1.1.1. Микросистемные компьютерные технологии: системы на кристалле

Программа посвящена подготовке студентов к проектированию систем обработки данных и систем управления на поле кристалла СБИС. Элементная база СБИС – это магистральное направление и передний край развития на­уки и техники. Развитие технологии проектирования и изготовления СБИС приводит к улучшению абсолютно всех характеристик приборов: производительность, стоимость, надежность, потребляемая мощность. СБИС прочно вхо­дят в нашу повседневную жизнь – достаточно посмотреть на мобильный телефон. Если вы хотите, чтобы ваши приборы были конкурентоспособными, они должны быть сделаны на современной СБИС-элементной базе. Если бы мобильный телефон не был сделан на СБИС, он занимал бы огромную комнату.

Подготовка по профилю “Системы на кристалле” включает обстоятельное изучение всех стратегий проектирования СБИС от проектирования на базе программируемых логических интегральных схем (FPGA фирм Altera, Xilinx) и вентильных матриц до полного проектирования на заказ (ASIC). Студенты изучают вычислительные системы, компонентный состав современных систем обработки цифровой и аналоговой информации и специфику создания функциональных узлов и устройств на кристалле, конструкторско-технологическую базу проектирования микросистем и основные технологические процессы создания систем на кристалле, технологию разработки программного обеспечения, языки проектирования аппаратуры и верификациии аппаратно-программных систем (VHDL, Verilog), проектирование реконфигурируемых систем на кристалле, интерфейсы и протоколы микропроцессорных систем (RS-XX, ISA, SPI, I2C, USB, PCI и др.), методы и алгоритмы цифровой обработки сигналов, проектирование заказных систем на кристалле с комплексной параметризацией проекта и разработкой специализированных кремниевых компиляторов.

1.1.2. Распределенные интеллектуальные системы и технологии

Отличительная черта современных систем – географическая распреде­ленность и огромные объемы данных. Переход вычислительных систем от крупных, трудно перестраиваемых локализованных систем к гибким и распределенным вычислительным комплексам – характерная черта эволюции вычислительной техники в последние 25 лет. Широкое применение таких систем стало возможным благодаря новым, бурно развивающимся технологиям:

• метакомпьютинг – набор программных и аппаратных средств, позволяющий объединять территориально удаленные компьютеры в единый ресурс;

• сервис-ориентированная архитектура – набор протоколов и языков, позволяющий пользователю получать требуемый ресурс в удобной форме и привычном окружении;

• виртуализация – инструментарий, позволяющий создавать требуемые вычислительные ресурсы в необходимой программной и аппаратной конфигурации на любых платформах без их физической перестройки.

Комбинация этих технологий и позволяет перейти к новой парадигме вычислений и обработки данных – облачным вычислениям.

По этому направлению студенты имеют возможность получить опыт практической работы с распределенными вычислительными комплексами, работая в гибридном облаке СПбГУ–СПбГЭТУ.

Важнейшим направлением развития распределенных систем является интеллектуализация обработки информации – накопление, представление, использование знаний и управление ими при решении самого широкого круга задач. В настоящее время технологии работы с распределенными знаниями развиваются в рамках концепции семантического Web-расширения традиционного Web, позволяющего представлять любые знания в форме, пригодной для их машинной обработки в единой сетевой среде.

Основное отличие от других профилей, связанных с распределенными вычислениями, – подход, основанный на автономности и слабой связности отдельных компонент системы и их интеллектуальности. В таких системах широко используются автономные модули – интеллектуальные агенты, спо­собные самостоятельно находить необходимые данные и знания в открытой информационной среде, связываться с другими компонентами (агентами и сервисами), планировать свои действия и оптимизировать работу для выполнения поставленной задачи.