МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н. Туполева-КАИ»

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ

ПО СПЕЦИАЛЬНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ,

соответствующей направленности (профилю) программы подготовки научнопедагогических кадров в аспирантуре 05.13.12 «Системы автоматизации проектирования»

Казань, 2014 1. Общие положения Программа вступительного испытания по специальной дисциплине, соответствующей направленности (профилю) - «Системы автоматизации проектирования» направления подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре 11.06.01 Электроника, радиотехника и системы связи разработана на основании федеральных государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования магистратуры и специалитета и одобрена на заседании кафедры ИТП ЭВС, протокол № _от _._.2014.

Процедура приема вступительных экзаменов регламентирована Порядком приема на обучение по образовательным программам высшего образования - программам подготовки научно – педагогических кадров в аспирантуре, утвержденным приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 26 марта 2014 г. № 233.

Результаты экзамена оцениваются по пятибалльной шкале.

Пересдача вступительных экзаменов не допускается. Результаты вступительных экзаменов в аспирантуру действительны в течение календарного года 2. Цели вступительных испытаний Основной целью проведения вступительного испытания в аспирантуру является выявление профессионального уровня знаний, приобретённых в процессе получения высшего образования, осознание основных аспектов будущей научной специальности и выявление научного потенциала поступающего.

3. Требования к уровню подготовленности к профессиональной деятельности Кандидат на поступление в аспирантуру должен иметь диплом о высшем образовании (специалитет, магистратура) по выбранной, родственной или профильной специальности и должен подготовить реферат или иметь опубликованные работы по специальности.

Поступающий должен иметь подготовку в области организации научноисследовательской работы, методики проведения и обработки результатов эксперимента, знать физико-математические основы специальности. Иметь четкие знания о проблемах создания и повышения эффективности функционирования систем автоматизированного проектирования, управления качеством проектных работ на основе использования современных методов моделирования и инженерного анализа, переходе на безбумажные сетевые формы документооборота и интеграции САПР в общую архитектуру автоматизированной проектно — производственной среды. Знать и понимать принципы и методы используемые в разработке и исследовании научных основ проектирования, построения и функционирования интегрированных интерактивных комплексов анализа и синтеза проектных решений и систем создания проектной, конструкторской, технологической и иной документации на изготовление, испытание и эксплуатацию сложных технических объектов, образцов новой техники и технологий. Понимать значение решения научных и технических проблем данной специальности для народного хозяйства.

4. Форма проведения вступительного экзамена Испытание осуществляется в форме письменного изложения ответов на содержащиеся в настоящей программе вопросы и собеседования (2 вопроса из разных разделов).

Продолжительность экзамена - 1 час.

При подготовке ответа экзаменующемуся разрешается пользоваться справочниками, ГОСТами и другой нормативно-технической литературой.

5. Содержание программы вступительного испытания 5.1. Информационные технологии проектирования электронных средств Основные понятия и определения. Необходимость автоматизации проектирования. Информационные связи и системный подход. Основные этапы проектирования электронно-вычислительных средств (ЭВС). Электронная (безбумажная) форма ведения конструкторско-технологической документации.

Нисходящее и восходящее проектирование.

Принципы автоматизации проектирования. Принципы и этапы проектирования. Классификация задач проектирования, их формализация.

Основные принципы и методология применения информационных технологий.

Особенности проектирования с использованием информационных технологий.

Уровни сложности ЭВС и уровни автоматизированного проектирования.

Математическое обеспечение анализа на макроуровне. Выбор методов анализа во временной области. Алгоритм численного интегрирования систем обыкновенных дифференциальных уравнений. Методы решения систем нелинейных алгебраических уравнений. Методы решения систем линейных алгебраических уравнений. Анализ в частотной области. Многовариантный анализ. Организация вычислительного процесса в универсальных программах анализа на макроуровне.

Математическое обеспечение анализа на микроуровне. Математические модели на микроуровне. Методы анализа на микроуровне. Метод конечных элементов в программах анализа механической прочности. Структура программ анализа по методам конечных элементов на микроуровне.

Математическое обеспечение анализа на системном уровне. Основные сведения из теории массового обслуживания. Аналитические модели систем массового обслуживания. Пример аналитической модели. Имитационное моделирование систем массового обслуживания. Событийный метод моделирования. Краткое описание языка GPSS. Сети Петри. Анализ сетей Петри.

Математическое обеспечение параметрического синтеза проектных решений. Постановка задач параметрического синтеза. Основные понятия и критерии оптимизации. Классификация методов математического программирования. Методы одномерной оптимизации. Методы безусловной оптимизации. Необходимые условия экстремума. Методы поиска условных экстремумов. Градиентный метод. Овражный метод. Метод сопряженных градиентов. Метод множителей Лагранжа Методы экспериментальной статистической оптимизации.

Математическое обеспечение структурного синтеза проектных решений.

Постановка задач структурного синтеза. Процедуры синтеза проектных решений. Задачи принятия решений. Представление множества альтернатив.

Морфологические таблицы. Альтернативные графы. Система исчисления в задачах структурного синтеза. Планирование процессов и распределение ресурсов. Метод ветвей и границ.

Применение графов для создания моделей ЭВС. Граф: вершина, ребро, ориентированный, неориентированный, планарный, плоский, подграф, суграф.

Понятия смежности вершин, инцидентности. Матрицы смежности, инцидентности. Маршрут, путь (простой, элементарный, замкнутый). Раскраска графа. Граф-решетка, гиперграф, мультиграф, граф Кёнига. Представление схемы в виде мультиграфа, гиперграфа.

Задачи компоновки, типизации, покрытия. Постановка задачи компоновки. Постановка задач типизации и покрытия. Решение задачи типизации. Решение задачи покрытия заданным набором типовых конструктивных модулей. Последовательные алгоритмы компоновки.

Итерационные алгоритмы компоновки. Критерии качества компоновки.

Задача размещения конструктивных модулей в монтажном пространстве.

Постановка задачи размещения конструктивных модулей в коммутационном пространстве. Классификация методов и алгоритмов размещения. Размещение разногабаритных модулей.

Трассировка соединений с помощью построения деревьев. Основные понятия и определения. Граф-решетка. Задача Штейнера. Кратчайшие покрывающие деревья (КПД). Алгоритм построения КПД Прима. Алгоритм построения КПД Штейнера.

Многослойная трассировка. Очередность прокладки соединений.

Постановка задачи. Распределение соединений по слоям. Расслоение до трассировки, во время трассировки или после трассировки межсоединений.

Волновой алгоритм Ли. Лучевой алгоритм трассировки и его модификации.

Канальная трассировка. Постановка задачи. Определение канала.

Канальная трассировка методом стволов и ветвей. Метод левого края.

Программное обеспечение САПР. Классификация программных средств, используемых при проектировании ЭВС. Обзор и характеристики существующих пакетов программ автоматизированного проектирования ЭВС.

Специализированные пакеты прикладных программ для создания схем электрических принципиальных, моделирования их работы, проектирования печатных плат, размещения цифровой электрической схемы в устройствах ПЛИС.

5.2. Системы автоматизированного проектирования Системы автоматизированного проектирования (САПР) ЭВС.

Назначение, состав и архитектура САПР. Платформа САПР как комплекс ИТ.

Виды обеспечения и классификация САПР. Примеры САПР для разработки современных конструкций и технологических процессов ЭВС. Перспективы развития автоматизированного проектирования. Эффективность применения САПР.

Принципы организации САПР с элементами искусственного интеллекта.

Архитектура интеллектуальных САПР. Количественные и качественные характеристики интеллектуальных САПР. Комплексные интеллектуальные САПР для разработки современных конструкций ЭВС и технологических процессов.

Технические средства САПР. Классификация технических средств.

Автоматизированные рабочие места и рабочие станции. Вычислительные сети и их классификация. Машинные носители информации, виды каналов связи средств вычислительной техники. Технические средства сетевых ИТ.

Рекомендации по выбору технических средств информационных технологий проектирования ЭВС.

Вычислительные системы в САПР. Архитектура многопроцессорных вычислительных систем. Проектирование параллельных процессов. Концепция эталонной модели взаимодействия открытых систем.

Информационное обеспечение объекта проектирования. CALSтехнологии. Основные понятия и определения. Модели данных: реляционная, иерархическая, сетевая. Их основные достоинства и недостатки. Базы данных, система управления базами данных. Информационное взаимодействие программ. Информационные CALS-технологии поддержки электронных средств на всех этапах жизненного цикла. Автоматизированные рабочие места проектировщиков.

1. Воронова В.В. Информационные технологии проектирования электронных вычислительных средств : Учеб. пособие.- Казань: Изд-во Казан.

гос. техн. ун-та им. А.Н. Туполева, 2007.- 207 c.

конструкторского проектирования электронных средств: Учеб. пособие.Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та им. А.Н. Туполева, 2001.- 35с.

информационные системы: Учеб. для студентов вузов.- М.: Финансы и статистика, 2006.- 424 с.

4. Норенков, И. П. Основы автоматизированного проектирования:

учебник. - 4-е изд., доп. и перераб. - М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2009.

- 431 с.

5. Савельев М.В. Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ : учеб. пособие для вузов.- М.: Высш. школа, 2001.- 319 с.

6. Воронова В.В., Чермошенцев С.Ф. Автоматизация проектирования топологии СБИС : учеб. пособие для вузов.- Казань: Изд-во Казан. гос. техн.

ун-та им. А.Н. Туполева, 2000.- 64 с.

7. Олифер В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы:

учеб. пособие для студ. вузов.- 3-е изд.- СПб.: Питер, 2008.- 958 с.

8. Хомоненко, А. Д. Базы данных: учебник для ВУЗов / А. Д. Хомоненко, В. М. Цыганков, М. Г. Мальцев. - 5-е изд., доп. - М. ; СПб. : Бином-Пресс :

КОРОНА принт, 2006. - 736 с.

9. Сучков, Д. И. Основы проектирования печатных плат в САПР PCAD 4,5, P-CAD 8.5-8.7 и ACCEL EDA: монография. - М. : Горячая линияТелеком, 2000. - 619 с.