диплом / Program

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ (ТУ)

"УТВЕРЖДАЮ"

Декан факультета АВТ

д.т.н., профессор

_________Петросянц К.О.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

государственного экзамена

по специальности 22.01

"Электронные вычислительные машины, системы, комплексы

и сети"

Москва 2001 г.

Цель и задачи программы.

Основной задачей программы государственного экзамена является

выяснение знаний студента по основным принципам построения и работы

современных ЭВМ, методам проектирования и разработки программного

обеспечения, принципам организации и применения систем автоматизации

проектирования ЭВМ.

Студенты, сдающие экзамен, должны показать:

- знания принципов построения, работы и проектирования техни-

ческих средств вычислительной техники;

- умение использовать системное и создавать прикладное прог-

раммное обеспечение ЭВМ:

1. Введение.

ЭВМ - необходимое звено научно-технической революции. Классификация ЭВМ. Области применения. Эффективность применения ЭВМ. Основные характеристики ЭВМ.

2. Принципы устройства и работы ЭВМ.

2.1. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ УЗЛОВ ЭВМ. Арифметические основы ЭВМ.

Системы счисления. Способы представления данных. Представление деся-

тичных чисел и символьной информации. Функционально-полные системы и

элементные базы. Основные узлы ЭВМ: регистры, счетчики, сумматоры,

дешифраторы и их функции. Синтез переключательных схем, способы их

оптимизации. "Состязания" в схемах. Синтез схем, свободных от "сос-

тязаний". Методика расчета ТТЛ-схем.

2.2. ОСНОВНЫЕ УСТРОЙСТВА ЭВМ. Память ЭВМ. Иерархия памяти и

ЭВМ. Внешняя, оперативная, сверхоперативная, постоянная память, и их

функция. Сравнительный анализ ОЗУ, ПЗУ, ПЛМ. Машинные носители ин-

формации: магнитные диски, гибкие магнитные диски, магнитные ленты.

Расположение и поиск информации на носителях. Кэш-память (КП). Распределение кэш-блоков в КП. Стратегия обновления основной памяти.

2.3. ПРОЦЕССОР ЭВМ. Функциональная организация процессора.

Арифметико-логическое устройство ЭВМ (АЛУ), его функции. Машинная

команда и ее структура. Автоматическое выполнение программы. Принцип

микропрограммного управления. Устройство управления с "жесткой" ло-

гикой. Операционные и управляющие автоматы и методы их проектирова-

ния. Стек и его использование. RISC, CISC и CRISC – архитектура процессоров.

2.4. ОРГАНИЗАЦИЯ ВВОДА-ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ В ЭВМ. Понятие об ин-

терфейсах и каналах ввода-вывода.

2.5. ПЕРИФЕРИЙНЫЕ СРЕДСТВА ЭВМ. Принципы работы и характеристи-

ки. Печатающие устройства. Графопостроители. Устройства вывода гра-

фической информации. Речевой ввод-вывод. Алфавитно-цифровые дисплеи.

2.6. МИКРОПРОЦЕССОРЫ И МИКРО-ЭВМ. Микропроцессорные комплекты

интегральных схем. Структура микро-ЭВМ. Структура современных микроконтроллеров. Архитектура современных высокопроизводительных микропроцессоров. Основные характеристики современных микропроцессоров. Ввод-вывод в микро-ЭВМ и связь с объектами управления. Составление программы для управления объектами. Моделирование и отладка микропроцессорных систем.

2.7. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ. Принципы комплексирования

ЭВМ. Многопроцессорные и многомашинные вычислительные системы. Мат-

ричные и конвейерные ВС. Модель взаимодействия открытых систем OSI. Сети ЭВМ. Особенности локальных сетей. Сетевые протоколы. Классификация сетей. Каналы связи сетей ЭВМ. Характеристики сетей ЭВМ. Маршрутизация в сетях ЭВМ.

3. Программное обеспечение ЭВМ, вычислительных систем и сетей.

3.1.Структура и компоненты программного обеспечения (ПО) совре-менной ЭВМ. Назначение основных компонентов ПО. Операционные системы(ОС). Основные компоненты ОС. Сетевые ОС. Примеры и характеристики ОС. Принципы организации функционирования ЭВМ на основе ОС. Режимы работы: мультипрограммный, разделения времени, реального времени и их сравнительные характеристики.

3.2. Понятие алгоритма, формальное определение алгоритма, маши-

на Тьюринга. Базовые конструкции алгоритмов и типы данных. Понятие программы. Характеристики атгоритмов и программ. Языки программирования. Язык машинных команд. Язык ассемблера. История и тенденция развития языков высокого уровня. Назначение и особенности языков программирования. Понятие системы программирования. Инструментальные средства программирования: ассемблеры, трансляторы, компоновщики, загрузчики, текстовые редакторы, редакторы ресурсов, отладчики, библиотеки подпрограмм, интегрированные системы программирования. Классификация трансляторов. Компиляторы и интерпретаторы.

3. Технологии программирования. Этапы жизненного цикла программы. Основные этапы проектирования программ. Методы структурного программирования. Спецификации. Отладка, тестирование и верификация программ. Модульное программирование. Принципы разбиения программ на модули. Документирование программ. Состав программной документации. Технология объектно-ориентированного программирования. Понятия абстракции данных, инкапсуляции, полиморфизма, наследования. Определение класса. Объект как представитель класса. Механизм наследования классов. Множественное наследование. Языки объектно-ориентированного программирования.

4. Проектирование ЭВМ и систем.

4.1. Цели и задачи процессов проектирования. Стадии проектиро-

вания. Понятия об уровнях и этапах проектирования. Уровни проектиро-

вания ЭВМ.

4.2. Принципы построения САПР. Структура САПР. Компоненты и

подсистемы САПР.

4.3. Состав технических средств САПР. Организация и режим рабо-

ты технических средств.

4.4. Структура программного обеспечения САПР. Архитектура прог-

раммного обеспечения САПР. Основные компоненты программного обеспе-

чения САПР.

4.5. Лингвистическое обеспечение САПР. Классификация и

особенности языков программирования и выходных языков САПР. Языки

описания объектов и языки описания задания.

4.6. Технологическое проектирования в САПР. Формальное описание

технических процессов. Постановка задач проектирования технологии

РЭА. Критерии, математических модели и методы анализа технологичнос-

ти изготовления.

4.7. Конструкторское проектирования в САПР. Постановка и алго-

ритмы решения задач коммутационно-монтажного проектирования. Модели

и методы решения задач компоновки, размещения и трассировки.

4.8. Методы изготовления конструкторской документации. Алгорит-

мы проектирования документации на машинных носителях.

4.9. Понятие о моделировании. Сложная система. Аппроксимирующая

и имитационная модели. Система имитационного моделирования. Основные

понятия, объекты модели. Статическая конструкция. Отношение между

объектами. Динамическая структура. Системное время, события.

4.10. Проблемно-ориентированный язык регистровых передач моде-

лирования цифровых устройств. Структура модели и организация процес-

са моделирования.

4.11. Автоматизация проектирования схемной документации. Крите-

рии оценки документа. Проблемно-ориентированный язык описания схем

алгоритмов.

5. БАЗЫ ДАННЫХ.

Автоматизированная информационная система. Предметная область информационной системы. Назначение и основные компоненты системы баз данных. Основные модели данных (сетевая, иерархическая и реляционная) и объектно-ориентированная модель. Этапы проектирования баз данных. Проектирование с использованием метода “сущность-связь”. Системы управления базами данных, состав и основные функции. Механизмы доступа к данным: индексирование, хаширование, кластеризация. Оптимизация выполнения запросов. Обеспечение защиты данных от несанкционированного доступа и при сбоях. Доступ к базе данных в многопользовательских системах. Взаимовлияние транзакций и уровни изоляции транзакций. Блокировки. Распределенные базы данных (РБД). Специфика проблем проектирования и эксплуатации РБД.

6. ПРАВОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ.

Понятие права. Законы и подзаконные акты. Виды товарных знаков. Регистрация товарных знаков. Программы для ЭВМ и базы данных как объекты авторского права. Информация как объект правового регулирования. Предметная область информационного законодательства.

7. ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОГО ТВОРЧЕСТВА.

Особенности управления проектами в России. Основные классы проектов (моно-, мульти-, мега-проекты). Принципиальная схема изменений в России. Области применения управления проектами. Инфраструктура системы управления проектами. Основные пути развития и применения управления проектами в России.

8. ТЕОРИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ.

8.1. Операторный метод описания динамических характеристик звеньев САУ. Прямое и обратное преобразование Лапласа. Передаточные функции и частотные характеристики типовых звеньев САУ. Структурные преобразования и структурная схема САУ. Передаточная функция и частотная характеристика замкнутой САУ (системы с обратной связью).

8.2. Анализ устойчивости САУ. Общие условия устойчивости линейных САУ. Алгебраический критерий устойчивости Рауса-Гурвица. Частотные критерии устойчивости Михайлова и Найквиста. Метод D-разбиения (в плоскости 2-х параметров).

8.3. Анализ качества и точности процесса регулирования САУ. Частотные методы построения переходного процесса (метод трапеций). Интегральные методы оценки качества переходного процесса. Интегральная квадратичная оценка. Оценка точности САУ (статические и астатические системы). Методы оценки точности.

8.4. Методы синтеза САУ. Корректирующие устройства. Оптимальный синтез. Аналитическое конструирование регуляторов (контроллеров).

8.5. Случайные процессы в автоматических системах. Эргодическая гипотеза. Корреляционная функция. Спектральная плотность. Прохождение случайного сигнала через линейный оператор системы. Среднеквадратическая ошибка и оптимальные параметры системы.

8.6. Нелинейные САУ. Основные виды нелинейностей. Устойчивость по Ляпунову. Метод фазовой плоскости. Частотные методы исследования нелинейных САУ (гармоническая линеаризация, круговой критерий устойчивости, критерий Попова В.М.). Метод статистической линеаризации.

Литература.

1. Алексенко А.Г., Галицин А.А., Иванников А.Д. Проектирование

радиоэлектронной аппаратуры на микропроцессорах. М.: Радио и связь.

1984.

2. Ахо А., Ульман Дж. Теория синтаксического анализа, перевода

и компиляции. М.: Мир. 1978.

3. Ахо А., Хоперерофт Дж., Ульман Дж. Построение и анализ вы-

числительных алгоритмов. М.: Мтр. 1979.

4. Данован Дж. Системное программирование. М.: Мир. 1976.

5. Батанист М.Л. Диалоговые устройства отображения информации

на электронно лучевых трубках. М.: Статистика. 1977.

6. Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. М.:

Энергоатомиздат. 1986.

7. Кнут Д. Искусство программирования для ЭВМ .т.1. М.: Мир.

1976.

8. Пржиялковский В.В., Ломов Ю.С. Технические и программные

средства ЕС ЭВМ. М.: Статистика. 1980.

9. Петренко А.И., Семенков О.И. "Основы построения систем ав-

томатизирования проектирования", Киев, Высшая школа. 1984.

10. Анисимов Б.В., Голубкин В.Н. "Аналоговые и гибридные ЭВМ"

М.: Высшая школа. 1986.

11. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. М. : Наука. 1978/89.

12. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М. : Наука. 1972/76.

13. Воронов А.А. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость. М. Наука. 1979.

14. Красивский А.А. Аналитическое конструирование контуров управления ЛА. М. : Машиностроение. 1969.

15. Сборник задач по теории автоматического управления и регулирования. Под ред. Бессекерского В.А. М. : Наука. 1972/78.

Рабочая пролграмма обсуждена на совместном заседании кафедр “Вычислительная техника” и “Вычислительные системы и сети” “____”___________ 200 г., протокол N

Зав. кафедрой ВТ Митрофанов С.А.

Зав кафедрой ВСиС Жданов В.С.