по специальности 1- 81 02 «Интеллектуальные вычислительные комплексы, системы и компьютерные сети».

СОСТАВИТЕЛИ:

Татур Михаил Михайлович – доктор технических наук, доцент, профессор кафедры электронных вычислительных машин БГУИР;

Одинец Дмитрий Николаевич – кандидат технических наук, доцент кафедры электронных вычислительных машин БГУИР.

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ:

Кафедрой электронных вычислительных машин учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 20 от 26 мая 2014 г.).

И.о. заведующего кафедрой ЭВМ М.М. Татур

РАЗДЕЛ 1. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ, СИСТЕМЫ И СЕТИ

Тема 1.1. Понятие об архитектуре вычислительной машины.

Структура вычислительной машины. Адресные структуры основных памятей.

Проблема выбора структуры и формата команд. Кодирование команд.

Тема 1.2. Способы адресации.

Передача управления в программах. Индексация. Теги и дескрипторы.

Самоопределяемые данные.

Тема 1.3. Программистские модели машин общего назначения, малых и микроЭВМ.

Особенности RISC-архитектуры. Состояние процессора (программы). Вектор (слово) состояния. Организация системы прерывания программ.

Тема 1.4. Рабочий цикл процессора.

Совмещение операций. Конвейер команд. Конвейер операций.

Тема 1.5. Классификация микропроцессоров по назначению.

Особенности архитектуры, основные параметры и направления развития универсальных однокристальных микропроцессоров семейства i80х86.

Тема 1.6. Семейство однокристальных микроконтроллеров i8051.

Области применения, особенности архитектуры, базовое ядро, система команд, особенности портов, основные характеристики.

Тема 1.7. Сигнальные микропроцессоры.

Области применения, особенности архитектуры, системы команд, портов вводавывода, основные характеристики.

Тема 1.8. PIC-контроллеры.

Области применения, особенности архитектуры, системы команд, портов вводавывода, основные характеристики.

Тема 1.9. Проблемы и методы организации подсистем ввода-вывода.

Прямой доступ к памяти. Принципы построения и структуры подсистем ввода-вывода.

Интерфейс "Мультшина" (И-41). Особенности интерфейса "Мультшина-II". CAN-интерфейс.

Последовательные интерфейсы RS-232С и RS-485. Параллельный приборный интерфейс IEEE-488. Двухпроводный интерфейс I2C. Однопроводный интерфейс MicroLAN.

Тема 1.10. Понятие о многомашинных и многопроцессорных вычислительных системах и комплексах.

Особенности организации отказоустойчивых многопроцессорных вычислительных комплексов. Типы структур многопроцессорных вычислительных систем, ориентированных на достижение сверхвысокой производительности. Конвейерно-векторные суперЭВМ.

Концепция вычислительной системы с управлением потоком данных.

Классификация вычислительных сетей. Методы передачи данных по каналам связи.

Коммутация каналов, сообщений и пакетов. Эталонная логическая модель вычислительной сети и иерархия протоколов. Элементы протоколов. Протоколы управления физическим и информационным каналами и сетью передачи данных. Протокол Х.25.

Особенности организации передачи информации в локальных сетях. Методы доступа к моноканалу. Информационно-управляющие локальные сети.

РАЗДЕЛ 2. КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ

ТЕХНИКИ

Тема 2.1. Виды нарушения нормального функционирования ЭВМ.

Модели неисправностей. Способы обеспечения надежности работы ЭВМ. Модели потоков отказов и сбоев. Модель профилактических испытаний. Моделирование неисправностей.

Тема 2.2. Тестовое и функциональное диагностирование ЭВМ.

Методы построения тестов. Методы сканирования состояний элементов памяти.

Организация процедуры диагностирования с использованием сигнатурного анализа. Модели неисправностей оперативного ЗУ (ОЗУ). Построение тестов для микропроцессоров и микроЭВМ. Функциональное тестирование микропроцессоров.

Тема 2.3. Проектирование самотестирующихся цифровых узлов.

Самотестирование ОЗУ. Внутрисхемный контроль.

РАЗДЕЛ 3. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ

Двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная, двоично-десятичная системы счисления.

Преобразование записей чисел из одной системы счисления в другую.

Формы представления чисел с фиксированной и плавающей запятой. Специальные машинные коды: прямой, обратный, дополнительный.

Сложение и вычитание целых и действительных чисел. Сложение и вычитание чисел в двоично-кодированной десятичной системе счисления. Умножение и деление двоичных чисел с фиксированной и плавающей запятой.

Тема 3.4. Классификация и основные характеристики полупроводниковых ЗУ.

Статические и динамические ЗУ. ЗУ на приборах с зарядовой связью. Функциональная и структурная организация оперативных, постоянных и перепрограммируемых постоянных ЗУ. Наращивание памяти до требуемого объема и разрядности.

Тема 3.5. Типовая структура микрокомпьютера (микропроцессорного Назначение функциональных блоков микропроцессора: арифметико-логического устройства, регистров общего назначения, программного счетчика, регистра команд, регистра флагов, дешифратора команд, устройства управления.

Тема 3.6. Организация чтения/записи, ввода/вывода информации в Циклы работы микропроцессора. Функционирование микрокомпьютера.

Классификация команд (операций): арифметические, логические, пересылочные, управления, ввода/вывода. Способы адресации: прямая, непосредственная, неявная, косвенная, регистровая, стековая, автоинкрементная, автодекрементная.

Этапы программирования. Составление схем алгоритмов. Особенности составления программ на Ассемблере. Программирование типовых процедур: организация счетчика циклов, формирование временной задержки, сложение чисел, умножение чисел, ввод и вывод данных. Псевдокоманды Ассемблера. Использование средств макроопределения.

Тема 3.8. Методы цифроаналогового преобразования сигналов.

Преобразование с взвешенными резисторами, с цепочкой резисторов типа R-2R, на основе широтно-импульсной модуляции.

Тема 3.9. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) сигналов.

АЦП параллельного действия, последовательного приближения, поразрядного приближения, следящего типа и на основе двойного интегрирования.

Тема 3.10. Отображение информации в микропроцессорных системах.

Сегментные и матричные индикаторы. Принцип статической индикации. Принцип динамической индикации.

Варианты схем подключения клавиатуры. Алгоритмы опроса клавиатуры.

РАЗДЕЛ 4. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОГРАММНОГО

ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Тема 4.1. Понятие информационной среды процесса обработки данных.

Программа как формализованное описание процесса. Понятие о программном средстве. Понятие ошибки в программном средстве.

Технология программирования как технология разработки надежных программных средств. Технология программирования и информатизация общества. Специфика разработки программных средств.

Понятие качества программного средства. Методы борьбы со сложностью.

Обеспечение точности перевода. Цели и критерии проектирования ПО. Сложность ПО и концепции, используемые для решения проблемы сложности. Современные тенденции в методологии проектирования программных средств. Классификация методологий и технологий программирования.

Внешнее описание, его назначение и роль в обеспечении качества программного средства. Определение требований к программному средству. Спецификация качества программного средства. Основные примитивы качества программного средства.

Функциональная спецификация программного средства.

Основные классы архитектур программных средств. Взаимодействие между подсистемами и архитектурные функции.

Тема 4.6. Методы разработки структуры программы.

Основные характеристики программного модуля. Спецификация программного модуля.

Стратегия проектирования тестов. Автономная отладка и тестирование программного модуля. Комплексная отладка и тестирование программного средства. Средства автоматизации тестирования.

Тема 4.8. Документирование программного обеспечения.

Аттестация программного средства. Характеристика методов оценки качества программного средства.

Тема 4.9. Реализация пользовательского интерфейса и обеспечение легкости Обеспечение эффективности программного средства. Обеспечение сопровождаемости и управление конфигурацией программного средства. Аппаратно-операционные платформы и обеспечение мобильности программного средства.

Тема 4.10. Программные инструменты в жизненном цикле программных средств.

Инструментальные среды и инструментальные системы поддержки разработки программных средств, их классификация. Компьютерная технология (CASE-технология) разработки программных средств и ее рабочие места. Общая архитектура инструментальных спецификации программ в CASE-системах.

РАЗДЕЛ 5. ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ

Тема 5.1. Математические модели дискретных сигналов.

Дискретизация видео- и радиосигналов. Дискретное представление сигналов в виде функционального ряда. Условия выбора частоты дискретизации.

Эффекты и шумы квантования. Стохастическая модель аналого-цифрового преобразования. Условия математической адекватности цифрового и дискретного сигналов.

Системы счисления, применяемые в ЦОС.

Разностные уравнения и метод пространства состояний. Операторы сдвига. Zпреобразование и преобразование Фурье дискретных сигналов. Спектры дискретных сигналов. Понятие цифрового фильтра. Технические показатели эффективности ЦОС.

Точность и вычислительная сложность обработки сигналов.

Тема 5.4. Система дискретных экспоненциальных функций (ДЭФ) и обработка сигналов в поле комплексных чисел.

Дискретное преобразование Фурье и его свойства. Прямое и обратное преобразования.

Двухмерное и многомерное ДПФ. Вычислительная сложность и точность ДПФ. Быстрые преобразования Фурье (БПФ).

Тема 5.5. Дискретное преобразование Уолша-Адамара.

Свойства дискретного преобразования Уолша-Адамара и его применение при цифровой обработке сигналов и криптоанализе. Оценка нелинейности булевых функций с помощью преобразований Уолша-Адамара. Теоретико-числовые преобразования (ТЧП).

ТЧП Мерсенна и Ферма.

Разновидности сверток: циклическая, линейная, диадная и свертка относительно обобщенного группового сдвига. Матричное и полиномиальное описание процесса вычисления свертки. Методы вычисления сверток.

Периодические и апериодические решетчатые (дискретные) корреляционные функции.

Алгоритмы вычислений дискретных корреляционных функций цифровых сигналов.

Тема 5.8. Рекурсивные и нерекурсивные цифровые фильтры.

Основные характеристики и параметры. Типовые цифровые фильтры. Цифровые фильтры со специальными характеристиками. Дифференцирующие, интегрирующие и гребенчатые цифровые фильтры. Децимирующий и интерполирующий цифровые фильтры, понятие многоскоростной фильтрации.

Тема 5.9. Задачи и методы спектрального анализа детерминированных Модели анализаторов спектра. Особенности гармонического анализа сигналов. Роль параметров и весовых функций, используемых при спектральном анализе.

Тема 5.10. Спектральный анализ нестационарных сигналов.

Понятие о частотно-временных преобразованиях и спектрограммах. Дискретные вейвлет-преобразования. Мультиразрешающий анализ.

Тема 5.11. Спектрально-корреляционный анализ случайных дискретных Статистические оценки автокорреляции и взаимной корреляции случайных дискретных сигналов. Коррелограммные и периодограммные оценки спектральной плотности мощности и взаимной спектральной плотности мощности случайных дискретных сигналов.

Вычисление оценок автокорреляционной и взаимокорреляционной функций случайных дискретных сигналов методами цифровой обработки.

Цифровые авторегрессионные фильтры и их характеристики. Методы и алгоритмы проекционной обработки сигналов: максимальной энтропии, метод Писаренко и сингулярного разложения.

Тема 5.13. Статистически оптимальное оценивание и воспроизведение сигналов.

Дискретные операторы оценивания. Преобразование Карунена- Лоэва (ПКЛ).

Цифровые оптимальные оцениватели. Цифровой фильтр Винера. Оптимальный рекурсивный фильтр Калмана.

Методы наименьших квадратов и рекурсивные адаптивные фильтры. Адаптивные фильтры на основе нейронных сетей.

Классификация систем распознавания. Обработка априорной информации.

Вероятностные системы распознавания объектов и явлений. Словари признаков систем распознавания. Вычислительные методы алгебры логики. Логические системы распознавания. Структурные методы распознавания. Управление процессом распознавания объектов и явлений. Эффективность систем распознавания.

РАЗДЕЛ 6. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭВМ

Основные принципы автоматизированного проектирования цифровых систем.

Техническое, программное, лингвистическое, организационное обеспечение САПР. Объекты проектирования. Эволюция САПР.

Тема 6.2. Состав и функциональные возможности матричной лаборатории Визуальное моделирование в среде MATLAB. Пакеты расширения (Toolbox) для моделирования проектов в специальных областях науки и техники. Основы верификации проектов.

Классификация PLD. Языки описания аппаратуры VHDL, AHDL, VERYLOG.

Программирование структур ПЛИС.

Синтаксис. Принципы программирования. Архитектура PLD фирмы Xilinx. Основные семейства (Virtex, Spartan). Параметры, системные свойства, функциональное описание, особенности применения.

Тема 6.5. Пакеты проектирования WebPack, Foundation в элементной базе Xilinx.

Основные возможности, назначение, способы ввода проектов. Технология моделирования проектов с использованием ModelSim. Технология и аппаратные средства макетирования устройств на ПЛИС. Технология верификации проектов в САПР.

РАЗДЕЛ 7. МАШИННАЯ ГРАФИКА

История МГ. Классификация типов изображений и систем машинной графики.

Растровая и векторная МГ. Интерактивная МГ.

Алгоритм дифференциального цифрового анализатора. Целочисленный алгоритм построения линии Брезенхема. Общий алгоритм Брезенхема. Алгоритмы построения окружностей. Целочисленные алгоритмы Брезенхема построения окружности. Алгоритм построения эллипса. Анализ погрешности.

Принцип четности. Заполнение области с затравкой. Растровая заливка. Заполнение путем последовательных инверсий.

Тема 7.4. Аппроксимация и интерполяция заданного множества точек.

Параметрическое задание кривой. Интерполяция многочленом. Кривые Эрмита и Безье, сплайны и В-сплайны. Параметрическое задание поверхности. Поверхности Эрмита и Безье. Моделирование поверхностей с помощью сплайнов.

Однородные координаты и матричное представление двумерных преобразований.

Композиция двумерных преобразований. Матричное представление трехмерных преобразований. Композиция 3-мерных преобразований. Классификация проекций.

Ортогональные и центральные проекции. Проективное преобразование.

Отсечение регулярным окном на плоскости. Алгоритм Коэна-Сазерленда. Алгоритм отсечения средней точкой. Алгоритм отсечения Кируса-Бека. Отсечение в двумерном и трехмерном пространстве. Внешнее и внутренне отсечение.

Тема 7.7. Задача удаления скрытых линий и поверхностей.

Алгоритм Робертса. Анализ выпуклости многогранника. Вычисление нормали.

Алгоритм плавающего горизонта. Алгоритм художника. Алгоритм Z-буфера. Простая модель освещения.

Тема 7.8. Формирование реалистических изображений.

Метод Гуро. Метод Фонга. Алгоритм сканирующей строки. Метод излучений. Метод трассировки лучей. Формирование прозрачности, тени и текстуры на изображении.

Ахроматический и хроматический цвет. Полосы Маха. Графики МКО.

Тема 7.9. Трехкомпонентные модели цветного изображения.

Системы RGB, HSV, YСbCr. Гамма-коррекция изображений. Псевдополутоновые и псевдоцветные изображения. Получение твердых копий изображения.

ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ

1.1. Пятибратов А.П. и др. Вычислительные машины, сети и телекоммуникации. - М.:

Финансы и статистика,2001.

1.2. Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы: Учеб. пособие для вузов. - 3-е изд. -М.: Энергоатомиздат, 1991.

1.3. Гук М. Аппаратные средства IBM PC: Энциклопедия. – СПб.: Питер, 2000.

1.4. Эрглис К.Э. Интерфейсы открытых систем.– М.: Горячая линия – Телеком, 2000.

1.5. Нанс Б. Компьютерные сети: Пер. с англ. - М.: Бином. 1995.

1.6. Ларионов А.М., Майоров С.А., Новиков Г.И. Вычислительные комплексы, системы и сети: Учебник для вузов. - Л.: Энергоатомиздат, 1987.

1.7. Микропроцессорные системы и микроЭВМ в измерительной технике: Учеб.

пособие для вузов/ Под ред. С.А. Филлипкова. -М.:Энергоатомиздат, 1995.

1.8. Сташин В.В. и др. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах/ В.В. Сташин, А.В. Урусов, О.Ф. Мологонцева. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

1.9. Однокристальные микроконтроллеры Microchip: PIC16c8x.: Пер. с англ./ Под ред.

А.Н. Владимирова. – Рига.:ORMIX, 1996.

ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ

2.1. Ярмолик В.Н. Контроль и диагностика цифровых узлов ЭВМ. Мн.: Наука и техника, 1988.

2.2. Закревский А.Д. Логический синтез каскадных схем. -М.: Наука, 1981.

2.3. Лихтциндер Б.Я. Внутрисхемное диагностирование узлов радиоэлектронной аппаратуры. - Киев:

"ТЭХНИКА", 1989.

П.П.Пархоменко, В.Е.Абрамчук и др. - М.: Машиностроение, 1989.

ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ

3.1. Сергеев Н.Р., Вашкевич Н.Р. Основы вычислительной техники: Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. шк., 1988. – 311 с.

3.2. Гусев В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: Учебник для вузов.М.:Высш.шк., 2004.-790 с.

3.3. Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы: Учебник для сузов,-М.:Горячая линия.

3.4. Сташин В.В. и др. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах/ В.В. Сташин, А.В. Урусов, О.Ф. Мологонцева. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ

4.1. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++. - М.: Бином, 1998. – 590 с.

4.2. Соммервил И. Инженерия программного обеспечения. – Вильямс, 2002. – 624 с.

4.3. Вигерс К. Разработка требований к программному обеспечению. Издательскоторговый дом “Русская редакция”, 2004. – 468 с.

4.4. Гагарина Л.Г., Игошин А.В. Основы технологии разработки программных продуктов. Учебное пособие. – Инфра-М, 2006. – 192 с.

4.5. Иванов В., Мещеряков С. Эффективные технологии создания информационных систем. – Политехника, 2005. – 309 с.

4.6. Мандриоли Д и др. Основы инженерии программного обеспечения. - BHV-СанктПетербург, 2005. – 832 с.

ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ

5.1. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применения цифровой обработки сигналов. – М.:

Мир, 1978.

5.2. Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов. – М.: Бином, 2006.

5.3. Глинченко А.С. Цифровая обработка сигналов: Учеб. пособие в 2 Ч..-Красноярск.:

Изд-во КГТУ, 2001. -199 с.

5.4. Лосев В.В. Микропроцессорные устройства обработки информации. Алгоритмы цифровой обработки: Учеб. пособие для вузов.- Мн. Выш. шк., 1990.

5.5. Гольденберг Л.М., Матюшкин Б.Д., Поляк М.Н. Цифровая обработка сигналов.

Учеб. пособие. М.: Высш. шк., 1990.

5.6. Методы цифровой обработки сигналов/ Под ред. Ю.В. Гуляева, В.Ф. Кравченко.М.: Радиотехника, 2003.

5.7. Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. Цифровая обработка сигналов: процессы, алгоритмы, средства проектирования. – СПб.: Политехника, 2002.

5.8. Основы цифровой обработки сигналов: Курс лекций/Авторы: А.И. Солонина, Д.А.

Улахович, С.М. Арбузо, Е.Б. Соловьева, И.И. Гук. - СПб.: БХВ - Петербург, 2003.

5.9. Сверхбольшие интегральные схемы и современная обработка сигналов: Пер. с англ./Под ред. С. Гуна, Х. Уайтхауса, Т. Кайлата. – М.: Радио и связь, 1989.

5.10. Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложение / Пер. с англ..М.: Мир, 1990.

5.11. Уидроу Б. Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов / Пер.с англ.- М.: Радио и связь, 5.12. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных/Пер. с англ.- М.:

Мир, 1989.

5.13. Блейхут Р. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов: Пер. с англ.- М.:

Мир, 1989.

5.14. Ахмед Н. Рао К.Р. Ортогональные преобразования при обработке цифровых сигналов/Пер. с англ.- М.: Связь, 1980.

5.15. Применение цифровой обработки сигналов/ Под ред. Оппенгейма.- М.: Мир, 1980.

5.16. Горелик А. Л., Скрипкин В. А. Методы распознавания. Учебное пособие. – Москва: Высшая школа, 2004.

ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ

6.1. И.П. Норенков «Основы автоматизированного проектирования», Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2000. - 360 с.

6.2. Соловьев В.В. Проектирование функциональных узлов цифровых систем на программируемых логических устройствах: Учеб. Пособие для вузов по спец.

«Вычислительные машины, системы, комплексы и сети». – Мн.: ПКООО «Бестпринт», 1996.

– 252 с.

6.3. Соловьев В.В. Проектирование цифровых систем на основе программируемых логических интегральных схем. – М.: Горячая линия - Телеком, 2001. – 636 с.

6.4. Бибило П.Н. Синтез логических схем. – М.:Солон-P, 2002- 384 c.

6.5. Дьяконов В. MatLab. Учебный курс. –Питер, 2001. -553с.

6.6. Гультяев А. Визуальное моделирование в среде MatLab. – Питер. 2000. -429с.

ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ

7.1. Роджеpс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной гpафики.- М:Мир, 2000, 2-е издание.

7.2. Павлидис Т. Алгоритмы машинной графики и обработки изображений, М.:Радио и связь, 1990.

7.3. Шикин Е.В., А.В.Боресков А.В. Компьютерная графика: полигональные модели.- М.: Диалог-МИФИ, 2000.

7.4. Шикин Е.В., А.В. Боpесков А.В., Компьютерная графика: динамика, pеалистические изобpажения.- М.:Диалог-МИФИ, 1995.

7.5. Корриган Дж. Компьютерная графика: секреты и решения.- М.: Диалог-МИФИ, 1995.