2.2 Тематика дипломних проектів.

Теми дипломних проектів повинні охоплювати основні розділи дисциплін, які вивчаються студентами спеціальності "Спеціалізовані комп’ютерні системи", бути актуальними, відповідати сучасному стану і перспективам розвитку науки та техніки і відповідати меті дипломного проектування. Завдання на дипломне проектування видається індивідуально для кожного студента.

Тема, зміст, обсяг і форма викладу проекту повинні надати можливість студенту-дипломнику проявити свої знання і навички в галузі проектування, створення, впровадження, застосування, діагностування та експлуатації засобів технічного, операційного, програмного забезпечення спеціалізованих комп’ютерних систем.

За узгодженням з випускною кафедрою можлива розробка дипломного проекту за тематикою науково-дослідного характеру із поданням реальних макетів вузлів, пристроїв, програм. Більшість тем проектів повинні виконуватись за заявками підприємств і організацій.

Тема дипломного проекту закріплюється індивідуально за кожним студентом. Якщо передбачено вирішення складної науково-технічної задачі, тема може бути закріплена за групою студентів під загальним керівництвом наукового керівника (комплексний дипломний проект). В індивідуальному завданні на дипломне проектування вказується, які конкретні завдання вирішує кожен студент у складі комплексної теми. Із кожної роботи повинен бути зрозумілим зміст загального вирішення теми.

Дипломний проект є самостійно виконаною інженерною розробкою засобів технічного, інформаційного, організаційного, математичного, програмного забезпечення спеціалізованих комп’ютерних систем, що виконана відповідно до вимог діючої нормативно-технічної документації.

За змістом дипломні проекти студентів спеціальності "Спеціалізовані комп’ютерні системи" можуть бути наступних чотирьох типів: системний (system), апаратний (hard), програмний (soft) і дослідницький (search).

Системного напряму (System) – тематика орієнтована, переважно, на розробку системотехнічних питань побудови та організації спеціалізованих комп’ютерних систем в різноманітних галузях господарства. Основна увага надається детальній системотехнічній розробці і аналізу функціонування системи, що відповідає системному етапу проектування на стадіях технічних пропозицій і ескізного проекту. Предметом розробки є обґрунтування вибору топології системи і складу технічного забезпечення, узагальнена розробка програмного забезпечення, а також організаційні, функціональні, інформаційні, математичні моделі системи, алгоритми функціонування, на основі яких проводиться її аналіз та синтез.

Основні питання, які розробляються в дипломному проекті, зводяться до наступного:

• постановка задачі та обґрунтування необхідності розробки спеціалізованої комп’ютерної системи (керування, інформаційної, діагностичної), аналіз існуючих, актуальність впровадження та новизна запропонованих методів вирішення завдання;

• аналіз організаційної структури об’єкта, на якому для якого розробляється спеціалізована комп’ютерна система (створення організаційної структури і організаційного забезпечення об’єкта; структура технологічного та виробничого процесу;

• визначення функцій і основних операцій покладених на спеціалізовану комп’ютерну систему та створення функціональної моделі "об’єкт – система ");

• інформаційне забезпечення (інформаційне моделювання структури розробленої системи формування, перетворення, обробки та документування повідомлень; аналіз руху потоків даних в інфомоделі об’єкта; часові моделі інфообміну; розв’язка інфопотоків у мережі; методи і засоби захисту інформації;

• обґрунтування та вибір математичних методів моделювання функціонування технічних або організаційних систем (теоретичні та формальні методи розробки детермінованих моделей статистики і динаміки; графічні методи подання моделей; моделювання апаратного забезпечення; організаційно-економічні моделі);

• алгоритмізація (виявлення подій, аналіз ситуацій, підготовка порад і рекомендацій, підготовка і прийняття рішень, допоміжні алгоритми);

• прикладне і системне програмування (обґрунтування вибору платформи операційної системи; взаємодія із операційною системою; розробка прикладних або спеціалізованих програм управляючих (інформаційних) систем; обґрунтування вибору програмного середовища; програмна реалізація алгоритмів управління (автоматизації, інформатизації); структура системного інтерфейсу користувача; процедури роботи із програмою підтримки функцій системи);

• засоби і системи технічного забезпечення (узагальнена структура системи, комплексу, мережі; при розробці архітектури технічного забезпечення системи закласти спеціалізовані засоби, обґрунтувати їх склад та вказати техніко-економічні характеристики; обґрунтувати вибір ієрархічної структури та протоколів підтримки мережного інформаційного обміну; визначити типи первинних (давачів), вхідних, проміжних перетворювачів, засобів виводу інформації та керування, склад вторинних пристроїв, автоматичних регуляторів і виконавчих пристроїв, засобів передачі, обробки, відображення, документування інформації, допоміжного обладнання);

• оцінка надійності функціонування розробленого програмно-апаратного комплексу.

При розробці спеціалізованих комп’ютерних систем слід звернути увагу на технологічні параметри об’єкта. При використанні типових пристроїв потрібно вибирати найбільш сучасні апаратно-технічні засоби, в тому числі і засоби провідних іноземних фірм, які сумісні з сучасними ПК та спецпроцесорами. При розробці алгоритмів слід використовувати найбільш ефективні методи програмування, а також стандартні (загальноприйняті) алгоритми провідних вітчизняних і зарубіжних фірм.

При розробці спеціалізованих інформаційно-вимірювальних та управляючих систем слід зауважити, що об’єктом дослідження повинна бути технологічна установка чи процес, параметри яких повинні вимірюватись з метою контролю або управління. Процес вимірювання і система управління можуть бути як місцеві, так і дистанційні. При побудові дистанційних систем слід звернути увагу на сучасні методи і технічні засоби передачі інформації, на методи і технічні засоби аналого-цифрового і цифро-аналогового перетворення інформації, на обробку інформації на низовому рівні і на рівні диспетчерського пункту з використанням сучасних обчислювальних засобів.

При розробці спеціалізованих інформаційно-обчислювальних систем (ІОС) і комплексів слід звернути увагу, що такі системи відрізняються від ІВС, тим, що ієрархічно вони є більш складними і включають в себе обчислювальні засоби, які необхідні для отримання і обробки інформації. В таких системах на основі обробки вимірювальної інформації, приймаються рішення про керування об’єктом.

Розробка нових енергозберігаючих технологій включає в себе, насамперед, розробку надійних систем контролю енергоносіїв. Ці системи повинні включати в себе вимірювання відповідних фізичних величин і розробку пристроїв для кодування, передавання та цифрової обробки даних.

Суттю дипломного проекту може бути також розробка окремих пристроїв, які входять в склад спеціалізованих комп’ютерних систем. До основних пристроїв, з яких складаються такі системи, відносять:

• пристрої для вимірювання фізичних величин (первинні вимірювальні перетворювачі, нормуючі пристрої тощо);

• багатоканальні пристрої для збору вимірювальної інформації;

• пристрої для перетворення інформації (АЦП, ЦАП), з метою її передачі, обробки, зберігання та індикації;

• пристрої для передачі і приймання вимірювальної інформації;

• пристрої для узгодження вимірювальних даних та сигналів між технічними засобами системи і пристрої для узгодження виходу ПК, мікропроцесорного пристрою чи контроллера з об’єктом керування.

Апаратного напряму (Hard) – тематика орієнтована переважно на схемотехнічну розробку спеціалізованих технічних засобів, обчислювальної техніки, комплексів, систем, мереж. У проектах цього типу розробляються функціональні, структурні, принципові електричні схеми, приводиться аналіз часових діаграм, розрахунок швидкодії пристроїв, узгодження часових діаграм, а також схеми монтажні та з'єднань елементів. При розробці пристрою, що функціонує в складі ПК, рекомендується розробити автономний драйвер (наприклад, на мові асемблер) для перевірки функціонування та налаштування пристрою.

Основні питання, які розробляються в дипломному проекті, є наступними:

• постановка задачі та обґрунтування необхідності розробки технічного забезпечення спеціалізованої комп’ютерної системи, аналіз існуючих, актуальність впровадження та новизна запропонованих методів вирішення завдання;

• аналіз організаційної структури об’єкта і організаційного забезпечення (структура фаз організаційного, технологічного та виробничого процесів; функції та основні операції керування організаційною, виробничою або технологічною структурою; функціональна модель "об’єкт – спеціалізована комп’ютерна система");

• інформаційне забезпечення (інформаційне моделювання структури розробленої системи формування, перетворення, обробки та документування повідомлень; аналіз руху потоків даних в інфомоделі об’єкта; часові моделі інфообміну; розв’язка інфопотоків у мережі; методи і засоби захисту та підвищення достовірності інформації);

• обґрунтування та вибір математичних методів моделювання функціонування технічних або організаційних систем; моделювання апаратного забезпечення;

• алгоритмізація (алгоритми функціонування технічних засобів);

• прикладне і системне програмування (обґрунтування вибору основи операційної системи; взаємодія із операційною системою; обґрунтування вибору програмного середовища; програмна реалізація алгоритмів функціонування; процедури роботи із програмою підтримки функцій системи);

• засоби і системи технічного забезпечення (детальна розробка апаратури або складового модуля системи, комплексу, мережі; при розробці архітектури технічного забезпечення закласти спеціалізовані засоби, що є предметом розробки в спецрозділі, обґрунтувати їх склад та визначити технічні характеристики; навести функціональну, структурну, принципову електричну схеми, а також монтажну і з’єднань між елементами; відобразити часові діаграми та показники швидкодії і продуктивності технічних засобів; визначити типи первинних, вхідних, проміжних перетворювачів, засобів виводу інформації та управління, склад вторинних пристроїв, автоматичних регуляторів і виконавчих пристроїв, засобів передачі, обробки, відображення, документування інформації, допоміжного обладнання);

• обґрунтувати вибір ієрархічної структури та протоколів підтримки мережного інфообміну; визначити типи та архітектуру зв’язків;

– забезпечення надійності розробленого пристрою чи модуля системи (розробка заходів по завадозахисту, надійності та економічної ефективності).

Теми проектів напряму (Soft) – орієнтовані на розробку спеціалізованого системного та прикладного програмного забезпечення ЕОМ, серверних комплексів, спеціалізованих систем, мікропроцесорних пристроїв та контроллерів. Основна увага надається розробці програмного забезпечення на базі запропонованих організаційних, математичних та інформаційних моделей. Основна документація по розробці програмного забезпечення повинна містити схеми алгоритмів окремих програм, підпрограм, оформлених відповідно до діючої нормативно-технічної документації, лістинги програм, результати їх перевірок, а також тести для перевірки та налагоджування програм. Розробка апаратної частини здійснюється на рівні структур основних пристроїв і зв’язків між ними з відомими архітектурними і зовнішніми електричними характеристиками. Дозволено комплектувати технічні засоби із ряду типових, серійних, або таких, що розроблені в попередніх дипломних проектах. Конструкторські документи повинні містити електричні функціональні схеми, структурні схеми, схеми електричні принципові з’єднань між функціональними пристроями, що в повному обсягу розкривають архітектуру системи. Розробляються питання технології проектування, налагодження і тестування програм, оцінюється надійність програм і програмно-апаратного комплексу.

Загальні питання, які розробляються в дипломному проекті такого типу:

• постановка задачі та обґрунтування необхідності розробки програмного забезпечення спеціалізованої комп’ютерної системи, аналіз існуючих рішень, актуальність впровадження та новизна запропонованих методів вирішення завдання;

• обґрунтування та вибір математичних методів моделювання функціонування обраних технічних або організаційних систем (теоретичні та формальні методи розробки детермінованих моделей статики і динаміки; графічні методи подання моделей; моделювання апаратного забезпечення);

• інформаційні моделі (структурне інформаційне моделювання розробленої системи формування, перетворення, обробки та документування повідомлень; аналіз руху даних в інфомоделі об’єкта);

• алгоритмізація (виявлення подій, аналіз ситуацій, підготовка порад і рекомендацій, допоміжні алгоритми; методика програмної реалізації алгоритмів);

• прикладне і системне програмування (обґрунтування вибору платформи, операційної системи; методи та процедури взаємодії із операційною системою; розробка прикладних або спеціалізованих програм управляючих (інформаційних) систем; обґрунтування вибору програмного середовища; програмна реалізація алгоритмів управління (автоматизації, інформатизації); інсталювання розробленого програмного пакету; структура системного інтерфейсу користувача; процедури роботи із системою, програмної підтримки функцій системи;

• засоби і системи технічного забезпечення (узагальнена структура системи, комплексу, мережі; при розробці архітектури технічного забезпечення системи закласти типові засоби, обґрунтувати їх склад та вказати техніко-економічні характеристики; визначити типи первинних пристроїв (давачів), вхідних, проміжних перетворювачів, засобів виводу інформації та управління, склад вторинних пристроїв (автоматичних регуляторів і виконавчих пристроїв), засобів передачі, обробки, відображення, документування інформації, допоміжного обладнання;

• розробка сервісних програм налагодження і тестування робочих прикладних програм; оцінка надійності функціонування розроблених програм і програмно-апаратного комплексу.

Враховуючи навчальний профіль кафедри, а також напрямок наукових досліджень професорсько-викладацького складу кафедри, можна рекомендувати наступні конкретні види дипломних проектів напрямку soft:

• розробка програмного забезпечення спеціалізованих комп’ютерних систем для потреб різних галузей промисловості;

• розробка систем передавання даних на основі радіоканалу та безпровідного оптичного каналу зв’язку з акцентом на програмних засобах та математичних методах і алгоритмах обробки сигналів;

• розробка програмних засобів систем управління енергозберігаючими технологіями;

• розробка програмного забезпечення систем автоматизації технологічних установок і процесів в промисловості;

• розробка інформаційно-вимірювальних систем (ІВС) в промисловості;

• розробка інформаційно-обчислювальних систем (ІОС);

• розробка окремих пристроїв спеціалізованих комп’ютерних систем з їх програмним забезпеченням;

• розробка програмних продуктів по конкретному замовленню підприємства.

При розробці програмного продукту слід використовувати сучасні потужні засоби програмування і добре документувати свою роботу. Обов’язковим є демонстрування реальної роботи програми при захисті дипломного проекту.

Дослідницькі проекти (Search) виконуються в рамках держбюджетних і госпдоговірних науково-дослідних робіт (НДР), за завданням академічних інститутів і відомчих НДІ, а також за науковим напрямками досліджень викладачів кафедри і передбачають проведення теоретичних та експериментальних досліджень нових методів, алгоритмів та розробку технічних засобів формування, кодування, передавання та оброблення даних в області обчислювальної техніки та математичного моделювання.

До виконання дослідницьких проектів допускаються студенти, що мають високі показники в навчанні і ті що проявили на старших курсах схильність до науково-дослідної роботи.