Раздел 7. Конструирование и надежность микроэлекгронной аппаратуры.

1. Конструирование мэа.

Общие вопросы конструирования МЭА. Специфика конструкции МЭА. Общая методология конструирования. Оценка эффективности конструкции МЭА.

Элементная база МЭА. Интегральные схемы. Дискретные элементы. Бескорпусные ЭРЭ.

Электромонтаж МЭА, его особенности и назначение. Методы обес­печения ЭМС аналоговой и цифровой МЭА. Конструирование печатного монтажа и монтажа из объемного провода.

Обеспечение теплового режима МЭА, Способы обеспечения нормаль­ного теплового режима, их применимость.

Защита МЭА от влаги. Способы, их применимость.

Защита МЭА от механических воздействий. Виброизоляция. Проч­ность. Жесткость. Конструктивные методы, их применимость.

Компоновка РЭА 3 и 4 поколений. Эволюция компоновочных схем МЭА. Особенности компоновки МЭА.

2. Надежность мэа.

Математические основы теории надежности и виды законов распределения.

Количественные характеристики надежности восстанавливаемых и невосстанавливаемых систем.

Структурная надежность.

Расчет надежности при различных соединениях элементов надежности.

Резервированное соединение элементов надежности (виды и методы). Методы расчета надежности. Порядок расчета, надежности. Расчет норм надежности. Ориентировочный расчет надежности. Окончательный расчет надежности.

Методы испытаний на надежность.

Методы неразрушающего контроля параметров МЭА в

процессе ее изготовления и испытаний.

Климатические, механические и радиационные испытания.

ЛИТЕРАТУРА: 7, 30, 32, 36, 37, 61, 66.

Раздел 8. Математические основы эвм и методы решения задач в устройствах вычислительной техники и системах управления

1. Логические основы ЦВУ. Основные понятия и определения. Переключательные функции. Канонические формы представления переключательных функций. Функциональная полнота систем переключательных функций. Минимизация переключательных функций. Синтез комбина­ционных систем. Логика и исчисление предикатов.

2. Начальные понятия теории множеств. Отношения и функции. Специальные бинарные отношения. Алгебраические операции. Эффективная вычислимость.

Алгебраические структуры. Группы, кольца и поля. Элементы теории кодирования.

Комбинаторика. Комбинаторные схемы. Решение задач пересчета методом Пойа.

Конечные графы и сети. Основные понятия и определения. Задачи поиска маршрутов (путей) в графе (орграфе). Деревья и циклы. Внутренняя и внешняя устойчивость в графах. Транспортные сети. Вычислительная сложность алгоритмов.

3. Цифровые коды вычислительных устройств. Разрядная сетка и представление чисел в ЦВУ. Числа с фиксированной и плавающей запятой. Диапазон и точность представления чисел, представленных в различных формах.

Кодирование чисел в ЦВУ. Прямой дополнительный и обратный код. Двоично-десятичное кодирование. Представление буквенно-цифровых символов. Кодирование команд.

4. Основы машинной арифметики. Алгебраическое сложение чисел с фиксированной запятой. Сумматор дополнительного кода. Сумматор обратного кода. Способы обнаружения переполнения разрядной сетки. Арифметический сдвиг чисел, представленных в прямом, дополнительном и обратном кодах.

Выполнение операции умножения чисел, представленных в форме с фиксированной запятой. Методы ускорения выполнения умножения. Умножение в дополнительном и обратном кодах.

Деление чисел с фиксированной запятой. Деление с восстановлением и без восстановления остатка. Деление в дополнительном и обратном кодах. Округление чисел в ЦВУ.

Алгебраическое сложение чисел с плавающей запятой. Выравнивание порядка и нормализация мантиссы. Нарушение нормализации при алгебраическом сложении чисел. Выполнение операций умножения и деления чисел с плавающей запятой. Нарушение нормализации при умножении и делении чисел.

Выполнение операций логического сдвига.

Циклический сдвиг чисел. Выполнение арифметических операций в двоично-кодированных системах.

5. Точность вычислительных устройств и алгоритмов. Ошибки в исходной информации, ошибки ограничения, ошибки округления. Распространение ошибок при вычислениях.

Погрешности линейных решающих цепей.

Трансформируемая, методическая и инструментальная погрешность, Систематическая и случайная составляющие инструментальной погрешности. Определение общей погрешности блока или устройства по составляющим. Погрешности ОУ вследствие конечности коэффициента усиления, входного и выходного сопротивления усилителя. Погрешность ОУ вследствие позитивной проводимости во входной цепи и цепи обратной связи. Погрешность СУ вследствие отклонений параметров обратной связи от номинальных значений. Погрешность ОУ вследствие приведенного дрейфа нуля и базового тока входного каскада усилителя.

Параметрическая компенсация погрешности из-за базового тока.

Примеры расчета погрешностей ОУ, оптимизация погрешностей ОУ.

6. Вычисление функций. Степенные ряды. Полиномы Чебышева. Вычисление ряда. Схема Горнера. Рациональные приближения и непрерывные дроби.

7. Численное решение алгебраических и трансцендентных уравнений. Метод последовательных приближений. Метод Ньютона - Рафсона. Метод итерации для системы двух нелинейных уравнений. Комплексные корни. Нахождение исходного приближения. Правило Крамера.

8. Численное интегрирование. Правило трапеций. Ошибка ог­раничения для метода трапеций. Ошибка округления при использовании метода трапеций. Правило Симпсона. Метод Гаусса.

9. Численные методы решения системы линейных алгебраических уравнений. Метод исключения (метод Гаусса). Ошибки округления. Итерационный метод Гаусса-Зейделя. Сходимость итерационных процессов.

10. Численные методы решения дифференциальных уравнений. Исправленный метод Эйлера. Модифицированный метод Эйлера. Методы Рунге-Кутта. Методы прогноза и коррекции. Анализ ошибок.

11. Интерполирование функций. Интерполяционные формулы Ньютона, Гаусса, Стирлинга, Бесселя, Лагранжа. Оценка погрешностей интерполяторных формул.

12. Матрицы и операции над ними. Определитель квадратной матрицы. Элементарные преобразования матриц. Ранг матрицы, методы его вычисления. Обратная матрица, матрица линейного оператора.

13. Предмет теории вероятностей. Основные понятия. Операции над вероятностями. Дискретные случайные величины. Биномиальное и пуассоновское распределения.

Законы распределения непрерывных случайных величин. Функция распределения, плотность вероятности, числовые характеристики. Свойства математического ожидания и дисперсии случайных величин. Корреляция. Корреляционный анализ случайных функций. Стационарные' случайные функции. Эргодичность. Оценивание характеристик стационарных случайных

функций из опыта.

Основные понятия математической статистики: выборка, выборочные моменты» гистограмма и функция распределения. Оценки для математического ожидания и дисперсии. Проверки статистических гипотез. Критерий согласия "хи-квадрат". Обработка результатов наблюдений по методу наименьших квадратов. Понятие о линейной регрессии.

14. Постановка задач оптимизации. Примеры. Минимизация функций одной переменной. Численные методы минимизации. Методы многомерного поиска.

Задачи линейного программирования. Нелинейное программирование. Теоремы Куна-Таккера. Квадратичное программирование. Общая задача нелинейного программирования. Метод штрафных функций. Метод слу­чайного поиска. Обзор других методов.

Литература: 9, 12, 17, 18, ,20, 24-25, 33-35, 39-41, 43, 44, 48, 53, 58, 59, 62-64