АННОТАЦИИ ПРОГРАММ ВСЕХ УЧЕБНЫХ ДИСЦИПЛИН УЧЕБНОГО ПЛАНА подготовки инженеров и магистров

Направление: Информатика и вычислительная техника (552800).Специальность: Вычислительные машины, комплексы, системы и сети (220100).

Специализация: Вычислительно-измерительные системы (220105).

Академические степени выпускников: Срок обучения:

Бакалавр техники и технологии 4 года Инженер 5,5 лет

Магистр техники и технологии 6 лет

1. Иностранный язык.

Практические занятия (170 час.) - 1, 2, 3 семестры.

Грамматический минимум для чтения. Структура простого предложения. Формальные признаки подлежащего и сказуемого. Структуры сложно-сочиненного и сложно-подчиненного предложения. предложения.

Грамматика для устного общения. Коммуникативное назначение высказываний: запрос информации, переспрос, запрос дополнительной информации, запрос оценочной информации, запрос объяснения и соответствующий ответы.

Средства оформления высказываний в простом предложении. Средства оформления высказываний в сложно-сочиненном предложении.

Лексический минимум: строевые слова, сложные существительные, прилагательные, наречия и другие части речи, словосочетания стандартных реплик, клише, фразеологические обороты, типичные для устной речи.

Устная речь. Тематика ситуаций общения: знакомство, семья, учеба, круг интересов, ориентация на местности: как пройти, проехать,где находится и др.

Коммуникативные намерения: согласие, несогласие, формы вежливости, приветствия. Коммуникативное назначение высказываний: сообщение, описание, аргументация, утверждение, выражение сомнения, опровержение, отрицание, сожаление, совет, рекомендации.

Устная речь. Тематика ситуаций общения: ФРГ, специальность.Грамматический минимум. Дифференциальные признаки грамматических форм и

конструкций, характерных для данного конкретного подъязыка. Лексический минимум. Способы словообразования, термины, характерные для научно-технической литературы. Совершенствование навыков изучающего, ознакомительного и просмотрового чтения на основе общенаучных текстов по профилю вузов, а также используя общественно политические тексты.

2. Основы гуманитарных знаний.

Лекции (34 часа) - 1,2 семестр.

Практические занятия (51 час) - 1, 2 семестры.

Глобальные проблемы современности и задачи гуманизации общества Глобальные проблемы человечества и их гуманистическая оценка. Технологическая стадия НТР: коренное изменение статуса науки и инженерно-конструкторской деятельности. Задачи максимального использования интеллектуального потенциала и творческой активности личности.

Гуманизация общества как объективная потребность. Проблема человека и цивилизации в свете гуманитарного знания.

Человек и познание. Исторические пути и многообразие человеческого познания.Человек и общество. Философско-мировоззренческие,этические и психологические аспекты взаимодействия человека и машины.

Технический прогресс и политика. Место и роль политики в решении глобальных проблем современности.

Технический прогресс как историко-культурологическая проблема. Философские, религиозно-этические, эстетические идеи гуманистов прошлого и настоящего и их место в духовном развитии общества.

Человек в исторических типах цивилизаций Понятие цивилизации в мировой мысли. Типология цивилизаций. Исторические корни формирования различных цивилизаций. Проблема человека в истории цивилизаций.

Научное, техническое, философское и художественное наследие античного мира. Гармония как принцип античности. Шедевры слияния инженерного и художественного творчества и исторические портреты их творцов.

Место и роль политики в становлении человеческой цивилизации. "Картина мира" средневекового человека. Христианская концепция человека и этические категории. Личность, государство и церковь. Теология и философия. Универсализм средневекового знания.

Гуманизм и гуманисты. Ренессансный идеал всесторонне развитой личности. Титаны Возрождения. Гармония научного , технического и художественного творчества. Война и прогресс военной техники как нравственная проблема гуманистов и внутренний конфликт творческой личности. Политическая теория и практика эпохи Возрождения. Новое время. Человек - предмет научного, философского и художественного исследования. Социально-политические идеи эпохи. Культ разума и прогресс науки и техники.

Просветители. Промышленный переворот и социальные революции. Человек в ракурсе современной цивилизации. Мировые войны, социальные катаклизмы и экологические катастрофы. Позитивные и негативные последствия НТР. Процесс "одухотворения" техники, гуманизации научно-технического прогресса. Задачи ликвидации социальных антагонизмов. Место и роль демократии, правового государства в становлении современной цивилизации. Примат общечеловеческих ценностей.

Россия в истории цивилизации. Россия и Европа: сравнительный анализ цивилизаций. Россия и Азия: общее и особенное в развитии цивилизаций. Россия в современном мире.

Проблема судьбы России. Национальные черты русского характера. У истоков русского патриотизма. Религия в истории России. Особенности русской религиозности.Критика западного рационализма. Россия и власть. Отношение к власти. Реформы и революции в истории России: противоречивость результатов и оценок. Русская интеллигенция и ее роль в духовной жизни России. Интеллигенция и революция. Наука, техника и культура в истории России. Место литературы в развитии самосознания русского народа.

2

Судьбы человечества на пороге ХХI столетия. Проблемы духовного возрождения современного общества и человека. Формирование национального и исторического самосознания. Темы гибели бездуховной цивилизации в философских и художественных произведениях ХХ в. Пути решения глобальных проблем перспективы развития человеческой цивилизации.

3. История.

Лекции (34 часа) - 3 семестр.Практические занятия (34 часа) - 3 семестр.

Гуманистическая роль и познавательное значение истории. Россия в мировом историческом процессе. Современные школы исторической науки и их подход к изучению истории.

Народы Евразии в 1 тысячелетии. Происхождение "славяноруссов". Возникновение государства "Киевская Русь" и роль варягов. Византия и Русь. Крещение Руси. Международные связи Древнерусского государства. Собирание русских земель и колонизация национальных окраин.

Русские земли под властью золотоордынцев и литовских князей.Татаро-монгольское иго и система ханской власти на Руси. Особенности образования властных и сословных структур Московской Руси. Русский тип феодализма. Иван IV Грозный и становление царского самодержавия. "Смутное время". Воцарение династии Романовых. Церковный раскол и его последствия.

Просвещенный абсолютизм и русское общество в ХVIII веке. Петр Первый и рождение империи. Политические и культурные контакты с Западом. Император и императрицы из династии Романовых, их сподвижники и противники.

Россия в ХIХ веке. Россия и Великая французская революция. Александр I и его сподвижники. Появление либерализма как государственной политики. Царствование Николая I и крах реформаторских идей. " Православие, самодержавие, народность"- официальная идеология в действии. Западничество и славянофильство: спор о роли России в мировой истории.

Александр П - царь-реформатор и его единомышленники. Реформы 60-70 гг. и поиск моделей организаций общества. Александр Ш. Период контрреформ и программа обеспечения незыблемости самодержавия. Колониальная политика самодержавия на Востоке в XIX в. Россия и зарубежные славянские народы: общность исторических судеб. Панславизм как официальная идеология России.Россия на рубеже XIX-XX вв.: поиск путей модернизации и укрепления самодержавной власти. Политические партии Росии и их деятельность в условиях I российской революции. Национально-осовободительное движение на окраинах Российской империи.I мировая война. Февраль 1917 г. и крах самодержавия.

Россия 1917г.: выбор исторического пути. Будущее России в программах ведущих политических сил. Керенский - Корнилов - Ленин: возможные альтернативы развития. Октябрьский переворот и его вожди: от исторических мифов к исторический правде. Проблема политической власти: республика советов или парламентская республика. Гражданская война: красное и белое движение. Причины народной трагедии.Противостояние двух систем. Проблемы войны и мира в истории советского государства.Концепция мировой пролетарской революции и международные приоритеты большевистского правительства. Теория и практика советской внешней политики в 20-е годы. Весна 1921 г.: поиск путей создания нового общества. Образование СССР: рождение империи советского типа.

Борьба за политическое лидерство в 20-30-е гг.: победа Сталина и его сторонников. Реализация триады: индустриализация, коллективизация, культурная реаволюция.

3

Тоталитарные системы в Германии и в СССР.Установление фашистской диктатуры в Германии. Концепция коллективной

безопасности в Европе и роль СССР в ее реализации. "Мюнхенский договор" 1938 г. и его международные последствия. Советско-германские договоры 1939 г. Вторая мировая война и Великая Отечественная война. Антигитлеровская коалиция и фашистско-милитаристский блок в годы войны.

Мировое сообщество в послевоенный период: борьба сверхдержав за мировое лидерство. Создание ядерного оружия - новый фактор международной политики.

Коммунистическое строительство в СССР - несостоятельность заманчивой утопии. Смена курса: неосталинизм в истории и общественно-политической практике. Концепция "развитого социализма" и брежневский застой. Диссидентство как форма политической оппозии.

Результаты экономического соревнования 2-х систем в условиях НТР. Российская эмиграция и ее вклад в развитие мировой культуры. Нарастание кризисных явлений в партии, обществе, экуономике. Альтернативы дальнего развития России и стран Ближнего Зарубежья. Революция и эволюция. Борьба двух альтернатив в истории России.

4. Философия.

Лекции (34 часа) - 3 семестр.Практические занятия (34 часа) - 3 семестр.

Мировоззрение и философия. Мифология. Философия и религия. Философия в системе культуры. Функции философии и природа философских проблем.

Человек в идеологии и культуте Древнего Востока. Индийская и китайская философия. Античная философия.

Философия Средневековья. Природа и человек как творение Бога. Проблема души и тела, разума и воли в учениях католических философов. Пять доказательств бытия Бога. Мистические учения. Философия эпохи Возрождения. Гелиоцентизм.Философия Нового Времени.

Немецкая классическая философия. И.Кант о проблемах научного знания. Истина, вера, ценность. Г.Гегель об абстрактном мышлении. Рационализм и иррационализм. А. Шопенгауэр о "воли к жизни". Воля к власти и этические принципы Ф.Ницше. Истоки экзистенциализма.

Марксистская философская традиция. Истоки марксизма. Проблема отчуждения, частной собственности и государства. Основной вопрос философии. Бытие,материя, сознание. Практика и познание в марксизме. Диалектика и материалистическое понимание истории. Коммунизм, социализм, утопизм. Основные противоречия марксизма. Классический, ленинский, советский,западный варианты марксизма. Неомарксистские и постмарксистские концепции.

Формирование отечественной философской мысли. Духовное самоопределение Древней Руси. Взгляды сторонников старообрядчества. Взгляды отечественных философов XVIII - XIX веков. Русский народ и социализм. Русский духовный ренессанс конца XIX - начала XX вв. Философия русского зарубежья.

Генезис и природа русского коммунизма.Идейная сущность, теоретические основы и социальная почва народничества. Общинные начала и социализм. Основы идеологии русского социализма. Диалектический и исторический материализм в России.

Проблемы современности в философии ХХ века. Информационное общество. Пределы экономического роста.

4

5. Политология.

Лекции (17 часов) - 6 семестр.Практические занятия (17 часов) - 6 семестр.

Политология как наука в современном мире. Политика и политический процесс. Основные понятия науки о политике. Место политологии в создании современных политических технологий. История развития политической мысли. Основные направления современной политологии.

Политическая власть. Соотношение политической и экономической власти в различных общественных системах. Принцип разделения власти и политического плюрализма. Разделение и взаимосвязь законодательной, исполнительной и судебной властей. Легальность и легитимность власти.

Политические элиты и политическое лидерство. Политическая элита как механизм распределения власти и ресурсов в обществе. Особенности теневых структур политической элиты. Эффективность функционирования политической системы.

Правовое государство и гражданское общество. Политические партии.Политический режим. Социальные предпосылки тоталитаризма. Идеология и разновидности тоталитаризма. Особенности авторитарных политических систем. Формы демократии и их основные черты. Социальные условия эффективности демократической власти. Достоинство и недостатки современных демократических систем.

Специфика внутриполитических и внешнеполитических процессов. Международная политика. Содержание и структура политической деятельности. Стихийное и сознательное в политической деятельности. Государственное управление. Кризисы политического развития и их преодоление.

Личность в политических отношениях и процессах. Концепция прав человека: история и современность. Важнейшие права и свободы личности.

Структура и уровни политического сознания. Влияние средств массовой информации на политический процесс.

6. Культурология.

Лекции (17 часов) - 6 семестр.Практические занятия (17 часов) - 6 семестр.

Культура и образование. Значение культурологии в процессе гуманизации систем образования и культуры.в России.

Высшее техническое образование в системе воспроизводства культуры. Особенности формирования и развития культурного потенциала студентов в системе высшего инженерного образования. История МЭИ. Видные ученые института: значение их творческой деятельности в истории науки и техники. Понятия общей и профессиональной культуры инженера.

Культурология: история и современность. Предмет культурологии - изучение сущности, основных функций культуры и закономерностей ее развития. Проблема метода в понимании культуры. Основные разделы культурологии. Место культурологии в системе гуманитарных наук.

Этапы развития культурологии. Теоретические исследования в области культуры в западноевропейской мысли XII-XIXвв.

5

Аналитический обзор основных концепций культуры XX вв. Проблемы кризиса культуры. Эволюционизм в культурологии. Структурно-функциональный подход в культурологии. Игровая концепция культуры. Проблемы отечественной культурологии.

Культурно-историческая ситуация в послереволюционной России. Революция и интеллигенция. Концепция "пролетарской культуры". Ленинская концепция социалистической культуры. Современное состояние исследований в области теоретических проблем культуры.

Культура и природа. Культура и человек. Культура и общество. Наука и техника в контексте культуры. Проблема ценностей в культуре. Понятие "цивилизации". Различные истолкования культуры и цивилизации. Позитивистское учение о цивилизации. Диалектика единства и многообразия культур.

Закономерности функционирования и развития культуры. Преемственность в развитии человеческой культуры. Диалог культур.

Человек - творец и творение культуры. Эволюция представлений о человеке в различных типах культур.

Наука, техника и культура:проблема их взаимосвязи. Экология культуры. Будущее человека и человек будущего. Проблема будущего земной цивилизации в контексте проблем ХХ века.

7. Правоведение.

Лекции (17 часов) - 8 семестрПрактические занятия (17 часов) - 8 семестр.

Основные понятия и категории права. Государство и право в политической системе демократического общества. Система права Российской Федерации и систематизация законодательства. Правовые отношения, правомерное поведение, правонарушения и юридическая ответственность. Демократия и законность, основные права, свободы и обязанности человека и гражданина.

Правовые основы управления хозяйственной деятельностью.Правовые основы функционирования органов государственного управления хозяйством и социальными процессами в обществе. Правовые основы управления и самоуправления предприятий (объединений).

Основы гражданского права и хозяйственного законодательства Российской Федерации. Общие положения гражданского права. Право собственности. Правовые основы предпринимательской деятельности. Обязательственное право. Правовое регулирование научно-технического прогресса.

Основы семейного права. Основные положения законодательства о браке. Основные положения законодательства о семье.

Основы трудового права. Понятие, принципы и источники трудового права Российской Федерации. Трудовой договор. Рабочее время и время отдыха. Заработная плата; Гарантии и компенсации. Дисциплина труда: материальная ответственность работников. Правовые основы охраны труда. Порядок рассмотре6ния трудовых споров.

Ответственность по административному и уголовному законодательству Российской Федерации. Охрана правопорядка.

8, 10-1. Экономика и бизнес.

6

Лекции (102 часа) - 5, 6, 7, 8, 9, 10 семестры.Практические занятия (102 часа) - 5, 6, 7, 8, 9, 10 семестры.

Основы рыночной экономики. Экономическая теория: предмет и метод. Потребности и ограниченность ресурсов. Экономическая эффективность. Типы экономических систем.

Формы собственности, законодательство о собственности. Законы спроса и предложения. Основные типы рыночных структур, преимущества и недостатки рыночного механизма. Экономические функции государства. Антимонопольное законодательство и регулирование. Измерение объема национального производства. Национальный доход.

Рынок материальных ресурсов. Товарные биржи. Рынок рабочей силы. Рынок капиталов. Виды ценных бумаг. Фондовые биржи. Инвестиции.

Деньги и банковское дело. Кредитно-денежная политика. Банковские операции. Налоговая политика. Государственный бюджет. Бюджетный дефицит и государственный долг. Инфляция и ее измерение.

Организация предпринимательской деятельности. Виды предприятий. Учреждение предприятий, учредительские документы. Производственная структура и органы управления предприятием. Менеджмент и маркетинг на предприятии.

Основные области деятельности предприятия: исследование рынков, организация производства, научно-техническое развитие, сбыт, управление персоналом и т.д.

Имущество предприятия. Основные средства, их оценка, эффективность использования. Трудовые ресурсы предприятия. Производительность труда. Организация оплаты труда. Эффективность использования трудовых ресурсов.

Образование и использование прибыли предприятия. Издержки производства, пути их снижения. Баланс предприятия. Экономические показатели хозяйственной деятельности предприятия. Банкротство предприятия и его ликвидация.

11-1. Высшая математика 1.

Лекции (102 часа) - 1, 2, 3 семестры.Практические занятия (102 часа) - 1, 2, 3 семестры.

Первый семестр.

Действительные числа. Числовые последовательности и их пределы. Свойства пределов. Понятие функции, Способы задания функции. Свойства функций, имеющих предел.

Сравнение бесконечно малых и бесконечно больших функций. Непрерывность функции в точке. Свойства непрерывных функций. Непрерывность сложной и обратной функции. Функции, непрерывные на отрезке. Дифференцируемость функции. Дифференциал и производная функции, их геометрический смысл.

Производная суммы, произведения и частного. Производные сложной, обратной функции и функции, заданной параметрически. Производные и дифференциалы высших порядков. Локальные и глобальные экстремумы функции. Необходимые и достаточные условия существования экстремума. Общая схема исследования графика функции.

Определенный интеграл, необходимое условие интегрируемости функции. Свойства определенного интеграла. Формула Ньютона-Лейбница. Определенный интеграл с переменным верхним пределом, непрерывность и дифференцируемость интеграла по верхнему пределу. Замена переменных и интегрирование по частям в определенном

7

интеграле.

Второй семестр.

Понятие числового ряда, его сходимость. Критерий Коши и необходимое условие сходимости числового ряда. Абсолютная и условная сходимость. Сходимость знакочередующегося ряда.

Функциональные ряды, область сходимости, равномерная сходимость.Степенные ряды. Непрерывность, дифференцируемость и интегрируемость суммы

степенного ряда. Ряд Тейлора, достаточные условия сходимости. Представление элементарных функций рядами Тейлора.

Ряд Фурье. Тригонометрическая и комплексная форма. Формулы Эйлера-Фурье. Достаточное условие равномерной сходимости ряда Фурье, теорема Дирихле. Ряды Фурье для ортогональных систем функций.

Несобственные интегралы. Абсолютная и условная сходимость. признаки Абеля и Дирихле. Интеграл в смысле главного значения.

Интегралы, зависящие от параметра. Теоремы о непрерывности, дифференцируемости и интегрируемости по параметру.

Двойные и тройные интегралы и их свойства. Криволинейные интегралы 1-го и 2-го рода и их вычисление.

Третий семестр.

Комплексная плоскость. Функции комплексного переменного, непрерывность и дифференцируемость. Условия Коши-Римана. Элементарные функции. Интеграл от функции комплексного переменного. Теорема Коши.

Ряды функций комплексного переменного. Теорема Вейерштрасса. Степенные ряды, формула Коши-Адамара. Разложение аналитической функции в ряд Тейлора. Ряды Лорана. Изолированные особые точки. Классификация особых точек. Вычеты, применение теоремы о вычетах для вычисления интегралов. Лемма Жордана.

Дифференциальные уравнения первого порядка. Дифференциальные уравнения высших порядков, методы понижения порядка уравнения. Задача Коши для дифференциальных уравнений. Численные методы решения Коши. Методы Рунге-Кутта и Адамса. Оценка погрешностей.

Уравнения, пространство решений, фундаментальная система решений. Структура решения линейных неоднородных уравнений. Метод вариации постоянных Линейные уравнения с постоянными коэффициентами. Преобразование Лапласа и его свойства. Фундаментальная система решений линейных однородных уравнений с постоянными коэффициентами.

11-2. Высшая математика 2.

Лекции (68 часов) - 1,2 семестры.Практические занятия (68 часов) - 1,2 семестры.

Первый семестр.

Трехмерное векторное пространство, базис, координаты. Скалярное, векторное и смешанное произведения векторов. Прямая и плоскость в пространстве.

8

Линейные пространства. Линейная зависимость и независимость векторов. Размерность, базис, координаты в линейном пространстве. Скалярное произведение и норма.

Определители и их свойства. Матрицы и действия над ними.Системы линейных алгебраических уравнений. Правило Крамера и метод Гаусса.

Однородные системы, пространство решений. Фундаментальная система решений. Структура общего решения неоднородной системы.

Линейные операторы в векторных пространствах.Квадратичные формы и их матрицы. Преобразование квадратичных форм к

каноническому виду. Условие положительной, определенности квадратичной формы. Кривые второго порядка на плоскости, классификация кривых. Каноническое

уравнение эллипса, параболы, гиперболы. Поверхности второго порядка. Канонические уравнения поверхностей второго порядка.

Комплексные числа и действия над ними.Приближенные методы решения нелинейных уравнений.

Второй семестр.

Функции многих переменных, область определения, предел, непрерывность, дифференцируемость. Частные производные. Производные сложных и неявных функций.

Касательный вектор к пространственной кривой, градиент, производная по направлению. Уравнения касательной плоскости и нормали.

Производные и дифференциалы высших порядков.Экстремумы функции многих переменных. Наибольшее и наименьшее значение

функции в ограниченной замкнутой области.Методы решения систем линейных алгебраических уравнений. Оценки

сходимости. Влияние погрешностей на результат решения задачи. Методы решения некорректных задач. Методы решения систем нелинейных уравнений. Оценки сходимости.

Аппроксимация функций по методу наименьших квадратов. Аппроксимация функций частичными суммами ряда Фурье. Интерполирование: многочлены Лагранжа, Ньютона, кубические сплайны. Погрешности интерполяции.

Численное интегрирование и дифференцирование. Оценки погрешностей.Вычисление площадей плоских фигур. Объем тела, площадь поверхности. Длина

дуги плоской и пространственной кривой.

11-3. Дискретная математика.

Лекции (34 часа) - 3 семестр.Практические занятия (34 часа) - 3 семестр.

Дискретные структуры. Отношения и их свойства. Отношения частичного порядка и эквивалентности. Булевы решетки и булевы алгебры. Алгебраическое и теоретико-множественные определения, их эквивалентность.

Дискретные модели (графы и сети). Графы и орграфы, способы задания, метрические характеристики, операции над графами. Эйлеровы и гамильтоновы графы. Приложения: последовательности де Брейна, коды Грея. Задача коммивояжера.

Связность и устойчивость графов и орграфов, числовые характеристики, алгоритмы построения минимальных внешне и внутренне устойчивых множеств. Раскраска графов, хроматическое число и его оценки. Алгоритмы раскраски. Изоморфизм и подобие графов.

9

Планарные и плоские графы. Критерий планарности. Алгоритмы построения плоского изображения планарного графа. Толщина графа. Двудольные графы и их свойства. Совершенные паросочетания в двудольном графе, венгерский алгоритм их построения. Теорема Холла. Дефицит графа. Задачи о различных представителях и о назначении. Алгоритм решения задачи о назначении. Потоки в сетях. Теорема о максимальном потоке и минимальном разрезе.

11-4. Математическая логика и теория алгоритмов.

Лекции (51 час) - 4 семестр.Практические занятия (17 часов) - 4 семестр.

Элементы комбинаторного анализа. Комбинаторные конфигурации и числа. Метод включений и исключений, задачи о беспорядках и встречах.

Метод производящих функций, решение рекуррентных уравнений.Графы с заданными свойствами. Методы перечисления графов. Группы

перестановок. Теорема Пойа. Перечисление деревьев. Построение алгоритмов решения оптимизационных задач на графах. Алгоритмы локального поиска: построение эйлерова цикла, кратчайшего пути, максимального потока. Декомпозиционные, рекурсивные и эвристические алгоритмы. Приближенные алгоритмы для задач упаковки в контейнеры, о рюкзаке, о покрытии, коммивояжера, оценки их сложности и точности. Методы сокращения перебора в задачах оптимизации: метод ветвей и границ, динамическое программирование.

Вопросы практической осуществимости дискретных алгоритмов. Классы P и NP дискретных задач. Полиномиальная сводимость, NP полные задачи, подходы к их решению.

Функции алгебры логики (ФАЛ) и их свойства. Теорема о функциональной полноте. Минимизация ФАЛ и декомпозиция ФАЛ, методы реализации ФАЛ. О сложности реализации ФАЛ логическими сетями. Функции k-значной логики. Канонические представления. Примеры полных систем.

Синтез логических структур, реализующих функции k-значной логики. Основные отличия от ФАЛ. Построение тестов и диагнозов логических сетей.

Автоматы, грамматики, языки. Конечные автоматы и способы их задания. Эксперименты с автоматами. минимизация автоматов, операции над ними. Декомпозиция автоматов. Автоматы как распознаватели. Автоматы с магазинной памятью. Недетерминированные автоматы. Формальные грамматики и языки.

Элементы теории алгоритмов. Уточнения понятия алгоритма: машины Тьюринга, нормальные алгоритмы Маркова, рекурсивные функции и их эквивалентность. Рекурсивные и рекурсивно перечислимые множества. Универсальные функции. Алгоритмически неразрешимые проблемы.

Формальные аксиоматические теории и их свойства. Исчисление высказываний (ИВ) как формальная система. примеры вывода в ИВ. Теорема о дедукции для ИВ. Непротиворечивость, полнота и независимость аксиом ИВ.

Исчисление предикатов (ИП) первого порядка как формальная система. Свойства ИП: непротиворечивость, полнота в широком и неполнота в узком смыслах. Аксиоматические теории первого порядка.

11-5. Математическая статистика.

10

Лекции ( 34 часа ) - 3 семестр.Практические занятия ( 34 часа ) - 3 семестр.

Теория вероятностей. Пространство элементарных событий, виды пространств, алгебра событий. Классическая модель, схема урн, основные комбинаторные формулы для выборок. Геометрические вероятности. Аксиоматика Колмогорова, свойства вероятности. Условные вероятности, независимость событий. Основные теоремы для вероятностей событий.

Случайные величины, функция распределения и ее свойства. Дискретные случайные величины. Распределения, связанные с испытаниями Бернулли, асимптотические распределения, теоремы Муавра-Лапласа и Пуассона.

Непрерывные случайные величины. Случайные векторы, многомерные и маргинальные распределения. Условные распределения, независимость случайных величин. Распределение функции от случайных величин.

Числовые характеристики скалярных и векторных величин. Свойства математического ожидания, дисперсии и коэффициента корреляции. Ковариационная матрица. Условные математические ожидания и регрессии. Многомерное нормальное распределение. Производящая и характеристическаяфункци, их свойства. Распределение суммы независимых случайных величин. Распределение хи-квадрат.

Предельные теоремы. Неравенство и теорема Чебышева. Закон больших чисел. Центральная предельная теорема. Метод Монте-Карло.

Математическая статистика. Выборка, выборочное пространство, вариационный ряд и эмпирическая функция распределения. Статистики, статистические характеристики и оценки.

Точечное оценивание неизвестных параметров распределений. Критерии качества точечных оценок. Неравенство Рао-Крамера. Метод моментов и метод максимального правдоподобия получения точечных оценок.

Интервальные оценки, методы их получения. Распределения Пирсона и Стьюдента. Определение обьема выборки для получения заданной точности.

Задачи проверки статистических гипотез. Критерии согласия, уровень значимости, мощность критерия. Критерий хи-квадрат, теоремы Пирсона и Фишера, критерий Колмогорова. Непараметрические гипотезы.

Элементы регрессионного и дисперсионного анализа.

11-6. Оптимизация в ЭВС и САПР.

Лекции (51 час) - 4 семестр.Практические занятия (17 часов) - 4 семестр. Лабораторные занятия (17 часов) - 4 семестр.

Этапы решения задач оптимизации. Формализация и построение математической модели оптимизационной задачи. Классификация оптимизируемых функций и задач оптимизации: одно - и многопараметрические, целочисленные, многокритериальные и др. Задачи безусловной и условной оптимизации.

Линейное программирование. Основные свойства. Экстремум целевой функции в задаче линейного программирования. Обоснование симплекс-метода. Допустимое базисное решение. Симплекс-алгоритм. Двойственность в линейном программировании. Проблема зацикливания. Взаимно двойственные задачи. Целочисленные решения линейных задач.

11

Особенности нелинейных задач математического программирования. Классические условия экстремума. Метод множителей Лагранжа и возможные его обобщения. Теорема Куна-Таккера. Особенности функции Лагранжа в точке относительного экстремума. Проблема единого подхода к задачам математического программирования. Условия существования оптимума. Квадратичное программирование.

Основные понятия и роль численных методов в САПР. Свойства алгоритмических отображений. Теорема сходимости. Методы поиска экстремума нулевого порядка (симплексная процедура поиска, метод покоординатного спуска и пр.). Методы градиентного поиска. Методы поиска второго порядка. Метод Ньютона и квазиньютоновские методы поиска. Методы возможных направлений. Условия выбора вычислительной схемы. Методы штрафных и барьерных функций. Исскуственная линеаризация задачи. Постановка задачи оптимального управления. Принцип максимума Понтрягина Л.С. Понятие о методе динамического программирования. Сведение задач оптимального управления к краевым задачам и методы их решения

Оптимизация на дискретных множествах. Алгоритмы локального поиска (кратчайшего пути, максимального потока и пр.). Оценка точности решения оптимизационных задач . Методы сокращения перебора. Использование динамического программирования.

Пакеты прикладных программ, предназначенных для решения оптимизационных задач с полной информацией. Программы параметрической оптимизации.

Поиск экстремума в условиях неопределенности. Экстремальные задачи с неполной информацией.Принцип гарантированного результата. Пассивные и активные стратегии поиска. Оценка приближения к оптимуму. Эффективность устранения исходной неопределенности.

Ошибки эксперимента. Учет влияния случайных факторов. Методы стохастической аппроксимации. Специфика условий сходимости. Методы случайного поиска. Формирование обобщенных алгоритмов. Использование метода Монте-Карло при статическом анализе задач оптимизации.

Применение методов оптимизации при проектировании ЭВА.Методы построения целевых функций. Математические модели задач

проектирования.Сведение задач автоматизированного проектирования к задачам математического

программирования. Поинтервальная оценка качества характеристик ЭВА. Организация вычислительного процесса и методы решения задач оптимизации ЭВА. Примеры пакетов прикладных программ для решения задач математического программирования в САПР.

12. Теоретическая информатика.

Лекции (68 час.) - 1, 2, 3 семестры.Лабораторные занятия (68 час.) - 1, 2, 3 семестры.

Вычислительная техника, информатика и автоматизация. Перспективы развития информатики. Проблемы исскуственного интеллекта.

Технические средства ПЭВМ. Сети ПЭВМ. Загрузка операционных систем и сетей ПЭВМ.

Пользовательские операции в среде MS-DOC и NORTON COMMANDER.Редакторы текстов. Графические редакторы. Использование типовых элементов

12

изображений.Компьютерные вирусы и средства борьбы с ними.Программное обеспечение ПЭВМ. Операционные системы, инструментальные

средства. Средства защиты информации. Лицензионное обеспечение программных средств.

MS-DOC. Процесс загрузки MS-DOC. Дистрибутив MS-DOC. Файловая система. Организация и обработка файлов и каталогов. Адресация и маршрутизация элементов файловой системы.

Носители информации. Способы представления и обработки кластера.Организация потоков заданий. Пакетный режим работы операционной системы (ОС).

Настройка ОС с помощью конфигурационного и командного файлов. Средства конфигурирования ОС. Распределение памяти MS-DOC.

Инструментальные оболочки и основные программы ОС. Методика разработки прикладного программного обеспечения ПЭВМ. Способы организации инструментальных систем.

Программный интерфейс. Ресурсы ОС и доступ к ним из пользовательских задач, режимы взаимодействия с программной средой.

Базы данных (БД). Системы управления базами данных. Локальные и распределенные БД. Основные модели данных. Реляционная модель.

Создание баз данных. Поиск информации в БД, модификация ДБ, сортировка и индексирование данных, форматирование экранов. Виртуальные БД.

Языки запросов. Программирование в среде систем управления БД. Графические средства систем управления БД.

13. Физика.

Лекции (102 час) - 1,2 семестры.Практические занятия (68 часов) - 1,2 семестры.Лабораторные занятия (34 часа) - 1,2 семестры.

Первый семестр.

Основные черты современной физики. Вещество и поле. Типы взаимодействия.Физические основы механики. Динамика движения твердого тела. Законы Ньютона.

Момент импульса тела (системы тел) и закон его изменения. Процессия момента импульса. Законы сохранения в механике. Связь между свойствами симметрии пространства и времени и законами сохранения.

Вероятность в классической физике. Термодинамический метод исследования . Первое начало термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Второе начало термодинамики. Энтропия. Второе начало термодинамики как закон возрастания энтропии замкнутой системы при необратимых процессах. Энтропия и вероятность. Формула Больцмана. Третье начало термодинамики.

Электростатика. Закон сохранения электрического заряда. Электрическое поле. Основные характеристики электростатического поля.

Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в вакууме. Применение теоремы к расчету полей. Электростатическое поле в диэлектрической среде. Поляризация диэлектриков. Теорема Остроградсткого-Гаусса для электростатического поля в веществе.Сегнетоэлектрики.

Электрическая емкость. Конденсаторы. Энергия электрического поля. Закон сохранения для электрического поля.

13

Электромагнетизм. Действие магнитного поля движущиеся заряды и на проводники с током. Сила Лоренца. Закон Ампера. Магнитное поле постоянного электрического тока в вакууме. Закон Био-Савара-Лапласа. Закон полного тока для магнитного поля в вакууме. Теорема Остроградского-Гаусса для магнитного поля. Работа перемещения проводника с током в постоянном магнитном поле. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях . Эффект Холла.

Второй семестр.

Магнитное поле в веществе. Магнитные моменты атомов. Атом в магнитном поле, Диамагнетизм. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Ферромагнетизм.

Электромагнитная индукция. Основной закон электромагнитной индукции. Явление самоиндукции. Явление взаимной индукции. Энергия магнитного поля в неферромагнитной изотропной среде. Закон сохранения энергии для магнитного поля. Основы теории Максвелла для электромагнитного поля.

Электромагнитные волны. Свойства электромагнитных волн. Вектор Умова-Пойнтинга. Отражение и преломление электромагнитных волн на границе раздела двух диэлектрических сред.

Интерференция и диффракция света. Монохроматичность и временная когерентность света. Пространственная когерентность. Интерференция многих волн. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка. Голография. Дифракция на пространственных решетках.

Распространение света в веществе. Взаимодействие света с веществом. Дисперсия света. Излучение Вавилова-Черенкова.

Поляризация света. Поляризация света при отражении и преломлении на границе раздела двух диэлектрических сред. Двойное лучепреломление.

Элементы квантовой механики. Корпускулярно-волновая двойственность частиц вещества. Волны де Бройля. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Электрон в "потенциальном ящике”. Прохождение частицы сквозь потенциальный барьер.

Зонная теория твердых тел. Расщепление энергетических уровней валентных и внутренних электронов в атомах твердого тела. Расположение энергетических зон в твердом теле. Внутризонные и междузонные переходы. Металлы, диэлектрики и полупроводники в зонной теории. Электрические свойства полупроводников. Собственная дырочная проводимость. Примесные электронные полупроводники. Примесные дырочные полупроводники.

14. Химия.

Лекции (34 часа) - 3 семестр.Лабораторные занятия (17 часов) - 3 семестр.

Строение вещества. Систематика химических элементов в связи с их электронным строением. Периодическое изменение свойств элементов и их простейших соединений. Ковалентная химическая связь. Метод ковалентной связи. Обменный и донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи. Комплексные соединения. Особенности химической связи в полупроводниках. Положение чистых полупроводников и их соединений в таблице Д.И. Менделеева. Межмолекулярные взаимодействия.

Основы термодинамики химических процессов. Энтальпия и тепловой эффект реакции. Энтропия. Энергия Гиббса и условие самопроизвольного протекания химических

14

процессов и фазовых переходов. Максимальная работа. Химическая кинетика и равновесие в гомогенных и гетерогенных системах. Факторы, влияющие на скорость процесса. Основной постулат химической кинетики, порядок реакции. Фотохимические реакции.

Константа равновесия, связь ее с термодинамическими функциями. Смещение положения равновесия. Термодинамика поверхностных явлений. Физическая и химическая адсорбция. Адгезия, факторы влияющие на ее величину. Основы учения о катализе.

Растворы. Основные характеристики жидких растворов. Термодинамика процессов растворения. Ассоциированные и неассоциированные электролиты. Характеристика кислотности и щелочности электролитов.

Буферные растворы. Гидролиз солей.Электрохимические процессы. Термодинамика электрохимических процессов,

электродные потенциалы. Гальванические элементы: устройство, электродные процессы. Кинетика электрохимических процессов, поляризация. Электролиз, последовательность электродных процессов.

Коррозия металлов: химическая и электрохимическая. Особенности атмосферной коррозии. Методы защиты от коррозии. Гальванические и химические покрытия: получения, свойства покрытий и их назначение.

Травление поверхностей: химическое, электрохимическое, термохимическое, ионноплазменное. Особенности травления полупроводниковых материалов.

15. Экология.

Лекции (17 часов) - 7 семестрПрактические занятия (17 часов) - 7 семестр

Основные понятия экологии. Научные и народнохозяйственные проблемы экологии - население планеты, урбанизация, земельные ресурсы, утилизация отходов, распределение и потребление продовольствия, возобновляемые и невозобновляемые источники энергии. Классификация и основные свойства экологических систем.

Техногенная нагрузка экосистем, ее предельные значения. Функциональные, экологические и экономические показатели качества технических систем. Их взаимосвязь. Инженерные методы решения экологических задач. Экологические факторы. Влияние их интенсивности на жизнедеятельность человека. Нормирование предельных допустимых концентраций и предельно-допустимых выбросов вредных веществ.

Экология атмосферы. Состав, строение и функции атмосферы. Антропогенные источники загрязнения воздуха. Тепловой баланс Земли. Современные проблемы атмосферы - парниковый эффект, озоновые дыры и т.п.

Экология гидросферы. Состав и запасы воды. Источники загрязнения воды. Методы очистки воды. Требования к сточным водам промышленных предприятий. Экология литосферы. Антропогенные воздействия на литосферу. Основные изменения геологической среды при добыче полезных ископаемых - оседание земной поверхности и изменение природных ландшафтов, химическое загрязнение поверхностных и подземных вод, почв и горных пород. Основы рационального природопользования.

Основы экологической паспортизации промышленных предприятий. Основы экологического мониторинга. Организационно-правовые основы экологии. Международное сотрудничество и международный опыт в решении экологических проблем.

15

16-1. Метрология.

Лекции (102 час.) - 4, 5, 6 семестры.Практические занятия (34 час.) - 4, 6 семестры.Лабораторные занятия (51 час) - 4, 5 семестры.

Основные понятия метрологии: физическая величина, измерение, средства, виды и методы измерений (классификация), метрологические характеристики средств измерений, погрешности измерений и их математическое описание, формы представления результатов измерений.

Способы нормирования погрешностей средств измерений. Меры и эталоны основных электрических величин и их метрологические характеристики.

Эксплуатационные характеристики средств измерений.Наблюдение и измерение параметров электрических сигналов с помощью

электронно-лучевого осциллоскопа (ЭЛО). Структуры и принципы действия аналоговых и цифровых ЭЛО. Виды разверток и синхронизации. Метрологические характеристики ЭЛО. Измерение напряжений и интервалов времени; калибровка; оценка погрешностей.

Измерение электрического напряжения и тока. Электромеханические и электронные аналоговые и цифровые вольтметры и амперметры. Компенсационный метод измерений. Особенности измерения больших и малых напряжений и токов. Методы борьбы с помехами.

Измерение частоты, интервалов времени и угла сдвига фаз.Измерение параметров электрических цепей.Измерение мощности и энергии.Измерение характеристик случайных процессов.Измерение спектральных

характеристик сигналов.Магнитные измерения.Автоматизация измерений. Информационно-измерительные системы и

вычислительно-измерительные комплексы. Интерфейсы (классификация). Приборный интерфейс.

17. Алгоритмические языки и программирование.

Лекции (68 часов) - 1,2 семестры.Практические занятия (34 часа) - 1,2 семестры.Лабораторные занятия (68 часов) - 1,2 семестры.

Первый семестр.

Особенности технологического процесса разработки программ. Внешний интерфейс программы. Состав и правила записи внешней спецификации программы.

Проектирование алгоритмов. Стратегии проектирования. Языки проектирования.Использование языка Паскаль как языка проектирования. Кодирование алгоритмов

на языке Паскаль. Состав и основные уровни языка. Кодирование элементарных инструкций и управляющих структур. Организация ввода и вывода данных Средства стандартного и Турбо Паскаля для повышения эффективности, надежности и эргономичности программ.

Отладка программ. Уровни корректности программ. Классификация ошибок. Функциональное и структурное тестирование программы. Средства отладки Турбо-среды.

16

Документирование программ.

Второй семестр.

Обработка данных фундаментальных типов. Массивы, множества, записи. Конструирование данных сложных структур на основе фундаментальных типов.

Работа с двухуровневой памятью. типы внешних устройств ЭВМ. понятие файла. Способы организации файла. Последовательные и прямые файлы Турбо-Паскаля.

Динамическое распределение памяти в среде Турбо-Паскаль. Непрерывная и ссылочная реализация стека, дека, очереди, последовательности, бинарного дерева. Тип объект, реализация его средствами языка Паскаль.

Связь структуры алгоритма со структурой данных. Таблица Вирта.

18. Технология программирования.

Лекции (68 час.) - 4, 5 семестры.Лабораторные занятия (68 час.) - 4, 5 семестры.

Требования к программному обеспечению (ПО). Основные этапы проектирования ПО. Методы разработки ПО. Нисходящее проектирование. Модульное проектирование. Требования к модулям при проектировании сверху вниз. HIPO диаграмма. Порядок программирования модулей. Внешние спецификации модуля.

Структурный контроль. Порядок проведения структурного контроля.Функциональное тестирование ПО. Разработка и использование заглушек при

проектировании и тестировании ПО сверху вниз. Структурное тестирование ПО. Средства тестирования.

Требования к документированию ПО. Системная документация. Правила оформления схем. Инструментальные средства для разработки ПО.

Объектно-ориентированное программирование. Понятие объекта. Инкапсуляция. Наследование. Полиморфизм и позднее связывание объектов. Поля данных объекта и формальные параметры метода. Динамические объекты. Объектно-ориентированная отладка в среде одного яэыка. Объекты, экспортируемые модулями. Совместимость типов объектов. Объектно-ориентированное расширение языков программирования.

19. Компьютерная графика.

Лекции (17 часов) - 1 семестр.Практические занятия (34 часа) - 1 семестр.Лабораторные занятия (34 часа) - 2 семестр.

Предмет и задачи инженерной графики. Форма, геометрическая модель, структурные составляющие модели. Описание модели, объектная система координат

Технические изображения - назначение и требования к построению. Метод проецирования. Построение видов при произвольных значениях направляющих углов. Стандартные аксонометрические изображения - изометрия, основные виды.

Комплексный чертеж. Нанесение размеров на чертеже. Преобразования изображений чертежа. Дополнительные виды. Построение

дополнительных видов.Поверхности вращения. Построение проекций точек и линий, принадлежащих

17

поверхностям вращения. Конические сечения, сечения сферы. Общий случай пересечения поверхностей.Сечения и размеры. определение, правила построения. Классификация. Правила

обозначения. Условности, регламентированные стандартами при построении разрезов.Этапы проектирования, виды проектной деятельности. Конструкторская

документация - эскиз, чертеж детали, сборочный чертеж, спецификация, чертеж общего вида, схема. Правила оформления графиков и диаграмм.

20. Системное и программное обеспечение.

Лекции (51 час) - 6 семестр.Лабораторные занятия (34 час.) - 6 семестр.

Основные функции сложной программной системы (на примерах UNIX, PCAD и т.п.).

Компоненты и их размещение. Структура диска системы.Внутренние и транзитные команды системы. Параметры внутренних команд.

Наиболее распространенные утилиты системы.Командные файлы (пакетные системы): назначение, структура, собственные

команды, рекомендации по составлению командных файлов, использование формальных параметров.

Назначение, состав, список команд и опций файла конфигурации. Стандартные файлы и их структура.

Действия системы при канальной загрузке; состав и результаты выполнения операций. Действия системы при использовании внешних команд, настройка Среды, распределение памяти. Коды завершения и коды ошибок, генерируемые системой.

Группы функций системы: состав групп, их назначение и примеры использования.Поддержка системой различных режимов работы. Обзор и особенности тестовых и

графических видеорежимов.

21. Моделирование.

Лекции (51 час) - 6 семестр.Практические занятия (17 час.) - 6 семестр.Лабораторные занятия (17 час.) - 6 семестр.

Математические и физические модели процессов и систем (классификация).Математические модели детерминированных и случайных аналоговых процессов:

разложение процессов по элементарным импульсам, ряды Фурье, преобразования Фурье и Лапласа, представление процессов ортогональными рядами, Энергия и мощность процессов. Спектральный и корреляционный анализ аналоговых процессов.

Математические модели дискретных процессов: временное и спектральное описание дискретных сигналов, дискретное преобразование Фурье, алгоритмы быстрого преобразования Фурье, z-преобразование. Связь между параметрами моделей аналоговых и дискретизированных процессов.

Восстановление аналоговых процессов по их дискретным отсчетам. Интерполяционные многочлены. Интерполяция процессов сплайнами. Погрешности восстановления.

Математические модели цифровых сигналов. Погрешности квантования, Спектр шума квантования. Коды, используемые для передачи цифровой измерительной

18

информации. Принципы помехоустойчивого кодирования; оценка помехоустойчивости кодов.

Линейные и нелинейные системы (классификация). Математические модели стационарных линейных аналоговых и дискретных систем: импульсные переходные функции, частотные характеристики, передаточные функции.

Использование математических моделей процессов и систем для определения реакций систем на детерминированные или случайные сигналы на их входах.

Задачи и области применения цифровой обработки сигналов измерительной информации.

22. Основы теории управления.

Лекции (51 час) - 7 семестр.Лабораторные занятия (17 часов) - 7 семестр.

Основные понятия автоматического управления. Классификация и основные элементы систем автоматического управления. Одноконтурные и многоконтурные, несвязные и связные системы.

Статическое и астатическое регулирование. Системы непрерывного и дискретного действия.

Математическое описание линейных систем на основе дифференциальных уравнений, передаточных функций, временных и частотных характеристик. Методика практического определения временных и частотных характеристик. Структурные схемы линейных систем управления и их преобразование.

Анализ устойчивости и качества линейных непрерывных систем. Необходимые и достаточные условия устойчивости. Точность систем управления в установившемся режиме.

Оценки качества переходного процесса.Синтез систем управления. Методика синтеза по частотным характеристикам.

Синтез корректирующего устройства. Анализ и синтез систем управления на ЭВМ. Пакеты прикладных программ для синтеза, особенности их применения.

Дискретные системы автоматического управленияКлассификация дискретных систем управления. Примеры импульсных и цифровых систем управления и их основные элементы.

Методы математического описания дискретных систем. Анализ устойчивости дискретных систем управления. Построение систем управления с ЭВМ.

Особенности анализа цифровых систем во временной и частотных областях. Понятия о синтезе цифровых систем управления.

Микропроцессоры в системах управления. Устройства связи с объектом. Режимы управления реального времени и в режиме советчика.

Основы планирования оптимального эксперимента. Понятия о статистических моделях и методах оценивания параметров. Регрессионная модель и регрессионный анализ. Проверка статистических гипотез. Понятия о плане эксперимента. Полный и дробный факторный эксперимент.

23. Электротехника и электроника.

Лекции (51 час) - 3 семестр.Практические занятия (34 час.) - 3 семестр.

19

Лабораторные занятия (17 час.) - 3 семестр.

Электрическая цепь и ее элементы. Связь законов и понятий теории электромагнитного поля с законами электрической цепи. Базовый набор схемных элементов и их компонентные уравнения.

Методы и алгоритмы анализа линейных электронных цепей в установившемся режиме. Графы электрических цепей, топологические матрицы. Законы Кирхгофа, закон Ома в матричной форме. Полная система уравнений цепи. Основные свойства электрических цепей и принципы их расчета (теорема Телленгена, баланс мощностей, принципы наложения, взаимности и др.).

Канонические узловые и расширенные уравнения, их решение. Метод контурных токов.

Виды и способы представления сигналов во временной и частотной областях. Комплексная форма изображения гармонического сигнала.

Многополюсные элементы электронных цепей. Особенности формирования уравнений схем с многополюсниками и управляемыми источниками. Метод подсхем и расширенные узловые уравнения для схем с многополюсными компонентами.

Частотные характеристики линейных цепей. Комплексный коэффициент передачи электронной цепи и частотные характеристики: амплитудная, фазовая, затухания, группового времени запаздывания. Анализ частотных характеристик пассивных и активных электронных цепей (неискажающие цепи, фильтры, корректоры).

Расчет чувствительности электронных схем. Методы и алгоритмы расчета чувствительности.

24. Схемотехника.

Лекции (51 час) - 5 семестр.Практические занятия (17 час.) - 5 семестр.Лаболаторные занятия (34 час.) - 5 семестр.

Элементная база схемотехнического проектирования электронных средств измерений (ЭСИ): резисторы, конденсаторы, индуктивные элементы, кварцевык резонаторы, транзисторы, диоды, разъемные соединения, светодиоды, оптроны - условные графические обозначения (УГО), параметры, применение.

Аналоговые интегральные микросхемы (операционные усилители, стабилизаторы напряжения, компараторы, источники опорного напряжения, ключи, коммутаторы) - УГО, параметра, применение.

Цифровые интегральные микросхемы (базовые логические элементы ТТШЛ и КМОП, микросхемы средней интеграции) - УГО, параметры, применение.

Синтез комбинационных логических схем. Автоматы с памятью: обобщенная схема, синтез простейших автоматов с памятью.

Задачи и стадии проектирования ЭСИ. Документация при схемотехническом проектирования ЭСИ; виды и комплектность конструкторских документов; текстовые и графические документы.

Расчеты при схемотехническом проектировании ЭСИ: общая цель, виды расчетов, их содержание и последовательность. Понятие о математических и эвристических моделях проектируемых ЭСИ и их функциональных узлов. Соображения по выбору значений величин, используемых в расчете; расчеты по типовым, граничным и вероятностным значениям параметров элементов.

Расчет электрических структурных (функциональных) схем: цель расчета,

20

рекомендации по синтезу и расчету структурных (функциональных) схем. Пример расчета.Расчет электрических принципиальных схем: цель расчета, рекомендации по

синтезу принципиальных схем и последовательности их расчета. Особенности расчетов по постоянному току, по переменному току на низких и высоких частотах.Пример расчета.

Расчет метрологических характеристик проектируемых ЭСИ: расчет допустимых значений аддитивной и мультипликативной погрешностей по заданному в техническом задании пределу абсолютной, относительной или приведенной погрешности. Расчет систематических и случайных погрешностей ЭСИ. Расчеты основной и дополнительной погрешностей, расчет погрешностей ЭСИ в заданных рабочих условиях. Расчеты динамических погрешностей.

Паразитные связи и наводки: инженерные расчеты и рекомендации по устранению. Методика проведения испытаний ЭСИ.

25. Организация ЭВМ и систем.

Лекции (68 час.) - 6, 7 семестры.Лабораторные занятия (34 час.) - 6, 7 семестры.

Запоминающие устройства (ЗУ) ЭВМ. Влияние ЗУ на основные характеристики ЭВМ - быстродействие, производительность, надежность, стоимость. Технические характеристики ЗУ. Классификация ЗУ.

Оперативные ЗУ. Постоянные, программируемые и репрограммируемые ЗУ. Программаторы.

Внешние ЗУ. Накопители на магнитной ленте, накопители на магнитных дисках, на цилиндрических магнитных доменах. Оптические, термомагнитные и голографические ЗУ.

Организация и надежность систем памяти современных ЭВМ. Иерархическая структура памяти. Способы адресации в иерархической памяти. Характеристики надежности ЗУ. Методы расчета надежности памяти. Методы и аппаратура диагностирования ЗУ.

Проектирование устройств управления. Устройства управления с жесткой логикой работы. Микропрограммное управление. Основные способы сокращения емкости постоянных ЗУ микропрограмм.

Структурная схема центрального процессора. Реализация алгоритма обработки команд.Фазы стандартного цикла выполнения команд. Типы команд, форматы, способы адресации. Буферы процессора. Сверхоперативная память типа “КЕШ”.

Система прерывания: назначение, основные функции и характеристики, временная диаграмма. Приоритетное обслуживание запросов прерывания.

Назначение и классификация устройств ввода и вывода информации. Устройства ручного ввода. Ввод и вывод информации с использованием магнитных носителей. Устройства ввода текстовой информации. Считывание документов. Распознавание и кодирование символов. Проблема распознавания образов.

Печатающие устройства (электромеханические, лазерные и др.). Ввод и вывод звуковой информации. Ввод и вывод информации с помощью дисплея.

Обеспечение связи ЭВМ с внешними устройствами. Контроллеры, драйверы.Проблемы организации ввода-вывода в больших ЭВМ.Телеобработка данных. Структура системы телеобработки данных. Пакетный и

диалоговый режимы телеобработки. Протоколы обмена. Технические средства телеобработки данных.

Особенности архитектуры ЭВМ и тенденции ее развития. Семейства ЭВМ. Тенденции развития и перспективы совершенствования аппаратных средств ЭВМ.

21

Унификация и стандартизация типовых средств САПР. Программно-технические комплексы САПР. Автоматизированные рабочие места разработчиков, технологов и конструкторов. Современные рабочие станции. Структура технического обеспечения САПР предприятия. Объединение технического обеспечения САПР в локальную вычислительную сеть.

26. Безопасность жизнедеятельности.

Лекции (34 часа) - 8 семестр.Лабораторные занятия (17 часов) - 8 семестр.

Восьмой семестр.

Взаимодействие промышленного предприятия с окружающей средой. Классификация и основные характеристики чрезвычайных ситуаций на предприятиях. Основы обеспечения безопасности жизнедеятельности на промышленных предприятиях в нормальных и аварийных условиях.

Источники антропогенных вредных и опасных факторов. Классификация факторов, их воздействие на человека, допустимые уровни воздействия, методы контроля и средства защиты от их неблагоприятного воздействия. Требования к техническим системам и производственным процессам по интенсивности антропогенных факторов.

Системы обеспечения безопасности технических средств и производственных процессов. Их классификация, основные характеристикии и принципы построения. Физические и психофизиологические возможности оператора в системах обеспечения безопасности. Методы оценки эффективности систем обеспечения безопасности.

Основы создания безопасной техники - критерии безопасности технических систем, влияние надежности технических систем на их безопасность, эргономические и инженерно-психологические методы повышения безопасности технических систем, дублирование, резервирование, профилактика, ремонт и испытания как способы повышения безопасности технических систем. Экспертиза технических проектов (объектов) на безопасность. Основы сертификации технических изделий.

Основы пожарной безопасности промышленных предприятий и техничесих изделий. Условия возникновения пожаров. Виды горения. Технические системы как источник зажигания и как горючее вещество. Пожарная безопасность производственных процессов. Методы и средства тушения пожаров.

Организационно-правовые и нормктивно-технически основы безопасности жизнеобеспечения.

27-1. Электроника.

Лекции (68 час.) - 4 семестр.Лабораторные занятия (17 час.) - 4 семестр.

Основные этапы развития и роль микроэлектроники в развитии техники.Физические основы работы полупроводниковых приборов. Структуры, принципы

действия, статические и динамические характеристики диодов и транзисторов. Математические модели диодов, биполярных и полевых транзисторов. Реализация диодов, резисторов, конденсаторов и других схемных элементов в интегральном исполнении. Шумовые модели и параметры схемных элементов.

22

Основные схемы транзисторных ключей, переходные процессы в них, методы повышения быстродействия.

Классификация и параметры цифровых интегральных схем (ЦИС). Принципы действия и основные характеристики базовых логических элементов ЦИС - ТТЛ, ТТЛШ, ЭСЛ, И2Л, МДП, КМДП. Макромодели базовых логических элементов.

Триггерная ячейка и ее макромодель. Синхронные и асинхронные триггеры. Интегральные схемы запоминающих устройств (ЗУ). Основные типы и параметры ЗУ.

Основные усилительные каскады, их параметры и характеристики. Дифференциальные каскады.

Операционные усилители: схемотехника, макромодели, параметры. Линейные усилительные и преобразующие устройства на базе операционных усилителей с обратными связями (масштабные усилители, дифференциальные усилители, сумматоры, интеграторы, фильтры и др.).

Генераторы сигналов и схемы формирования импульсов (мультивибраторы, одновибраторы, триггеры Шмитта, генераторы пилообразного напряжения).

Трансляторы уровней. Устройства преобразования сигналов в аналого-цифровых системах.

Источники электромагнитных помех. Схемотехнические методы защиты интегральных схем от электромагнитных помех. Схемы электропитания микроэлектронных устройств.

Большие интегральные схемы. Перспективы развития элементной базы вычислительно-измерительной техники.

27-2. Теоретические основы информационно-измерительной техники.

Лекции (34 час.) - 5 семестр.Практические занятия (34 час.) - 5 семестр.

Основные понятия теоретической метрологии. Теоретические основы расчета метрологических характеристик средств измерений. Метрологический анализ модели средства измерений. Законы накопления частных погрешностей. Методы исследования точности средств измерений. Метод статистических испытаний.

Принципы нормирования погрешностей средств измерений. Расчет метрологических характеристик измерительной системы по нормируемым характеристикам составляющих ее блоков.

Обработка прямых, косвенных и совместных измерений измерений с однократными и многократными наблюдениями.

Конструктивно-технологические, алгоритмические и структурные методы повышения точности средств измерений. Метод отрицательной обратной связи, метод составных параметров, тестовые методы,

Сигналы измерительной информации и их математические модели. Модуляция, квантование, дискретизация и восстановление сигналов измерительной информации. Теорема отсчетов, ортогональные разложения аналоговых сигналов.

Коды, используемые в вычислительно-измерительной технике. Принципы помехоустойчивого кодирования, оценка помехоустойчивости кодов. Элементы теории информации, Сжатие измерительной информации.

Методы выделения сигналов измерительной информации на фоне помех. Оптимальная линейная фильтрация. Элементы теории статистических решений.

23

27-4. Цифровые измерительные приборв.

Лекции (68 час.) - 7, 8 семестры.Практические занятия (51 час) - 7,8 семестры.Лабораторные занятия (34 час.) - 8 семестр.

Общие вопросы цифровой измерительной техники: коды, применяемые в цифровых измерительных приборах и преобразователях; основные характеристики цифровых измерительных приборов (диапазон измерения, чувствительность, погрешность квантования, инструментальная статическая погрешность, быстродействие.

Цифровые измерительные приборы частотно-временной группы: цифровое измерение частоты, периода, интервала времени, фазового сдвига; способы расширения диапазона измерения частоты; основные звенья этих приборов.

Цифровые вольтметры: общие сведения; структура, принцип действия и основные свойства преобразователей напряжения в код, основанных на методе двухтактного интегрирования; звенья этого преобразователя (интегратор, источник опорного напряжения, устройство сравнения, ключи); система автоматической коррекции смещения нулевого уровня.

Помехозащищенность цифровых вольтметров: источники помех, коэффициенты подавления помех, защита от помех нормального и общего видов.

Цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи: общие сведения; основные принципы построения монолитных ЦАП и АЦП с резистивными цепочками; основные характеристики ЦАП и АЦП (число разрядов, статические погрешности, динамические характеристики, выходной импеданс ЦАП и входной импеданс АЦП); устройства выборки и хранения; сигма-дельта АЦП и ЦАП; испытания ЦАП и АЦП.

28-1. Теоретические основы электротехники.

Лекции (34 час.) - 4 семестр.Практические занятия (17 час.) - 4 семестр.Лабораторные занятия (17 час.) - 4 семестр.

Методы и алгоритмы анализа динамических (переходных) режимов в линейных электрических цепях. Основы метода переходных состояний и классический способ аналитического решения уравнений состояния цепи; методы формирования уравнений состояния и их численного решения. Преобразование Лапласа и его использование для решения уравнений состояния. Расчет процессов в электрических цепях при произвольном воздействии.

Методы и алгоритмы анализа нелинейных электрических цепей. Характеристики нелинейных элементов и их математические модели. Методы формирования и решения уравнений нелинейных резистивных цепей. Формирование уравнений состояния нелинейных цепей в динамическом режиме и алгоритмы их решения.

Методы расчета линейных дискретных цепей. Дискретные сигналы, системы и их описание во временной и частотной областях. Разностные уравнения дискретной системы, их формирование и решение.

Расчет цепей с распределенными параметрами. Длинные линии. Телеграфные уравнения, их решение в частотной и временной областях. Переходные процессы в длинных линиях.

Проблемы электромагнитной совместимости средств измерительно-вычислительной техники.

24

28-2. Измерительные преобразователи.

Лекции (68 час.) - 5, 6 семестры.Практические занятия (34 час.) - 5 семестр.

Лабораторные занятия (68 час.) - 5, 6 семестры.

Номинальная функция преобразования измерительного преобразователя (ИП).Статические и динамические характеристики ИП. Нормирование динамических характеристик ИП. Классы точности. Особенности нормирования метрологических характеристик ИП. Связь класса точности с пределами аддитивной и лультипликативной погрешностей.

Нормирование погрешностей усилителей переменного тока, преобразователей переменного тока в постоянный, селективных усилителей. Нормирование метрологических характеристик измерительной системы, состоящей из нескольких ИП, включенных последовательно. Определение погрешностей ИП по данным эксперимента. Учет погрешностей образцовых приборов.

Нормирование метрологических характеристик измерительных усилителей. Устройства гальванического разделения аналогового сигнала: разновидности, нормирование метрологических характеристик. Усилители со стабилизацией прерыванием (в том числе типа МДМ). Преобразователи напряжения в ток и тока в напряжение. Преобразователи сопротивления: мосты, двухпроводные усилители и др.

Преобразователи перемещения в сопротивление. Емкостные преобразователи (дифференциальные ИП, преобразователи емкости в напряжение, фазочувствительные выпрямители). Индуктивные ИП. Индукционные ИП, датчики расхода. Термопреобразователи сопротивления (схемы включения, температурные шкалы). Термопары. Пьезоэлектрические и пьезорезонансные ИП.

ИП излучений. Фотоэлементы с внутренним и внешним фотоэффектом, фотоумножители. Измерение жестких излучений, счетчик Гейгера. Измерение влажности. Тензометрические ИП, схемы включения.

28-3. Схемотехника и программное обеспечение электронных средств измерений.

Лекции (34 час.) - 8 семестр.Лабораторные занятия (17 час.) - 8 семестр.

Однокристальные микроконтроллеры (ОМК): общая характеристика, перспективы применения в средствах измерений (СИ).

ОМК семейства 51: условные графические обозначения, основные технические характеристики, разновидности. Общие сведения о структуре ОМК, регистры общего назначения, управление потреблением ОМК.

Формирование машинных циклов, подключение синхронизирующих элементов и узлов к ОМК. Порты ОМК. режимы записи и чтения, их особенности.

Собственная память данных ОМК: специфика организации, структура адресного пространства, схемотехника подключения внешнего ОЗУ. Временные диаграммы режимов чтения-записи даннах.

Память программ. Схемотехника подключения внешней памяти программ к ОМК. Временные диаграммы в режиме чтения. Требования к параметрам быстродействия внешней памяти программ.

25

Таймеры/счетчики ОМК-51: назначение, состав. Регистр задания режима TMOD, регистр управления TCON. Режимы работы таймеров/счетчиков, их характеристики, особенности. Порт последовательной передачи/приема. Регистр управления портом SCON; режимы работы порта, их характеристики, особенности.

Организация прерываний в ОМК-51. Источники прерываний, уровни приоритетности. Регистры управления режимом прерывания IE и IP.

Последовательность и основные этапы разработки СИ с применением ОМК-51. Организация взаимодействия ОМК с узлами СИ: ввод в ОМК потенциальных импульсных сигналов от узла типа двоичный счетчик; вывод управляющих статических и динамических сигналов из ОМК. Организация процедур счета и временной задержки. Применение ОМК для передачи импульсов и измерения временных интервалов.

Сопряжение ОМК-51 с клавиатурой СИ, устранение дребезга контактов. Сопряжение ОМК-51 с алфавитно-цифровыми жидкокристаллическими дисплеями матричного типа.

Коррекция аддитивных и мультипликативных погрешностей АЦП, управляемых ОМК-51. Особенности интерфейса ОМК с современными микросхемными АЦП и ЦАП.

Перспективы развития семейства 51, ОМК 552.

28-4. Цифровые процессоры сигналов.

Лекции (34 час.) - 8 семестр.Лабораторные занятия (17 час.) - 8 семестр.

Общие сведения о процессорах цифровой обработки сигналов (ПЦОС). Обзор основных разновидностей ПЦОС и их классификация. ПЦОС с “фиксированной” и “плавающей” арифметикой. Сравнение характеристик и основные критерии выбора. ПЦОС, выпускаемые компаниями Texas Instruments, Analog Devices, Intel, Motorola.

Базовая архитектура ПЦОС. Основные узлы ПЦОС. “Гарвардская архитектура”. Конвейерный режим работы ПЦОС. Специальные команды для цифровой обработки сигналов.

Технические системы, реализованные на основе ПЦОС. Измерительные установки, системы и комплексы на основе ПЦОС. Мультипроцессорные и транспьютерные системы. Средства поддержки разработок. Программные и технические средства отладки систем.

Основные характеристики и узлы ПЦОС типа TMS320C5x. Центральный процессор. Организация данных. Режимы адресации. Прямой доступ к памяти. Периферийные устройства. Внешние интерфейсы. Основные группы команд.

Типовые методы и алгоритмы цифровой обработки сигналов. Цифровая фильтрация, быстрое преобразование Фурье. Особенности применения ПЦОС в информационно-измерительной технике, в технике управления быстротекущими процессами, робототехнике, системах обработки изображений и других областях.

28-5. Сети ЭВМ.

Лекции (51 час) - 7, 8 семестры.Практические занятия (17 час.) - 7 семестр.

Лабораторные занятия (68 час) - 7, 8 семестры.

Локальные вычислительные сети (ЛВС). Задачи, решаемые с помощью ЛВС. Физическая и логическая структура ЛВС. Области применения ЛВС с различными

26

методами доступа. Проблемы синхронизации, манчестерсое кодирование. Адаптеры и станции ЛВС. Общая структура программного обеспечения ЛВС.

Обзор и сравнительный анализ сетевых операционных систем.Проблемы дистанционного взаимодействия пользователей и ЭВМ. Конфигурации

сетей телеобработки данных. Компоненты тракта телеобработки.Функции взаимодействия процессора с каналом ввода-вывода (КВВ). Структурная

схема КВВ и интерфейс взаимодействия с периферийными устройствами. Структурные схемы коммуникационных контроллеров, протоколы и алгоритмы их функционирования.

Технические и программные средства ЛВС. Особенности реализации эталонной модели взаимодействия открытых систем в ЛВС.

Проблемы объединения ЛВС (повторители, мосты, маршрутизаторы); стандарт IS 8802.1D. Подключение ЛВС к глобальным сетям. Промышленные стандарты ЛВС.

Технические средства ЛВС. Организация взаимодействия ПЭВМ с адаптером ЛВС. Примеры построения адаптеров.

Программное обеспечение ЛВС. Программные интерфейсы IPX и SPX.Сетевая базовая система ввода-вывода NetBIOS.Программное обеспечение сервера, работающего под управлением MS DOS.Организация распределенной обработки информации в среде ЛВС.Программные средства телекоммуникации (классификация, компоненты

операционных систем, пакеты прикладных программ, общие принципы функционирования).

Операционные системы коллективного пользования. Принципы генерации операционной системы. Каналы ввода-вывода и канальные программы. Способы доступа к данным (базисный, общий, виртуальный телекоммуникационные методы доступа).

Функции, протоколы и модели архитектуры взаимодействия открытых сетей. Функции и протоколы SNA (NAU, DFC, TC. PC, DLC). Функции и протоколы DNA; типовые узлы архитектуры, шлюзы SNA/DNA.

Цифровые сети с интегральным обслуживанием. Механизм коммутации каналов и элементы теории телетрафики. Обработка вызовов. Выбор маршрутов в сетях коммутации каналов.

Системный анализ локальных вычислительных сетей. Основные параметры, влияющие на пропускную способность ЛВС. Измерение пропускной способности.

Особенности математического моделирования ЛВС. Аналитические и имитационные модели. Аналитическая модель ЛВС на уровне файлового сервера: учет сетевой операционной системы, параметров жесткого диска, механизм кеширования.

Перспективы развития ЛВС.

29. Информационно-вычислительные системы и комплексы.

Лекции (91 час) - 9, 10, 11 семестры.Практические занятия (26 час.) - 11 семестр.

Лабораторные занятия (69 час) - 10, 11 семестры.

30. Программное обеспечение измерительных систем.

Лекции (34 час.) - 9 семестр.Лабораторные занятия (17 час.) - 9 семестр.

Основные задачи, решаемые программным обеспечением (ПО). Классификация и

27

уровни ПО измерительных систем (ИС). Режимы работы ПО ИС. Режим работы в реальном масштабе времени.

Свойства и основные блоки (модули) ПО ИС. Средства разработок ПО ИС: компиляторы, трансляторы, отладчики, эмуляторы, симуляторы.

Системы автоматизированного проектирования (САПР) ПО ИС: основные принципы построения.

Визуальное программирование: предпосылки возникновения, свойства, достоинства и недостатки. Языки визуального программирования. Виды графического представления программ. Элементы графического синтаксиса. Схематические и иконические языки.

Программирование ИС, управляемое потоками данных. Последовательность выполнения команд. Узел программы, управляемый потоками данных.

САПР создания ПО ИС, предназначенных для контроля и диагностики технологических процессов и объектов. Программный продукт “VIR” компании “FESTO”: структура и состав, основные функциональные характеристики.

Программные среды для разработки ПО ИС, предназначенных для научных исследований. Программный продукт “Asyst” компании “Adaptible Laboratory Software”: структура и состав, основные технические характеристики.

Программная Среда LabVIEW компании National Instruments. Понятие виртуального прибора; лицевая панель, блок-диаграмм- и пиктограммасоединитель виртуального прибора. Элемента визуального языка LabVIEW. Основные структуры программирования: итерационные и условные циклы, операторы последовательного и повторного выбора, операции перехода.

Методы испытаний каналов аналого-цифрового преобразования в динамическом режиме. Алгоритмическое и программное обеспечение установки, реализующей гистограммный (статистический) метод экспериментального определения систематических составляющих погрешности. Алгоритмическое и программное обеспечение установки, реализующей метод аппроксимации синусоидой для определения зависимости “эффективной разрядности” канала аналого-цифрового преобразования.

31. Моделирование функциональных узлов вычислительно-измерительных систем.

Лекции (34 час.) - 8 семестр.Практические занятия (17 час.) - 8 семестр.Лабораторные занятия (17 час.) - 8 семестр.

Общие сведения о моделировании измерительных узлов: классификация моделей измерительных узлов; понятие о точности моделей и моделирования; выбор моделей на основании компромисса между точностью и простотой.

Моделирование диодов. Статическая модель диода. Аппроксимация исходных уравнений прямыми линиями при использовании линейного, логарифмического и полулогарифмического масштабов. Температурные зависимости диодов и их моделирование. Высокочастотные модели диодов. Определение параметров моделей диодов по справочным и экспериментальным данным.

Примеры моделирования измерительных узлов на диодах: блок искрозащиты систем с двухпроводными датчиками на стабилитронах; блок искрозащиты на стабилитронах с начальным смещением и выпрямительных диодах.

Моделирование транзисторов. Статическая модель транзистора. Аппроксимация исходных уравнений прямыми линиями при использовании линейного, логарифмического и полулогарифмического масштабов. Температурные зависимости транзисторов и их

28

моделирование. Высокочастотные модели транзисторов. Определение параметров моделей транзисторов по справочным и экспериментальным данным.

Моделирование операционных усилителей (ОУ). Примеры моделей ОУ различной степени сложности и точности. Определение параментов моделей ОУ по справочным и экспериментальным данным.

Примеры моделирования измерительных узлов на транзисторах и ОУ: моделирование блока питания системы с двухпроводными датчиками и блоками искрозащиты; сравнение результатов моделирования различными методами.

32. Схемотехника и программное обеспечение электронных средств измерений.

Лекции (51 час.) - 9 семестр.Практические занятия (17 час.) - 9 семестр.Лабораторные занятия (17 час.) - 9 семестр.

Место разработки программного обеспечения в разработке микропроцессорных электронных средств измерений (МЭСИ). Основные этапы разработки программного обеспечения (ПО) МЭСИ: анализ требований, определение спецификаций; проектирование, кодирование, автономная и комплексная отладка программ. Особенности разработки ПО МЭСИ.

Архитектура средств автоматизации программирования микропроцессорных устройств. Средства описания алноритмов и программ. Средства трансляции, редактирования межмодульных связей и отладки.

Инструментальные программные средства. Язык ассемблера (2500 A.D. Software) для микроконтроллеров семейства МК51. Основные элементы языка. Выражения. Вычисление и сравнение во время трансляции. Абсолютные и перемещаемые имена; внешние ссылки. Синтаксис ассемблерных предложений. Примечания. Система команд микроконтроллеров семейства МК51. Директивы (псевдокоманды) ассемблера: управление распределением памяти, макроопределения, условное ассемблирование, управление вводом, режимы ассемблирования, управление редактором связей.

Стиль программирования. Редактор межмодульных связей. Секции (сегментирование памяти). Симулятор: назначение, основные функциональные возможности. Создание и использование библиотек объектных модулей.

Кодирование программ. Подпрограммы и способы передачи в них параметров. Подпрограммы обработки прерываний. Моделирование структур данных и управляющих операторов языков высокого уровня. Оптимизация программ. Примеры кодирования программ.

Тестирование и отладка программ: термины и определения, стратегия тестирования, примеры.

Проектирование программного обеспечения. Принципы и методы проектирования ПО. Принцип модульного проектирования. Метод структурного программирования. Метод нисходящего и восходящего проектирования. Методы структурирования алгоритмов. Тестирование и отладка структурированных программ. Надежность ПО. Система ЕСПД.

Основы проектирования ПО для мультипрограммного режима. Проектирование программ реального времени.

Применение языков высокого уровня. Язык программирования Си: элементы языка, синтаксис предложений, типы структур данных, управляющие операторы. Примеры кодирования программ на языке Си.

29

33. Интерфейсы измерительных устройств.

Лекции (34 час.) - 9 семестр.Лабораторные занятия (17 час.) - 9 семестр.

Общая характеристика и виды интерфейсов, особенности интерфейсов измерительных устройств. Линия связи (ЛС) как элемент структуры интерфейса. Электрические, динамические и энергетические параметры ЛС. Конструкции ЛС. Механизм возникновения помех в ЛС и методы борьбы с ними.

Организация, функционирование и характеристики стандартных интерфейсов. Приборный интерфейс (IEEE-488): общая характеристика, структура магистрали и назначение основных сигналов; методы увеличения протяженности магистрали и числа подключаемых устройств; конфигурация систем на базе приборного интерфейса. Примеры средств измерений с приборным интерфейсом: цифровые мультиметры, генераторы.

Контроллеры приборного интерфейса: аппаратная и программная реализация основных элементов. Структура программного обеспечения систем с приборныи интерфейсом: программные драйверы, модули, пользовательские программы. Организация процессов измерений и регистрации сигналов в системах с приборным интерфейсом.

Общая характеристика и виды последовательных интерфейсов (RS-232, RS-422, RS-485, “токовая петля”). Принцип действия последовательных интерфейсов, временные диаграммы приема-передачи данных. Требования к точности и стабильности частоты синхронизации передатчика и приемников. Декодирование потоков данных и обнаружение ошибок. Электрические и механические требования стандарта RS-232.

Аппаратные средства реализации функций последовательного интерфейса. Универсальные асинхронные приемники-передатчики. Взаимосвязь скорости передачи данных и длины линии связи. Функционирование системы с двухпроводной линией связи. Гальваническое разделение цепей передачи и приема данных.

Структура и алгоритмы функционирования измерительных систем с последовательным интерфейсом. Распределенные измерительно-вычислительные системы. Электрические и конструктивные требования стандартов RS-422A, RS-423A и RS-485А; сравнительные характеристики, достоинства и недостатки.

Интерфейсы измерительных систем с шиной VXI (VME): назначение основных сигналов, электрические и конструктивные требования стандарта; структура систем, требования к программному обеспечению.

Организация, функционирование и характеристики внутриприборных интерфейсов. Интерфейсы систем сбора данных, встроенных в ПЭВМ типа IBM PC: структура, временные диаграммы, способы подключения устройств к шине компьютера, использование режима прямого доступа в память компьютера. Структура и алгоритмы программ управления работой устройств с использованием шины компьютера.

34. Регистрация, анализ и синтез измерительных сигналов.

Лекции (51 час) - 9, 10 семестры.Практические занятия (17 час.) - 9 семестр.

Лабораторные занятия (34 час.) - 10 семестр.

Введение. Методы регистрации: с нанесением слоя вещества; снятием слоя вещества; измерением состояния вещества (термочувствительный, фотографический). Регистрация сигналов на магнитной ленте и магнитных дисках. Стриммеры, винчестеры.

30

Основные характеристики магнитных накопителей.Статические и динамические характеристики регистрирующих средств измерений

(РСИ). Методы описания динамических свойств РСИ: с помощью дифференциальных уравнений, переходных функций, частотных характеристик и передаточных функций.

Аналоговые РСИ. Регистрирующие приборы (РП) прямого действия (РППД); динамические характеристики РППД и их коррекция. Светолучевые осциллографы: конструкция, принцип действия; устройство и основные характеристики осциллографических гальванометров (ОГ), схемы включения ОГ для измерения токов и напряжений. РП сравнения; автоматические мосты; двухкоординатные РП. Магнитографы: принцип действия, основные характеристики, область применения.

Цифроаналоговые компенсационные регистрирующие приборы. Цифроаналоговый преобразователь цифровой информации в графическую. Организация взаимодействия микро-ЭВМ и двухкоординатного регистрирующего устройства. Варианты оптимизации динамической точности и времени записи на носитель.

Цифровые РП. Цифровые осциллографы (ЦО): принцип действия, структура, основные узлы. Аналого-цифровое преобразование в ЦО: методы построения АЦП, структура и особенности преобразователей. Система памяти, отображающие устройства ЦО. Дисплеи на основе газоразрядной индикаторной панели с самосканированием. Жидкокристаллические матричные дисплеи.

Режимы работы ЦО: цифровой запуск, гистерезис запуска, двунаправленный запуск, программируемая блокировка запуска, запуск по заданному состоянию уровней, предзапуск и послезапуск. Режимы обработки массивов данных в ЦО: нахождение огибающей, сигментирование памяти, режим бегущего изображения. Особенности применения ЦО: эффект ложного изображения, способы восстановления входного сигнала на дисплее ЦО.

Системы регистрации сигналов на базе персонального компьютера.Анализаторы сигналов. Основные процедуры анализа сигналов во временной

области. Анализ сигналов в частотной области: характеристики спектров сигналов, методы измерения спектра. Аналоговые анализаторы спектра параллельного и последовательного типов. Вычислительные анализаторы спектра. Быстрое преобразование Фурье (БПФ). Структура анализатора на основе БПФ.

Синтез измерительных сигналов. Аналоговые измерительные генераторы сигналов. Цифроаналоговые синтезаторы сигналов: обобщенная структура, методы построения, характеристики; конструкция и принцип действия основных узлов.

35. Расчет и применение аналоговых интегральных схем.

Лекции (34 час.) - 9 семестр.Практические занятия (17 час.) - 9 семестр.

Общие сведения об аналоговых интегральных схемах (АИС) с позиций метрологии. Аналоговые ключи, операционные усилители, компараторы напряжения, дифференциальные усилители, аналоговые запоминающие устройства, аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, стабилизаторы напряжения. Идеальная (номинальная) характеристика. Погрешности по входу и по выходу. Пораметры АИС, учитывающие взаимодействие с внешней схемой. Погрешности АИС в функции влияющих величин. Система к-параметров. Анализ АИС при нелинейных функциях влияния.

Особенности моделирования АИС. Модели биполярных и полевых транзисторов, пригодные для анализа по постоянному току, по переменному току на низких и высоких

31

частотах, в широком диапазоне входных сигналов.Приближенные методы расчета АИС. Теоремы о замене сопротивления

эквивалентной ЭДС, проводимости - эквивалентным током, зависимого генератора ЭДС - эквивалентным независимым генератором ЭДС, зависимого генератора тока - эквивалентным независимым генератором тока. Точные и приближенные версии теоремы об эквивалентных генераторах; погрешности расчетов и пути их снижения. Применение эквивалентных генераторов при расчете АИС.

Теоремы деления и их применение при расчетах АИС. Теоремы деления сбалансированной и несбалансированной симметричной линейной системы. Точные и приближенные версии теорем деления; погрешности расчетов и пути их снижения. Применение теорем деления при расчете АИС.

Элементы схемотехники и технологии АИС. Классификация операционных усилителей (ОУ) общего применения. Схемотехнические и технологические решения ОУ различных типов. Примеры расчетов параметров ОУ по известной принципиальной схеме. Пути улучшения параметров ОУ. Особенности схемотехники компараторов и других АИС.

Применение АИС с учетом их схемотехнических решений. Анализ инвертирующего, неинвертирующего и дифференциального решающих усилителей при известных параметрах ОУ. Общий подход к определению функции преобразования решающего усилителя на базе к-параметров. Улучшение характеристик устройств, использующих АИС.

37. Диагностика микропроцессорных средств измерений.

Лекции (34 час.) - 10 семестр.Лабораторные занятия (17 час.) - 10 семестр.

Основные понятия технической диагностики (ТД): виды и показатели ТД, контролепригодность и ее показатели. Модели объектов диагностирования, алгоритмы диагностирования. Методы построения оптимальных алгоритмов диагностирования. Классификация средств диагностирования. Методы самодиагностирования.

Микропроцессорное средство измерений (МПСИ) как объект диагностирования: особенности МПСИ, усложняющие или облегчающие процесс диагностирования. Задачи диагностирования МПСИ на различных этапах жизненного цикла.

Система самодиагностирования (ССД) МПСИ: цели и задачи самодиагностирования, структура и обобщенный алгоритм работы системы, оптимизация ССД МПСИ.

Встроенные средства функционального диагностирования МПСИ. Семантический контроль. Аппаратурные средства функционального самодиагностирования. Коды с обнаружением и исправлением ошибок.

Встроенные средства тестового диагностирования МПСИ. Тестирование “ядра”, микропроцессора, ПЗУ, ОЗУ, устройств ввода-вывода.

Диагностирование программных средств (ПС) МПСИ. Ошибки ПС. Принципы и стратегия тестирования ПС. Тестирование ПС методами “белого и черного ящиков”.

Обеспечение метрологической надежности (МН) МПСИ. Показатели МН. Модель МПСИ для анализа МН. Методы и средства обеспечения метрологической надежности МПСИ: автоматическая коррекция, метрологический самоконтроль, метод группового эталона.

Алгоритмы отладки МПСИ. Автономная отладка аппаратурных и программных средств МПСИ. Комплексная отладка МПСИ. Метод внутрисхемной эмуляции.

Диагностирование МПСИ с помощью сигнатурного анализа: идея сигнатурного

32

анализа, устройство и принцип работы анализатора сигнатур, обеспечение контролепригодности МПСИ по отношению к сигнатурному анализу.

38. Цифровая обработка сигналов.

Лекции (34 час.) - 10 семестр.Лабораторные занятия (17 час.) - 10 семестр.

Типовые цифровые последовательности. Цифровой фильтр как система (стационарность, физическая реализуемость, линейность). Сравнение аналоговых и цифровых фильтров (АФ и ЦФ).

Фильтрация в дискретной области. Дискретизация дифференциального уравнения. Рекурсивные и нерекурсивные ЦФ. Примеры простейших ЦФ нижних частот. Дискретная свертка как метод построения структурных схем ЦФ. Частотная характеристика ЦФ. Ошибки наложения.

Способы описания ЦФ. Прямое и обратное z-преобразования и их свойства. Корреляционный метод определения частотного отклика. Программа Matlab - обзор основных операторов. Дискретное преобразование Фурье и его свойства.

Передаточная фенкция и разностное уравнение ЦФ. Нуль-полюсные диаграммы. Критерии устойчивости ЦФ.

Примеры практического применения ЦФ в информационно-измерительной технике. ЦФ, реализующий алгоритм “скользящего среднего” (структура ЦФ, передаточная функция, частотные и импульсная характеристики).

Сглаживание экспериментальных данных по методу наименьших квадратов (структура ЦФ и его свойства). Нерекурсивный заграждающий ЦФ.

Цифровое дифференцирование. Методы двухточечной и трехточечной разности. Нахождение производной методом наименьших квадратов. Структуры соответствующих ЦФ и их свойства.

Методы цифрового интегрирования и соответствующие ЦФ (алгоритмы работы, частотные и импульсные характеристики, устойчивость). Медианная фильтрация.

Проектирование ЦФ (постановка задачи, основные этапы). Условные обозначения,Структурные схемы ЦФ. Прямая и каноническая формы ЦФ, обращенная форма. Последовательная и параллельная формы реализации ЦФ.

Аппроксимация рекурсивных ЦФ (классификация). Основные типы фильтров. Схемы допусков на амплитудно-частотные характеристики синтезируемых ЦФ. Преобразование фильтра нижних частот в фильтр верхних частот, полосовой и режекторный. Фильтры Баттерворта, Чебышёва, Кауэра. Определение передаточной функции фильтра нижних частот по справочнику.

Метод билинейного преобразования: вывод основных соотношений, свойства отображений, деформация шкалы частот.

Анализ источников погрешностей реализации ЦФ. Представления чисел, ошибки округления и квантования. Детерминированные и вероятностные оценки погрешностей ЦФ. Статистический метод определения числа необходимых разрядов коэффициентов разностного уравнения ЦФ.

40. Измерительные преобразователи неэлектрических величин. (Схемотехника измерительных устройств с преобразователями неэлектрических

величин).

33

Лекции (34 час.) - 9 семестр.

Измерительные устройства (ИУ) с термометрами сопротивления (ТС). Основные технические характеристики ТС; выбор тока датчика. Мостовые схемы с ТС. Измерительные преобразователи (ИП) с ТС на основе операционных усилителей (ОУ) с выходом по напряжению и току; влияние линии связи. Аналоговые и цифровые измерительные приборы с ТС; линеаризация шкалы.

Система сбора данных (ССД) с ТС; мостовые и полумостовые схемы, токовая петля без компенсации и с компенсацией начальных сопротивлений ТС, виртуальная общая точка. Влияние линии связи.. Помехозащищенность ССД с ТС.

Технические данные ИУ с ТС.Измерительные устройства с термопарами (ТП). Технические характеристики ТП.

Схемотехнические способы компенсации температуры свободных концов. ИП с ТП с выходом по напряжению и по току. Аналоговые и цифровые измерительные приборы с ТП; линеаризация шкалы.

ССД с ТП: с индивидуальными гальванически изолированными усилителями и с общим усилителем; способы компенсации температуры свободных концов ПТ в ССД. Помехозащищенность ССД с ТП. Технические данные ИУ с ТП.

Измерительные устройства с индуктивными, трансформаторными и емкостными преобразователями.

Технические характеристики индуктивных преобразователей. Работа индуктивных преобразователей в режимах заданного напряжения или тока. ИП с индуктивными преобразователями на основе мостовых схем и схем с ОУ в режимах заданного тока или напряжения. ИУ с индуктивными и фазочувствительными преобразователями при синусоидальных напряжениях или токах питания. Особенности ИУ при треугольных питающих токах или напряжениях. Способы исключения влияния нестабильности питающих токов или напряжения.

Аналоговые и цифровые измерительные преобразователи и приборы с индуктивными преобразователями. Индуктивные преобразователи с частотным выходом. Особенности ССД с индуктивными преобразователями. Технические характеристики ИУ с индуктивными преобразователями.

Трансформаторные преобразователи (ТрП): основные технические характеристики; форма питающих токов. Способы исключения влияния нестабильности питающих токов. Аналоговые и цифровые приборы, ССД с ТрП. Технические характеристики ИУ с ТрП.

Емкостные преобразователи (ЕП): основные технические характеристики, форма питающих напряжений и токов. ИП с ЕП на основе мостовых схем и схем с ОУ в режимах заданного тока или напряжения. Аналоговые и цифровые измерительные приборы, ССД с ЕП. Технические характеристики ИУ с ЕП.

Интеллектуальные датчики. Понятие о сети датчиков. Шина Field Bus. Промышленные интеллектуальные датчики первого поколения. Понятие о взрывозащите систем с датчиками.

42. Компьютерные измерения.

Лекции (26 час.) - 11 семестр.Лабораторные занятия (13 час.) - 11 семестр.

Задачи и возможности компьютерных измерений. Аппаратурные и программные средства компьютерных измерений.

Взаимосвязь характеристик аналоговых и дискретизированных сигналов

34

измерительной информации. Особенности цифровых сигналов. Связи между аналоговыми и цифровыми моделями измерительных систем, предназначенными для решения одной и той же измерительной задачи. Анализ погрешностей, вызванных заменой аналоговых моделей сигналов и измерительных систем цифровыми. Оптимизация выбора точности и быстродействия аналого-цифрового преобразования в зависимости от свойств обрабатываемого сигнала, алгоритма и скорости обработки.

Проведение экспериментальных исследований с помощью компьютерных средств измерений. Анализ постановки задачи, выбор первичных преобразователей и компьютерных средств измерений. Предварительная обработка измерительной информации с помощью ЭВМ: выявление и устранения промахов и дрейфа, линеаризация, фильтрация, нормализация данных. Компьютерные измерения с целью изучения свойств процессов: цифровой статистический и спектральный анализ на основе современного программного обеспечения. Анализ погрешностей компьютерных измерений.

35