
- •1. Современное состояние и тенденции развития в области проектирования и разработки программно-аппаратных комплексов
- •3. Задачи, функции и классификация программно-аппаратных комплексов
- •4. Основные принципы создания программно-аппаратных комплексов
- •5. Системно-ориентированный подход к проектированию и разработке программно-аппаратных комплексов. Основные определения и принципы системного подхода
- •6. Блочно-иерархический подход к созданию сложных программно-аппаратных комплексов, преимущества и недостатки подхода.
- •7. Датчики программно-аппаратных комплексов, их классификация. Энкодеры и интеллектуальные датчики, примеры их использования.
- •8. Исполнительные устройства программно-аппаратных комплексов. Место исполнительных устройств в системе управления.
- •9. Архитектура программного и аппаратного обеспечения. Основные понятия и определения. Архитектура по составу и сложности команд cisc, risc и vliw. Их преимущества и недостатки.
- •10. Архитектура системы команд как интерфейс между программным и аппаратным обеспечением. Классификация архитектур системы команд.
- •11. Архитектура системы команд по месту хранения операндов. Аккумуляторные, регистровые, и стековые архитектуры, примеры их использования в программно-аппаратных комплексах.
- •13. Операционные системы реального времени, используемые в программно-аппаратных комплексах, их особенности, преимущества и недостатки.
- •15. Информационные и информационно-управляющие системы. Понятие устойчивости системы. Пид регуляторы, порядок их настройки.
- •16. Вычислительная система программно-аппаратных комплексов, основные понятия и определения. Особенности программируемых систем и систем на «жесткой логике».
- •17. Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование сигналов в программно-аппаратных комплексах, их назначение, основные свойства.
- •18. Базовые принципы организации вычислительных систем программно-аппаратных комплексов. Классическая и шинная структура связей, достоинства и недостатки.
- •19. Организация процессов выборки и исполнения команд в вычислительных системах программно-аппаратных комплексов. Гарвардская архитектура, особенности и преимущества архитектуры.
- •20. Микропроцессоры программно-аппаратных комплексов и их классификация по функциональному признаку. Вычислительный конвейер, блок предсказания переходов, их преимущества и недостатки.
- •21. Микроконтроллеры и микропроцессоры семейства arm и Cortex, их принципиальные отличия и примеры использования в программно-аппаратных комплексах.
- •22. Промышленные контроллеры, их базовые компоненты и классификация. Типовые структуры промышленных контроллеров.
- •24. Программируемые логические контроллеры, обобщённая их структурная схема. Рабочий цикл программируемых логических контроллеров. Человеко-машинный интерфейс.
- •25. Программирование программируемых логических контроллеров. Особенности языков программирования стандарта мэк 61131-3.
- •26. Среды программирования для программируемых логических контроллеров. Показатели систем программирования, основанных на мэк 61131-3.
- •27. Графические и текстовые языки программирования программируемых логических контроллеров, их преимущества и недостатки.
- •29. Интерфейсы uart, i2c, spi. Сопряжение микроконтроллера с периферийными устройствами с использованием этих интерфейсов.
- •31. Протоколы Modbus, Profibus, hart их особенности, схема подключения, сравнительная оценка.
- •32. Понятия аналоговые и цифровые сигналы, модуляция. Беспроводные технологии, используемые в программно-аппаратных комплексах, их классификация и особенности.
- •33*. Программно-аппаратные комплексы распределённой обработки данных и управления. Их особенности, преимущества и недостатки.
- •34. Диспетчерское управление и сбор данных. Scada система, основные функции и структурные компоненты.
- •35. Аппаратные и программные средства scada систем. Удалённые терминалы, каналы связи и Диспетчерские пункты управления. Основные возможности современных scada пакетов.
- •36. Семейство программных технологий, предоставляющих единый интерфейс для управления объектами автоматизации и технологическими процессами. Стандарты opc.
- •37. Основные требования к scada системам. Особенности scada систем как процесса управления. Программные технологии opc и tsn.
- •38. Программно-аппаратные комплексы с элементами облачных технологий. Основы клиент-серверных технологий. Система управления базами данных на примере MySql.
- •39. Средства создания программ. Текстовый редактор, программа-компилятор и библиотеки стандартных функций.
- •40. Инструментальные средства разработки программно-аппаратных комплексов. Система программирования. Компоненты системы программирования.
- •41. Средства программирования, отладки и тестирования. Интегрированные среды разработки программного обеспечения для микроконтроллеров программно-аппаратных комплексов.
- •42. Интегрированные среды разработки Keil uVision, stm32CubeMx, stm32CubeIde для микроконтроллеров stm32 и их особенности.
- •43. Интегрированная среда разработки Keil uVision. Назначение, основные компоненты среды и стандартная библиотека периферийных устройств.
- •44. Основные возможности современных интегрированных сред для микроконтроллеров. Отличительные особенности интегрированных сред Keil uVision и stm32Cube ide
- •45. Особенности программирования микроконтроллеров в интегрированной среде Arduino ide
- •46. Модельно-ориентированное проектирование программно-аппаратных комплексов. Система автоматизированного проектирования Proteus, ее особенности и недостатки.
- •47. Надежность программно-аппаратных комплексов. Основные понятия и показатели надежности программно-аппаратных комплексов.
- •48. Особенности программного обеспечения как объекта надежности. Ошибки программного обеспечения. Принципы проектирования надёжного программного обеспечения программно-аппаратных комплексов.
- •49. Факторы, влияющие на надёжность программно-аппаратных комплексов. Процесс проверки программной системы на надёжность.
- •50. Требования к безопасности, надежности и качеству программного и аппаратного обеспечения программно-аппаратных комплексов.
49. Факторы, влияющие на надёжность программно-аппаратных комплексов. Процесс проверки программной системы на надёжность.
Все факторы, влияющие на надежность ПАК, можно разделить на три группы: конструктивные, производственные и эксплуатационные.
К конструктивным относят факторы, способные еще на этапе проектирования и конструирования определить условия возникновения последующих отказов аппаратуры и ПО. К ним относятся выбор типов элементов, выбор принципиальной, электрической, гидравлической, структурной, логической и других схем; выбор режимов работы элементов; выбор уровня автоматизации проектирования; выбор технологии программирования; организация технологического процесса (ТП) разработки ПО.
К производственным относят факторы, возникающие в процессе изготовления ПАК и воздействующие на ее надежность. Такими факторами являются контроль качества материалов и элементов; входной контроль покупных комплектующих изделий (ПКИ); организация ТП производстве организация процесса настройки и наладки аппаратуры, процессов тестирования ПО на технических средстве' входящих в состав ПАК; контроль качества продукции, в том числе качества ПО.
К эксплуатационным факторам относятся внешние воздействующие факторы (ВВФ) и мероприятия проводимые при техническом обслуживании (ТО) аппаратуры. В зависимости от характера воздействия изделия все возможные ВВФ делят на шесть классов: механические факторы: климатические и другие природные факторы; радиационные факторы; термические факторы; ВВФ электромагнитных полей; ВВФ специальных, в том числе агрессивных, сред.
К мероприятиям ТО относят регулировки, профилактические работы, в том числе планов предупредительные ремонты, тренировки, предпусковые испытания, контроль работоспособности, сбор и анализ сведений об отказах.
(Проверка на надежность) Испытания с целью проверки надёжности изделий, работающих под управлением программ, осуществляются при совместной работе программы и изделия. Проверяются при этом и степень отработанности программы в соответствии с заданными требованиями, и корректность этих требований, и согласованность взаимодействий программы и аппаратуры. Степень отработанности программы может проверяться различными методами. Чем выше требование к достоверности проверки, тем более сложен метод проверки.
В процессе проверки «корректности» программы (с помощью наблюдений за работой либо изделия, либо имитирующего устройства, либо на специальном
стенде с помощью тестов) фиксируются времена обнаружения ошибок в программе.
Результаты проверки обрабатываются при следующих предположениях:
а) ошибки программы независимы (каждый раз после обнаружения они устраняются и в дальнейшем не проявляются);
б) интенсивность ошибок уменьшается по мере их обнаружения и устранения.
Выявление и устранение ошибок производится до тех пор, пока значение будет меньше заданного значения. Заданное значение назначается с учётом требований к надёжности изделия.
Ориентировочно можно исходить из того, что интенсивность программных ошибок, приводящих к отказу, на этапе отладочных испытаний должна быть не больше интенсивности аппаратурных отказов.
Положение о том, что при создании программного продукта возможно возникновение ошибок и что выявление программных ошибок - чрезвычайно трудная задача, не только не должно обезоруживать разработчиков систем, а наоборот, должно ориентировать их на максимальное сосредоточение сил для ликвидации программных отказов.
Влияние программных ошибок на надёжность изделия должно непрерывно уменьшаться с каждым новым этапом освоения программ (разработка - отладка - опытная эксплуатация - нормальная эксплуатация) так, чтобы на этапе нормальной эксплуатации объекта программная надёжность его была на уровне заданных требований.