Основная образовательная программа 220400. 62 Управление в технических системах Уровень подготовки бакалавр
| Вид материала | Основная образовательная программа |
- Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление, 660.25kb.
- Список профилей направления подготовки 220400, 1059.18kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины " технические средства автоматизации и управления", 221.12kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине б б 09 Вычислительные машины, системы, 547.48kb.
- Ние, производство и эксплуатацию систем и средств управления в промышленной и оборонной, 176.46kb.
- Программа для поступающих на направление подготовки магистратратуры 220400 «управление, 117.63kb.
- Программа вступительного экзамена в магистратуру по направлению подготовки 220400., 71.95kb.
- Рабочей программы дисциплины Микроконтроллеры и микропроцессоры в системах управления, 19.08kb.
- Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление, 636.13kb.
- Основная образовательная программа по направлению подготовки 080400 Управление персоналом, 572.76kb.
Аннотация к рабочей программе дисциплины «Схемотехника ЭВМ»
1. Цели и задачи дисциплины
Целью освоения дисциплины «Схемотехника ЭВМ» является изучение студентами методов построения и типовых схемотехнических решений электронных узлов и блоков современных электронно-вычислительных средств.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
- способностью владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);
- способностью логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);
- способностью использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-5);
- способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);
- способностью владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);
- способностью представить адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики (ПК-1);
- способностью выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);
- готовностью учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);
- способностью владеть методами решения задач анализа и расчета характеристик электрических цепей (ПК-4);
- способностью владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);
- способностью собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);
- способностью осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования систем и средств автоматизации и управления (ПК-9);
- способностью 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);
- способностью разрабатывать проектную документацию в соответствии с имеющимися стандартами и техническими условиями (ПК-12);
- способностью осуществлять сбор и анализ научно-технической информации, обобщать отечественный и зарубежный опыт в области средств автоматизации и управления, проводить анализ патентной литературы (ПК-18);
- способностью проводить вычислительные эксперименты с использованием стандартных программных средств с целью получения математических моделей процессов и объектов автоматизации и управления (ПК-20);
- готовностью участвовать в разработке технической документации и установленной отчетности по утвержденным формам (ПК-24).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
- знать: сущность физических процессов, протекающих в электронных схемах; терминологию в данной предметной области; принцип действия типовых электронных узлов и методику их расчета; о построении основных узлов современных ЭВМ и новых решениях, существующих в этой области.
- уметь: пользоваться методами анализа и синтеза аналоговых и цифровых устройств; обоснованно использовать современную элементную базу;
3. Содержание дисциплины. Основные разделы.
Введение в схемотехнику ЭВМ. Основные понятия, термины и определения. Виды сигналов. Идеальные источники тока и напряжения. Схемотехника транзисторных узлов. Транзисторные источники тока, способы улучшения характеристик. Токовые зеркала. Классический дифференциальный усилитель, области применения, способы улучшения параметров. Обратная связь. Параллельная и последовательная обратные связи. Частотно-зависимая и амплитудно-зависимая обратные связи. Отрицательная обратная связь и ее влияние на параметры усилительного каскада. Положительная обратная связь, условия самовозбуждения. Операционные усилители. Идеальный операционный усилитель. Основные параметры реальных ОУ и их влияние на характеристики схемы. Классификация ОУ. Типовые схемы включения ОУ. Амплитудные и частотные характеристики каскадов на основе операционных усилителей, способы снижения нелинейных искажений. Частотная коррекция каскадов на ОУ. Линейные схемы на ОУ. Дифференциальные усилители на ОУ. Схемы для преобразования сигнальных токов в сигнальные напряжения на базе ОУ. Сумматоры напряжений. Частотно-селектирующие цепи на базе ОУ. Аналоговые узлы математической обработки. Узлы математической обработки: суммирующие и вычитающие устройства, интегрирующие и дифференцирующие усилители. Активные ограничители, схемы детектирования сигналов, стабилизаторы напряжения. Устройства выборки-хранения. Фильтры. Классификация фильтров. Параметры фильтров в частотной и временной области. Активные фильтры, область применения, достоинства и недостатки. Активные фильтры 2-го порядка на основе ИНУН. двойной Т-образный фильтр. Биквадратные фильтры. Фильтры на переключаемых конденсаторах. Генераторы. Релаксационный генератор на ОУ. Синусоидальные генераторы, критерий возникновения генерации, генератор на основе Т-образного моста. Компараторы. Структура компаратора напряжений, основные параметры. Компаратор с гистерезисом. Регистрация попадания сигнала в зону. Компаратор с «окном». АЦП и ЦАП. Методы цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразования. ЦАП с промежуточным преобразованием, на основе матрицы R-2R, с двоично-взвешенными резисторами. Преобразователь напряжение-частота. Интегрирующие АЦП. АЦП считывания, последовательного счета, поразрядного уравновешивания. Транзисторные ключи. Анализ остаточных параметров насыщенных ключей в замкнутом и разомкнутом состояниях. Переходные процессы при замыкании и размыкании. Ключ с нелинейной ОС. Сложные ключи. Конструкция и принцип действия многоэмиттерного транзистора. Переключатели тока. Ключи на МДП-транзисторах. Особенности переходных процессов. КМДП-ключи. Системы интегральных логических элементов. Общие сведения о сериях ИМС. Функциональный состав серий ИМС. Система условных обозначений ИМС. Электрические параметры цифровых ИМС. Логические элементы ТТЛ и ТТЛШ. Основные параметры и статические характеристики. Элементы с открытым коллектором, с Z-состоянием, с повышенной нагрузочной способностью, применения в цифровых узлах. Элементы ЭСЛ, основные параметры, статические и динамические характеристики. Требования к согласованию линий связи. Реализация основных логических функций. Преобразователи уровней. Интегральные запоминающие устройства. Основные параметры и классификация ЗУ. Условные обозначения БИС ЗУ. Элементы ЗУ с произвольной выборкой. Структура ЗУ с однокоординатной и двухкоординатной выборкой. Элементы памяти на биполярных и МДП транзисторах. Масочные и электрически программируемые ПЗУ. Репрограммируемые ПЗУ на МОП транзисторах с плавающим затвором, на МНОП транзисторах, на МОП транзисторах с плавающим и управляющим затвором. Узлы комбинационного типа. Синтез устройств в базисах И-НЕ и ИЛИ-НЕ. Шифраторы и дешифраторы. Мультиплексоры и демультеплексоры. цифровые компараторы. Преобразователи кодов. Параллельные сумматоры. Интегральные триггеры. Классификация. Одноступенчатые и двухступенчатые триггеры. Преобразования типов триггеров. Реализация триггеров в элементных базисах. Регистры. Параллельные, сдвиговые и универсальные регистры. Распределители импульсов. Шинные формирователи, использование в интерфейсах. Счетчики импульсов. Двоичные счетчики с последовательным, параллельным и сквозным переносом. Суммирующие, вычитающие и реверсивные счетчики. Счетчики с произвольным модулем. Реализация счетчиков в элементных базисах. Помехоустойчивость узлов ЭВМ. Виды помех и причины их возникновения. Помехи в цепях питания и способы борьбы с ними. «Короткие» и «длинные» линии связи. Искажения сигналов и перекрестные помехи в «коротких» линиях. Передача импульсных сигналов по «длинным» линиям, согласование линий. Волоконно-оптические линии связи. Цифровые и аналоговые БМК. Конструкции и технология БМК. Анализ отражений сигналов. Автоматизация проектирования БИС. Перспективы развития БИС.
Аннотация к рабочей программе дисциплины «Теория автоматов»
1. Цели и задачи дисциплины
Дисциплина преподается с целью дать студентам комплекс знаний о теоретических основах проектирования цифровых конечных автоматов и методах практической реализации схем конечных автоматов.
Основные задачи изучения дисциплины: изучение вопросов абстрактного и структурного синтеза конечных автоматов; овладение навыками разработки электронных устройств, построенных на базе конечных автоматов; овладение навыками практической реализации конечных автоматов.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
- способностью владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);
- способностью логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);
- способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);
- способностью владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);
- способностью выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);
- готовностью учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);
- способностью осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования систем и средств автоматизации и управления (ПК-9);
- способностью 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).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
- знать: знать элементы теории конечных автоматов, основные этапы абстрактного и структурного синтеза конечных автоматов, элементарную зарубежную терминологию в данной предметной области, необходимые элементы ЕСКД; знать элементы теории формальных грамматик;
- уметь: уметь синтезировать по заданному автоматному отображению конечный автомат в заданном структурном базисе, пользоваться стандартами ЕСКД при выполнении схем управляющих автоматов; уметь строить магазинный автомат, реализующий перевод;
3. Содержание дисциплины. Основные разделы.
Введение. Общие сведения о предмете. Абстрактная теория автоматов. Математическая модель абстрактного автомата. Проблема отражения времени при проектировании: синхронные, асинхронные и апериодические схемы. Классы абстрактных автоматов. Получение не полностью определенного автомата. Основные классы абстрактных автоматов. Структурно-ориентированные автоматы. Декомпозиция абстрактного автомата. Модель дискретного преобразователя В.М. Глушкова. Автоматы и формальные языки для описания конечных автоматов. Начальные автоматные языки. Стандартные автоматные языки. Структурно-ориентированные автоматные языки: язык ГСА, формулы перехода, прямая и обратная таблица переходов. Концепция порождения и распознавания. Классификация языков по Хомскому. Порождающие грамматики, распознаватели: машина Тьюринга, магазинный автомат, сеть Петри, конечный автомат. Минимизация абстрактных автоматов. Минимизация полностью определенных автоматов. Алгоритм Полла и Ангера. Алгоритм Аутенкампа и Кона. Минимизация частичных автоматов. Связь между моделями автоматов Мура и Мили. Взаимообратный переход от автомата Мили к автомату Мура при графическом способе задания автомата. Взаимообратный переход от автомата Мили к автомату Мура при табличном способе задания автомата. Коллективы автоматов. Параллельное соединение автоматов. Последовательное соединение автоматов. Соединение с обратной связью. Сети Петри. Оригинальная сеть Петри. Способы задания. Получение правильного управляющего процесса. Разновидности сетей Петри. Абстрактный синтез автоматов. Синтез автоматов по ГСА. Последовательность синтеза автомата по ГСА. Переход от ГСА к графу автомата. Регулярные языки и конечные автоматы. Синтез автоматов по регулярным выражениям. Основной алгоритм синтеза автоматов по регулярным выражениям. Правила разметки мест. Получение таблицы переходов автомата однократного и многократного действия. Структурный синтез автоматов с "жесткой" логикой. Структурный синтез управляющих автоматов. Построение комбинационной схемы автомата. Канонический метод структурного синтеза управляющих автоматов. Состояния элементов памяти. Кодирование состояний синхронного и асинхронного автомата. Проблемы обеспечения функциональной устойчивости структурного автомата. Проектирование переключательной функции комбинационной схемы автомата на ЛЭ. Методика синтеза комбинационной части автомата на ПЛМ и ПЗУ. Проектирование операционных автоматов. Методы обеспечения функциональной устойчивости структурного автомата. Явление риска логических схем. Противогоночное кодирование состояний управляющего автомата. Схемотехнические методы обеспечения устойчивости автомата. Синтез автомата Мили на ПЛМ. Синтез автомата Мура на ПЛМ. Синтез управляющих автоматов с программируемой логикой. Микропрограммирование. Проблемы и перспективы автоматизации проектирования.
Аннотация к рабочей программе дисциплины «Разработка комбинаторных алгоритмов»
1. Цели и задачи дисциплины
Целью освоения дисциплины «Разработка комбинаторных алгоритмов» является изучение и освоение базовых понятий, моделей, методов, структур данных и алгоритмов, применяемых при решении и анализе комбинаторных задач и задач вычислительной геометрии.
Задачи дисциплины: ознакомить с классом комбинаторных задач вычислительной геометрии и их применениями в различных областях информатики, показать эффективность применения изученных ранее моделей, методов и структур данных в алгоритмах вычислительной геометрии; освоить новые теоретические факты, модели, специальные структуры данных и методы, лежащие в основе решения комбинаторных геометрических задач; ознакомить с основными алгоритмами комбинаторной вычислительной геометрии, с результатами и методами анализа их сложности; сформировать навыки корректной и эффективной реализации геометрических алгоритмов, включая элементы их компьютерного исследования и визуализации их работы.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
- способностью владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);
- способностью логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);
- способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);
- способностью владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);
- способностью выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);
- готовностью учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);
- способностью осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования систем и средств автоматизации и управления (ПК-9);
- способностью 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).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
- знать: основные задачи комбинаторной вычислительной геометрии; основные геометрические понятия и факты, лежащие в основе комбинаторных алгоритмов вычислительной геометрии; модели вычислений, нижние оценки сложности и фактическую сложность основных комбинаторных алгоритмов вычислительной геометрии; специальные методы и структуры данных, применяемые при разработке комбинаторных алгоритмов вычислительной геометрии;
- уметь: самостоятельно составлять машинные алгоритмы и программы решения комбинаторных задач вычислительной геометрии на основе известных методов и алгоритмов; модифицировать известные алгоритмы, реализовывать структуры данных, повышающие эффективность комбинаторных алгоритмов вычислительной геометрии; оценивать сложность комбинаторных алгоритмов на основе теоретических (нижних) оценок, а также используя машинные эксперименты.
3. Содержание дисциплины. Основные разделы.
Предмет дисциплины (Комбинаторные задачи алгоритмической геометрии) и ее задачи. Исторический обзор. Содержание и форма проведения занятий. Связь с другими дисциплинами учебного плана (в первую очередь с дисциплиной алгоритмы и структуры данных). Алгоритмические модели и специальные структуры данных. Модели вычислений и сложность алгоритмов. Модели вычислений и абстрактные машины. Метод преобразования задач. Нижние и верхние оценки сложности. Деревья решений и нижние оценки сложности. Специальные структуры данных в комбинаторных геометрических задачах. Структуры данных для работы с множествами: словарь, приоритетная очередь, сливаемая пирамида, сцепляемая очередь. Реализация сцепляемых очередей на базе АВЛ-деревьев. Рандомизированные двоичные деревья поиска и реализация на их основе сцепляемых очередей. Деревья отрезков. Определение, назначение, свойства, построение, операции. Представление планарных графов реберным списком с двойными связями (РСДС). Обход ребер, инцидентных вершине. Обход ребер вокруг грани. Выпуклые оболочки. Основные алгоритмы. Выпуклая оболочка: определения. Постановка задачи и нижняя оценка сложности. Представление многоугольника. Обход многоугольника. Использование векторного произведения как базовой операции. Метод обхода Грэхема. Вариант с упорядочиванием относительно внутренней точки. Вариант с упорядочиванием относительно крайней точки. Модификация Эндрью. Обход методом Джарвиса. Сложность в худшем и среднем. Быстрый алгоритм (QuickCH) построения выпуклой оболочки. Алгоритм построения выпуклой оболочки на основе сбалансированного разделения и слияния. Модификация с построением «мостиков». Построение выпуклой оболочки в реальное время. Расширения и приложения. Алгоритмы аппроксимации выпуклой оболочки. Охватывающая оболочка. Оценка приближения. Задача о глубине множества и ее решение. Задача о диаметре множества точек. Нижняя оценка (связь с задачей разделимость множеств). Противолежащие пары. Оптимальный алгоритм нахождения диаметра множества. Геометрический поиск. Введение в геометрический поиск. Виды поиска. Массовый и уникальный поиск. Задача локализации. Задача регионального поиска. Меры оценки алгоритмов поиска: время запроса, память, время предобработки, время корректировки. Пример решения задачи регионального поиска (подсчета) – метод локусов. Задачи локализации точки. Принадлежность многоугольнику. Метод луча. Выпуклый многоугольник. Звездный многоугольник. Локализация точки на планарном подразбиении. Метод полос. Предобработка: алгоритм плоского заметания. Локализация. Локализация точки на планарном подразбиении. Метод цепей. Монотонные цепи. Полное множество монотонных цепей графа. Регулярный граф и построение полного множества его монотонных цепей. Регуляризация графа. Локализация в множестве монотонных цепей. Локализация точки на планарном подразбиении. Метод детализации триангуляции. Предобработка. Локализация. Анализ сложности. Задачи регионального поиска. Метод сетки. Метод квадрантного дерева. Построение адаптивного квадрантного дерева. Процедура поиска. Анализ в худшем случае и в среднем. Метод 2-D дерева. Построение дерева. Поиск. Анализ худшего случая. Региональный поиск. Метод прямого доступа. Двухэтапная схема. Дерево отрезков. Метод дерева регионов в задаче регионального поиска. Задачи о близости. Набор задач о близости. Набор задач о близости (Ближайшая пара, Все ближайшие соседи, Евклидово минимальное остовное дерево - ЕМОД, Триангуляция, Поиск ближайшего соседа). Задача единственности элементов как вычислительный прототип. Нижняя граница сложности. Нижние оценки сложности задач о близости. Решение задач о близости. Задача о ближайшей паре. Метод сбалансированного разделения и слияния. Диаграмма Вороного. Определение, свойства. Триангуляция Делоне. Построение диаграммы Вороного. Разделяющая цепь. Построение разделяющей цепи. Нижняя оценка для построения диаграммы Вороного. Решение задач о близости с помощью диаграммы Вороного. Решение задачи о Евклидовом МОД. Другие задачи комбинаторной вычислительной геометрии.