1. Цели освоения дисциплины
| 1.1. | Цель изучения дисциплины – формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по методам проектирования программно-аппаратных комплексов с учетом требований, предъявлемых промышленными предприятиями: - ознакомить студентов с принципами построения конструкторских бюро; - привить навыки последовательной разработки изделий (проведение НИР, ОКР, НИОКР) с учетом использования информационного и патентного поисков; - изложить основные принципы разработки программно-аппаратных комплексов . |
|---|
2. Место дисциплины в структуре ООП
| Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.01.02 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| ПК-1 | Способен проводить инсталляцию, настройку и обслуживание программного обеспечения телекоммуникационного оборудования |
| ПК-3 | Способен к администрированию системного программного обеспечения и систем управлениями базами данных инфокоммуникационной системы организации |
| ПК-5 | Способен к проектированию, строительству, монтажу и эксплуатации радиоэлектронных средств инфокоммуникаций, направляющих средств передачи информации |
| ПК-6 | Способен к разработке моделей различных технологических процессов и проверке их адекватности на практике, самостоятельно выполнять экспериментальные исследования для решения научно-исследовательских и производственных задач с использованием пакетов прикладных программ анализа и синтеза инфокоммуникационных систем, сетей и устройств |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | Основные этапы разработки ПАК Этапы жизни ПАК Основные инструменты, используемые при проведении НИР, ОКР, НИОКР Основные требования предьявлемые к разработке изделий, с целью возможности дальнейшего их производства на серийных заводах-изготовителях Виды нормативных документов, регулирующих процесс разработки и производства ПАК |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | ыполнять постановку задачи, анализовать состояние проблематики, решаемой в поставленной задаче, проводить информационный и патентный поиск с целью определения оптимального пути решения поставленной задачи, систематизировать полученную информацию, составлять алгоритмы для решения задач из различных предметных областей, подбирать оптимальную аппаратную и программную платформу для реализации разработанных алгоритмов определять перечень необходимых испытаний разработанных изделий для оценки качества реализованных алгоритмов. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | проектирования программно-аппаратных комплексов сложной структурой с использованием специализированного инструментария, различать варианты организации программно-аппаратного взаимодействия, использования их для решения практических задач разного уровня сложности из разных предметных областей |
4. Структура и содержание дисциплины
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Программно-аппаратные комплексы, типы, назначения, структура. | ||||||
| 1.1. | Понятие стека технологий для реализации системы. Модель OSE/RM. | Лекции | 1 | 2 | ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2 |
| 1.2. | Тенденции развития вычислительной техники. Современные микропроцессоры. | Сам. работа | 1 | 24 | ПК-3 | Л1.1, Л2.3, Л2.2 |
| 1.3. | Реконфигурируемые вычислительные системы. | Лекции | 1 | 2 | ПК-3 | Л1.1, Л2.1 |
| 1.4. | История ЭВМ. Знакомство с архитектурой и структурой современных реконфигурируемых систем. | Сам. работа | 1 | 70 | ПК-5 | Л1.1, Л2.1 |
| Раздел 2. Описание аппаратуры на языках высокого уровня (HLS-подход). Предметноориентированные языки | ||||||
| 2.1. | Прикладные вопросы разработки и синтеза аппаратной части комплекса. | Лекции | 2 | 1 | ПК-6 | Л1.1, Л2.1 |
| 2.2. | Архитектура SoC семейства Zynq. FPGA для сегмента LowPower-устройств. | Лабораторные | 1 | 12 | ПК-5 | Л1.1, Л2.3 |
| 2.3. | Инфраструктура разработки систем на базе ARM-, MIPS, RICS-V ядер | Лекции | 1 | 2 | ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.1 |
| 2.4. | Софт-процессоры. Понятия IP-ядер. | Лабораторные | 1 | 24 | ПК-5 | Л1.1, Л2.1, Л2.4 |
| 2.5. | Высокоскоростные шины передачи данных. Шина AXI. | Лабораторные | 2 | 12 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2 |
| 2.6. | Прикладные вопросы разработки и синтеза аппаратной части комплекса. Многопоточные процессоры. Многоядерные процессоры. | Сам. работа | 1 | 8 | ПК-5 | Л1.1, Л2.4 |
| Раздел 3. Софт-процессоры | ||||||
| 3.1. | Софт-процессорные ядра ARM-Corteх *. | Лекции | 2 | 2 | ПК-6 | Л1.1, Л2.4 |
| 3.2. | Софт-процессорные ядра RISC-V, MIPS | Лекции | 2 | 1 | ПК-1 | Л1.1, Л2.4 |
| 3.3. | Системы команд для микропроцессоров различных архитектур. Влияние архитектуры процессора на его программирование. | Сам. работа | 2 | 40 | ПК-3 | Л1.1, Л2.1 |
| 3.4. | Программирование процессоров нестандартной архитектуры. Выполнение домашних заданий. Выполнение курсовой работы. | Сам. работа | 2 | 36 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л2.4 |
| Раздел 4. Языки описания аппаратуры.Языки описания задач. | ||||||
| 4.1. | Описание аппаратуры на языках высокого уровня (HLS-подход). | Лабораторные | 2 | 1 | ПК-5 | Л1.1, Л2.1 |
| 4.2. | Предметноориентированные языки. | Лабораторные | 2 | 1 | ПК-3 | Л1.1, Л2.4 |
| 4.3. | Разработка IP-ядер софт-процессоров | Лабораторные | 2 | 8 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л2.1 |
| 4.4. | Структура ассемблерной программы. Проектирование низкоуровневых программ. Программные комплексы низкого уровня. Аппаратное программирование. Выполнение домашних заданий. | Сам. работа | 2 | 23 | ПК-6 | Л1.1, Л2.3, Л2.4 |
| Раздел 5. Программирование с учетом архитектурных особенностей ЭВМ. | ||||||
| 5.1. | Принципы построения современных ЭВМ. Особенности построения микропроцессорных ЭВС. Принцип МММ - модульность, микропроцессор, микропрограммное управление. | Лабораторные | 2 | 1 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л2.1 |
| 5.2. | Распределенные программно-аппаратные комплексы. Граничные вычисления (Edge-conputing). | Лекции | 2 | 1 | ПК-3 | Л1.1, Л2.3, Л2.2 |
| 5.3. | Особенности работы с внешними устройствами. Прерывания. Обработка прерываний. Программные и аппаратные прерывания. Многопоточность | Лабораторные | 2 | 3 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2 |
| 5.4. | Процессоры, ядра и потоки. Топология систем | Лекции | 2 | 1 | ПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 5.5. | Программирование с учетом архитектурных особенностей ЭВМ. | Лабораторные | 2 | 10 | ПК-5 | Л1.1, Л2.3, Л2.4 |
| 5.6. | Изучение модульной структуры для ЭВМ различного назначения. Программирование различных узлов ЭВМ. Системы прерываний для ЭВМ различных архитектур. Периферийные устройства ЭВМ. Выполнение домашних заданий. Выполнение курсовой работы. | Сам. работа | 2 | 3 | ПК-6 | Л1.1, Л2.3, Л2.2 |
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| 1. Виды работ, проводимые при разработке программно-аппаратных комплексов: а) Написание курсовых работ б) НИР, ОКР в) Послегарантийное обслуживание Правильный ответ - б 2. Виды документов, которыми регулируется техническая сторона разработки программно-аппаратных комплексов: а) ГОСТ б) УК РФ в) ТК РФ Правильный ответ - а 3. Результат проведения каких испытаний дает право на серийный выпуск изделия: а) Лабораторные испытания б) Приемочные испытания в) Предварительные испытания Правильный ответ - б 4. Какой образец изделия изготавливается при проведении ОКР: а) Экспериментальный б) Опытный в) Макет Правильный ответ - б 5. Какой документ выпускается после проведения патентных исследований: а) Научно-технический отчет б) Инженерная записка в) Отчет о патентных исследованиях Правильный ответ - в 6. В каком документе предявляются технические требования к разрабатываемому изделию: а) Договор на выполнение работ б) ТЗ Правильный ответ - б 7. В какую часть НТО следует относить данные которые по какой-то причине не могли быть включены в основную часть: а) Заключение б) Реферат в) Приложение Правильный ответ - в 8. Какое количество предприятий должно разрабатывать изделие а) 1 б) 2 в) Количество неограниченно и регулируется степенью сложности изделия и квалификацией разрабатываемых предприятий Правильный ответ - в 9. Какой отдел контролирует качество разрабатываемого и выпускаемого оборудования а) Экономический б) Метрологический в) Отдел технического контроля Правильный ответ - в 10. Какой отдел контролирует качество измерительного оборудования а) Отдел технического контроля б) Метрологический в) Главный энергетик Правильный ответ - б 11. В соответствии с каким ГОСТ разрабатывается НТО а) 7.32 б) 15.011 в) 28188-2014 Правильный ответ - а 12. В каком документе предявляются требования к стоимости разработке изделия и порядке расчетов: а) Договор на выполнение работ б) ТЗ Правильный ответ - а 13. Какие характеристики важны при реализации макета а) Массо-габаритные б) Мощностные в) Характеристики, которые демонстрирует макет Правильный ответ - в 14. Какой образец изделия наиболее прибоиженный к серийному а) Опытный б) Экспериментальный в) Макет Правильный ответ - а 15. Какой тип документации разрабатывается в ходе проведение ОКР а) Рабочая конструкторская документация б) Эскизная конструкторская документация Правильный ответ - а |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| 1. Тунельный металлодетектор 2. Арочный металлодетектор 3. Методы подавления и блокировки сотовой связи 4. Методы определения источника радиоизлучения в заданном диапазоне 5. Методы поиска пропавших людей по радиоизлучению портативных радиопередатчиков 6. Методы определения номера телефона по исходящему радиоизлучению 7. Системы климатического обеспечения работы оборудования на примере климатических шкафов 8. Систематизация поведения групп роботов 9. Автономное поведение групп роботов 10. Система контроля высева посевных пневматических комплексов 11. Системы точного позиционирования тягача 12. Методы определения расстояния между обьектами посредством радиоизлучения 13. Испытательные радиостенды 14. Система обеспечения микроклимата тепличных помещений |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| Получение итоговой отметки за второй семестр возможно только при наличии итоговой отметки за первый семестр |
| Приложения |
|
Приложение 1.
ФОС ППАК - ИКТСС.docx
|
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Громов Ю. Ю. , Иванова О. Г. , Серегин М. Ю. , Ивановский М. А. , Дидрих В. Е. | Архитектура ЭВМ и систем: Учебники и учебные пособия для вузов | Тамбов: Издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012 // ЭБС "Университетская библиотека ONLINE" | biblioclub.ru |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Кирнос В.Н. | Введение в вычислительную технику: основы организации ЭВМ и программирование на Ассемблере: | Томск : Эль Контент, 2011 | biblioclub.ru |
| Л2.2 | Айдинян А.Р. | Аппаратные средства вычислительной техники: учебник | Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2016 | biblioclub.ru |
| Л2.3 | Смирнов М.Ю., Зияутдинов В.С., Голубева О.В. и др. | Конструирование и программирование микроконтроллерных устройств: учебное пособие | Липецк : Липецкий государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-Тян-Шанского , 2018 | biblioclub.ru |
| Л2.4 | Рыбальченко М.В. | Организация ЭВМ и периферийные устройства: учебное пособие | Ростов-на-Дону ; Таганрог : Южный федеральный университет, 2017 | https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=500012 |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Государственная публичная научно-техническая библиотека | www.gpntb.ru | ||
| Э2 | Библиотека учебной и методической литературы | www.window.edu.ru | ||
| Э3 | Курс | portal.edu.asu.ru | ||
| Э4 | Издательство Лань | e.lanbook.com | ||
| Э5 | Универститетская библиотека | biblioclub.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Mozila FireFox (https://www.mozilla.org/en-US/about/legal/eula/), бессрочно 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), бессрочно GIMP (https://docs.gimp.org/2.8/ru/), бессрочно DjVu reader (http://djvureader.org/), бессрочно Python c расширениями PIL, Py OpenGL (https://docs.python.org/3/license.html), бессрочно Visual Studio (https://code.visualstudio.com/license;), бессрочно Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 60674416 от 17.07.2012), бессрочно Microsoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 49464762 от 14.12.2011), бессрочно Microsoft Office 2010 (Office 2010 Standard, № 61823557 от 22.04.2013), бессрочно Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 47774570 от 03.12.2010), бессрочно Microsoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно) | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| Профессиональная база данных: электронная библиотечная система Алтайского государственного университета (http://elibrary.asu.ru/); Профессиональная база данных: научная электронная библиотека elibrary (http://elibrary.ru) Образовательный портал АлтГУ, ресурс http://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=1631 Поисковая система по БД патентов https://www.fips.ru/iiss/ Поисковая система по БД патентов https://yandex.ru/patents | ||||
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| Помещение для самостоятельной работы | помещение для самостоятельной работы обучающихся | Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ |
| 001вК | склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования | Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032 |
| Учебная аудитория | для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик | Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска) |
| Учебная аудитория | для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик | Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска, мультимедийное оборудование стационарное или переносное) |
| 201К | лаборатория робототехники – учебная аудитория для проведения, занятий семинарского типа (лабораторных и (или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 7 посадочных мест; рабочее место преподавателя; генераторы сигналов специальной формы; измеритель иммитанса; источники питания аналоговые; источники питания импульсные; компьютеры-моноблоки; мультиметры цифровые; осциллографы; компрессор; МФУ лазер.; ноутбук; паяльные станции; паяльные станции индукционные; полуавтоматический установщик SMD-компонентов; принтер для печати трехмерных объектов; проектор мультимедийный; частотомер портативный; экран на штативе |
8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
| В ходе изучения дисциплины, магистры, работая с фондом оценочных средств, набирают определенное количество баллов. В ходе выполнения лабораторных работ магистр готовит отчет. После подготовки полного варианта пояснительной записки, её проверки преподавателем, магистр может, получит до 50 баллов. Зачёт за первый семестр производится на основе выполненных лабораторных работ. На приёме зачёта с оценкой получает билет с двумя теоретическими вопросами из перечня, представленного в разделе «Перечень вопросов к зачёту с оценкой». Зачёт с оценкой оценивается в диапазоне от 0 до 50 баллов. Полученные баллы суммируются к уже набранным и магистру выставляется итоговая оценка. |