Утверждена
Министерством образования
Республики Беларусь
« 24 » июня 2001 г.
Регистрационный № ТД-136 /тип
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СИСТЕМ
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
ПО СПЕЦИАЛЬНОСТЯМ
39«Проектирование и производство радиоэлектронных средств»,
Т.08.02.00 «Проектирование и технология электронных
вычислительных средств»
Составители:
– кандидат технических наук, доцент кафедры радиоэлектронных средств Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники;
– кандидат технических наук, доцент кафедры
радиоэлектронных средств Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники;
– доцент кафедры радиоэлектронных средств Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники;
- кандидат технических наук, доцент кафедры электронных вычислительных средств Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники;
– доктор технических наук, профессор кафедры электронных вычислительных средств Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники.
Под общей редакцией , .
Рецензенты:
Кафедра специальных дисциплин Минского государственного высшего радиотехнического колледжа (протокол от 01.01.01 г.);
- проректор по производственному обучению Минского государственного высшего радиотехнического колледжа, доцент.
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой радиоэлектронных средств Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол от 23 октября 2000 г.);
Кафедрой электронных вычислительных средств Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол № 9 от 01.01.01 г.);
Советом Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, (протокол от 01.01.01 г.).
Согласована с:
Учебно-методическим объединением вузов Республики Беларусь по образованию в области электрорадиотехники и информатики;
Главным управлением высшего и среднего специального образования;
Центром методического обеспечения учебно-воспитательного процесса Республиканского института высшей школы БГУ.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Типовая программа «Теоретические основы систем автоматизированного проектирования» разработана для студентов специальностей«Проектирование и производство радиоэлектронных средств», Т.08.02.00 «Проектирование и технология электронных вычислительных средств». Она предусматривает изучение основных принципов организации и функционирования систем автоматизированного проектирования (САПР), видов обеспечения САПР, базовых положений математического обеспечения, получение навыков разработки и анализа математических моделей на различных стадиях проектирования радиоэлектронной аппаратуры, изучение методов оптимального проектирования. Целью дисциплины является изучение принципов проектирования, методологии построения систем автоматизированного проектирования и требований к видам обеспечения САПР. Основным направлением курса является математическое обеспечение САПР, его роль и место в процессе автоматизированного проектирования. Рассматриваются базовые математические методы и положения САПР радиоэлектронных средств (РЭС) и электронных вычислительных средств (ЭВС), особенности получения и анализа математических моделей, методы синтеза и оптимизации параметров технических объектов и процессов в РЭС и ЭВС.
Предмет базируется на знаниях, полученных студентами при изучении общеобразовательных и специальных дисциплин (высшей математики, физики, численной математики, основ алгоритмизации и программирования). Знания, полученные студентами по данному предмету необходимы для последующего изучения алгоритмов автоматизированного проектирования радиоэлектронной аппаратуры, программного и технического обеспечения. Материал курса может быть использован для подготовки специалистов в области разработки САПР различного назначения.
Программа составлена в соответствии с требованиями образовательных стандартов и рассчитана на объем 40-70 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 24-36 часов, лабораторных работ – 16-17 часов, практических – 0-17 часов.
В результате освоения курса студент должен:
знать:
- общую организацию процесса проектирования, его содержание, методологию, принципы построения систем автоматизированного проектирования, состав и виды обеспечения САПР;
- основные математические методы и положения, используемые в САПР РЭС и ЭВС;
- математические модели, применяемые в САПР РЭС и ЭВС на разных этапах проектирования, методы их получения;
- методы анализа технических объектов различного назначения;
- методы синтеза технических объектов различного назначения;
- основные принципы и способы решения задач оптимального проектирования;
приобрести практические навыки:
- использования конкретных методов для решения широкого класса задач САПР РЭС и ЭВС;
уметь:
- строить модели объектов и процессов, используемых при разработке РЭС и ЭВС;
- осуществлять анализ полученных моделей и выбирать наиболее оптимальные способы их решения;
- определять и оптимизировать параметры объектов и процессов;
- синтезировать структуры различных элементов и процессов.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. СТРУКТУРА И ОРГАНИЗАЦИЯ САПР
Тема 1. ПОНЯТИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОЕКТНЫХ ПРОЦЕДУР
Введение. Предмет, задачи, и структура курса. Место курса в общей структуре учебного процесса. Принципы и задачи проектирования: понятие проектирования, иерархия процесса проектирования, составные части процесса проектирования. Унифицированные проектные процедуры: классификация, типовая последовательность проектных процедур, вложенность проектных процедур, понятие анализа и синтеза. Маршрут проектирования.
Тема 2. СТРУКТУРА САПР
Понятие системы автоматизированного проектирования, основные определения. Состав и организация процесса автоматизированного проектирования. Основные виды обеспечения САПР: математическое, информационное, техническое, программное, организационное. Краткая характеристика видов обеспечения, их роль и место в системе автоматизированного проектирования. Место, цели и задачи математического обеспечения САПР.
Раздел 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И МОДЕЛИ В САПР
Тема 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
3.1. Понятие математических методов и положений, используемых в САПР. Общие сведения о численных методах решения задач. Элементы теории множеств. Основные понятия теории множеств: определения, способы задания, операции над множествами, математический аппарат теории множеств. Расплывчатые множества.
3.2. Элементы теории графов: определения теории графов, виды графов, способы задания графов. Понятия маршрутов, циклов. Характеристические числа графов, операции над графами, преобразования графов. Понятие гиперграфа, способы задания, преобразования. Примеры представления различных технических объектов в виде графов и их математическое описание.
Тема 4. ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
Понятие математической модели, иерархия математических моделей в САПР, классификация моделей. Уровни математических моделей: микро, макро, мета. Особенности представления моделей на каждом уровне. Основные требования к моделям: адекватность, универсальность, экономичность. Методы получения математических моделей: теоретические, экспериментальные. Общий алгоритм получения модели. Преобразования математических моделей между уровнями.
Тема 5. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ НА МИКРОУРОВНЕ
5.1. Модели объектов на микроуровне. Понятие микроуровня. Примеры моделей объектов, используемых в РЭС и ЭВС на микроуровне. Алгоритм получения моделей на микроуровне, сеточные методы.
5.2. Метод конечных разностей (МКР). Общие сведения, основные области применения в САПР РЭС и ЭВС, алгоритм МКР. Оценка МКР: точность, устойчивость, сходимость. Общие способы оценки качества решения по методу конечных разностей. Пример решения задачи методом конечных разностей.
5.3. Метод конечных элементов (МКЭ). Общие сведения, основные области применения в САПР РЭС и ЭВС, отличие от МКР, алгоритм МКЭ. Виды типовых элементов, методы получения функций формы для типовых элементов. Пример получения функций формы и их объединения в ансамбль. Методы определения узловых значений элементов. Вариационный метод. Пример использования вариационного метода, матрица жесткости. Оценка метода конечных элементов.
Тема 6. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ НА МАКРОУРОВНЕ
6.1. Модели объектов на макроуровне. Понятие макроуровня. Примеры моделей объектов, используемых в РЭС и ЭВС на макроуровне. Понятие компонентных и топологических уравнений, алгоритм получения моделей на макроуровне. Виды элементов при моделировании объектов на макроуровне, компонентные уравнения различных элементов. Виды и связи подсистем. Топологические уравнения.
6.2. Принцип получения топологических уравнений. Использование графов для получения топологических уравнений, понятие М-матрицы (контуров и сечений). Обобщенный метод получения математических моделей на макроуровне. Табличный метод. Пример получения математической модели электрической принципиальной схемы табличным методом. Метод переменных состояния. Пример получения математической модели электрической принципиальной схемы методом переменных состояния.
Тема 7. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ НА МЕТАУРОВНЕ
7.1. Модели объектов на метауровне. Понятие метауровня, общие сведения о моделях объектов на метауровне. Примеры моделей объектов, используемых в РЭС и ЭВС на метауровне.
7.2. Модели аналоговой РЭА на основе теории автоматического управления. Понятие типовых звеньев, структурирование схемы на типовые звенья. Передаточные функции типовых звеньев. Методы соединения типовых звеньев. Преобразования схем. Пример преобразования схемы, заданной звеньями с известными передаточными функциями, получение передаточной функции системы.
7.3. Модели цифровой РЭА. Классификация моделей, общие положения. Двухзначные и многозначные модели, синхронные и асинхронные модели. Пример получения модели цифровой схемы на основе логических уравнений и соответствующих им временных диаграмм.
7.4. Модели для задач конструирования РЭС и ЭВС. Виды моделей. Модели схем в виде графов и соответствующих им матриц.
7.5. Модели технологических процессов на основе графов переходов. Пример модели технологического процесса.
7.6. Математические модели информационных процессов. Модели на основе теории систем массового обслуживания. Основные термины и определения, классификация моделей. Принципы получения, вероятностные параметры модели. Пример модели информационного процесса.
Раздел 3. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
Тема 8. ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТОДОВ АНАЛИЗА
Понятие анализа объекта. Классификация процедур анализа: одновариантный, многовариантный, Характеристика методов анализа: надежность, точность, экономичность. Методы анализа.
Тема 9. РАЗНОВИДНОСТИ МЕТОДОВ АНАЛИЗА
9.1. Анализ переходных процессов, общие сведения. Явные и неявные методы интегрирования, точность интегрирования, методы оценки точности. Устойчивость методов интегрирования. Методы оценки устойчивости.
9.2. Анализ статических режимов. Итерационные методы решения уравнений. Метод простой итерации, условие сходимости. Пример решения системы алгебраических уравнений методом простой итерации. Релаксационные методы, метод Зейделя. Оценка итерационных методов, выбор шага интегрирования для явных и неявных методов. Сравнение методов интегрирования. Метод Ньютона, алгоритм решения по методу Ньютона. Метод продолжения решения по параметру, алгоритм решения алгебраических уравнений методом продолжения решения по параметру.
9.3. Многовариантный анализ. Анализ чувствительности. Пример расчета допустимых отклонений электронной схемы. Метод приращений. Прямой метод (метод моделей чувствительности). Статистический анализ, общие сведения о статистическом анализе, метод статистических испытаний (Монте-Карло).
9.4. Методы анализа повышенной эффективности. Диаскопические методы, общие сведения, пример использования. Методы однонаправленных моделей. Комбинированные методы анализа. Учет латентности фрагментов (методы раздельного интегрирования систем ОДУ). Адаптивное моделирование. Алгоритм расчета выходных параметров объектов моделирования.
Раздел 4. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
Тема 10. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕДУР СИНТЕЗА
10.1. Постановка задачи синтеза. Задачи параметрического синтеза, пример постановки. Классификация задач параметрического синтеза. Понятие оптимального проектирования. Задачи оптимального проектирования: назначения технических требований, расчет параметров элементов, основная задача оптимизации параметров и допусков, оптимизации параметров, назначения допусков, совмещения и центрирования, определения параметров математических моделей и областей их адекватности.
10.2. Постановка задачи математического программирования. Целевая функция, критерии. Виды критериев: частные, аддитивные, мультипликативные, критерии формы функции, минимаксные критерии. Понятие и виды ограничений, назначение ограничений, прямые ограничения, функциональные ограничения. Разновидности задач оптимизации: задачи условной и безусловной оптимизации. Необходимые и достаточные условия экстремума. Классификация методов поиска экстремума.
Тема 11. РАЗНОВИДНОСТИ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСТРЕМУМА
11.1. Общие алгоритмы методов поиска экстремума. Методы безусловной оптимизации, общая формула итерационного процесса. Методы одномерного поиска: метод дихотомии, метод полиномиальной аппроксимации. Методы многомерного поиска экстремума: метод Гаусса-Зейделя, градиентные методы (наискорейшего спуска, сопряженных градиентов, сопряженных направлений). Метод Ньютона, пример решения задачи поиска экстремума методом Ньютона.
11.2. Методы условной оптимизации. Общие положения. Метод штрафных функций: метод внутренней точки, метод внешней точки.
11.3. Особенность решения задач оптимизации при максминных постановках. Общие подходы к постановке и решению обобщенных задач оптимизации. Пример постановки задачи назначения технических требований на разработку блока радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), постановка задачи формирования многоуровневого технического задания (ТЗ). Решение задачи назначения параметров и допусков. Пример решения задачи о назначении допусков на элементы электрической принципиальной схемы.
Тема 12. СТРУКТУРНЫЙ СИНТЕЗ
12.1. Постановка задачи структурного синтеза. Классификация задач структурного синтеза, разбиение по уровням сложности. Примеры задач структурного синтеза при разработке РЭА. Формализация структур проектируемых объектов. Подходы к решению задач структурного синтеза: переборные алгоритмы, последовательные алгоритмы, алгоритмы на основе трансформации описаний. Особенности и примеры использования переборных алгоритмов. Последовательные алгоритмы, способы применения: наращивание, выделение, использование методов трансформации описаний.
12.2. Математическое программирование в структурном синтезе. Решение задач линейного программирования (симплекс - метод). Решение задач целочисленного программирования (метод отсекающих плоскостей). Решение задач частично целочисленного программирования (метод ветвей и границ). Пример использования математического программирования для синтеза структуры блока РЭС и ЭВС.
Тема 13. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Особенности применения математических методов в разработке САПР РЭС и ЭВС. Совершенствование и развитие математических процедур в задачах автоматизированного проектирования.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Элементы теории множеств: способы задания, операции над множествами, математический аппарат теории множеств. Задачи по теории множеств.
2. Элементы теории графов: виды графов, способы задания графов. Характеристические числа графов, операции над графами, преобразования графов. Задачи по действиям над графами.
3. Элементы теории графов. Представление технических объектов в виде графов и их математическое описание. Задачи по представлению технических объектов графами различного вида.
4. Математические модели объектов на микроуровне. Решение задач методом конечных разностей.
5. Математические модели объектов на макроуровне. Получение графов электрических принципиальных схем и М - матриц.
6. Анализ математических моделей. Решение систем алгебраических уравнений методами простой итерации и методом Зейделя.
7. Методы безусловной оптимизации. Решение задач оптимизации численными методами.
8. Математическое программирование в структурном синтезе. Оптимальное проектирование. Решение задачи математического программирования симплекс-методом.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Математические модели объектов на микроуровне. Решение задач моделирования процессов в РЭС и ЭВС методом конечных разностей, анализ точности, сходимости и устойчивости разностных схем.
2. Математические модели объектов на макроуровне. Получение моделей электрических принципиальных схем табличным методом и методом переменных состояния. Анализ моделей.
3. Многовариантный анализ, анализ чувствительности. Решение задачи определения отклика схемы на изменения параметров элементов.
4. Синтез. Постановки задачи назначения технических требований на разработку блока РЭА, постановка задачи формирования многоуровневого ТЗ. Решение задачи назначения параметров и допусков на элементы электрической принципиальной схемы.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММ
1. Программа математического моделирования MATHCAD.
2. Программа моделирования электронных схем WORKBENCH.
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств: Учеб. пособие для вузов / , , и др.: Под ред. . – М.: Высш. шк., 2000.
2. , , Курейчик основы САПР.- М.: Энергоатомиздат, 1987.
3. САПР. Системы автоматизированного проектирования: Учеб. пособие для технических вузов. В 9 кн. / Под ред. . - М. : Высш. шк., 1986.
4. , Малика конструирования РЭА. Учебник для вузов. – М.: Высш. шк., 1990.
5. , Маничев автоматизированного проек-тирования электронной и вычислительной аппаратуры: Учеб. пособие. - М.: Высш. шк., 1983.
6. Вермишев автоматизации проектирования. – М.: Радио и связь, 1988.
1. , Корнеев методы анализа электрических цепей: Справочное пособие для инженеров и научных работников. - М.: Додека, 1998.
Дополнительная
1. , , Курейчик проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры. – М.: 1983.
2. Численное программирование. - М.: Мир, 1984.
3. Петренко автоматизации проектирования. - К.: Техника, 1982.
4. , , Фролов анализ и оптимизация конструкций и технологий РЭА. - М.: Радио и связь, 1983.
5. Горелик инженерно-графических работ с помощью ЭВМ.- Мн.: Выш. шк., 1980.
6. Автоматизация поискового конструирования /Под ред. . - М.: Радио и связь, 1981.
7. Алипов по автоматизации конструкторского проектирования РЭА и ЭВА. – М.: Высш. шк., 1986.
Утверждена
Министерством образования
Республики Беларусь
« 24 » июня 2001 г.
Регистрационный № ТД -144 / тип
АЛГОРИТМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальности Т.08.02.00 «ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ»
Составители:
– профессор кафедры электронных вычислительных средств Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, доктор технических наук;
– доцент кафедры электронных вычислительных средств Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники.
Рецензенты:
Кафедра программного обеспечения вычислительной техники и автоматизированных систем Белорусской государственной политехнической академии (протокол от 7 июня 2000 г.);
Ю. А. Скудняков - заведующий кафедрой информатики Минского государственного высшего радиотехнического колледжа, кандидат технических наук, доцент.
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой электронных вычислительных средств Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол № 9 от 01.01.01 г.);
Советом Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол от 01.01.01 г.).
Согласована с:
Учебно-методическим объединением вузов Республики Беларусь по образованию в области электрорадиотехники и информатики;
Главным управлением высшего и среднего специального образования;
Центром методического обеспечения учебно-воспитательного процесса Республиканского института высшей школы БГУ.
Пояснительная записка
Типовая программа «Алгоритмические основы компьютерной графики» разработана для студентов высших учебных заведений по специальности Т.08.02.00 «Проектирование и технология электронных вычислительных средств». Она предусматривает знание студентами дисциплин «Высшая математика», «Программирование», «Начертательная геометрия и инженерная графика». Курс является составной частью цикла курсов теоретических основ систем автоматизированного проектирования и составляет базу для последующего изучения дисциплин цикла САПР.
Целью изучения дисциплины является освоение студентами математических основ компьютерной графики, алгоритмов преобразования двухмерных и трехмерных объектов, эффективных приемов программирования в задачах обработки изображений.
Программа составлена в соответствии с требованиями образовательного стандарта и рассчитана на объем 51 учебный час. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 34 часа, лабораторных работ – 17 часов.
В результате освоения курса «Алгоритмические основы компьютерной графики» студент должен:
знать:
- принципы построения растровых и векторных дисплеев;
- основные математические аспекты двухмерной графики;
- алгоритмические преобразования в координатной геометрии трехмерного пространства;
- алгоритмы и программное обеспечение растровой графики;
уметь:
- находить проекцию объектов трехмерного пространства на плоскость;
- осуществлять поворот пространства вокруг произвольной оси;
- строить перспективное и стереоскопическое изображения;
-проектировать интерактивный графический интерфейс САПР ЭВС.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МАШИННОЙ ГРАФИКЕ. ДВУХМЕРНАЯ МАШИННАЯ ГРАФИКА
Тема 1. Основные понятия и определения. Векторные
и растровые дисплеи
1.1. Понятие интерактивной графики. История развития и области применения.
1.2. Классификация и примеры графических систем. Векторные и растровые дисплеи. Растровая развертка отрезка. Черно-белые и цветные буферы кадра.
1.3. Общая структура графического интерактивного программного обеспечения.
Тема 2. Координатная геометрия двухмерного пространства
2.1. Преобразования двухмерного пространства. Линейный перенос. Изменение масштаба. Поворот вокруг начала координат и произвольного центра.
2.2. Прямая на плоскости. Уравнение прямой. Точка пересечения двух прямых.
2.3.Матричное представление преобразований пространства. Однородные координаты. Матрицы переноса, изменения масштаба, поворота.
Тема 3. ОТСЕЧЕНИЕ И ПОКРЫТИЕ МНОГОУГОЛЬНИКОВ
Задачи отсечения и покрытия многоугольников. Простой метод отсечения. Метод Коэна-Сазерленда.
Раздел 2. ТРЕХМЕРНАЯ МАШИННАЯ ГРАФИКА
Тема 4. Координатная геометрия трехмерного пространства
4.1. Основные элементы в трехмерном пространстве. Левая и правая система координат. Точка, линия и плоскость.
4.2. Пересечение фигур в трехмерном пространстве. Пересечение двух прямых. Пересечение плоскостей. Расстояние от начала координат до плоскости.
Тема 5. Преобразования трехмерного пространства
5.1. Матричная запись преобразований трехмерного пространства. Перенос начала координат, изменение масштаба, поворот осей координат. Функциональное представление поверхности.
5.2. Поворот пространства вокруг произвольной оси. Перенос начала координат. Поворот осей координат. Поворот пространства. Возврат к исходной системе координат.
Раздел 3. ПРОЕКЦИИ ПРОСТРАНСТВА НА ПЛОСКОСТЬ. РАСТРОВАЯ ГРАФИКА
Тема 6. Проекции двухмерного пространства
6.1. Ортогональные проекции. Абсолютная система координат. Задание объекта. Простейший метод проецирования. Общая ортогональная проекция. Особенности построения общих ортогональных проекций.
6.2. Алгоритмы удаления невидимых линий. Алгоритм для выпуклых тел, содержащих начало координат. Алгоритм Уоткинса. Алгоритм Ньюэлла – Ньюэлла - Санча.
6.3. Перспективное изображение. Свойства перспективных проекций. Стереоскопическое изображение.
Тема 7. Алгоритмы и программное обеспечение
растровой графики
7.1. Преобразование отрезка из векторной формы в растровую. Алгоритм пошаговой генерации отрезка и окружности. Алгоритмы Брезенхэма. Растровая развертка сплошных областей.
7.2. Заполнение многоугольников. Простой алгоритм заполнения с затравкой. Построчный алгоритм заполнения.
Примерный перечень лабораторных работ
1. Использование дисплея в графическом режиме. Построение графиков математических кривых.
2. Преобразование двухмерного пространства. Перенос начала координат. Изменение масштаба. Поворот.
3. Отсечение многоугольников (двухмерное отсекающее окно). Отсечение одной фигурой другой фигуры.
4. Трехмерные преобразования. Проекция трехмерного пространства на двухмерную плоскость. Поворот пространства вокруг произвольной оси. Перспективная проекция.
Примерный перечень компьютерных программ
1. ПЭВМ Pentium-100 или выше.
2. Операционная система Windows-95 или выше.
3. Среда быстрой разработки программ Delphi-3 или выше.
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Практическое введение в машинную графику. - М.: Радио и связь, 1984.
2. Алгоритмические основы машинной графики. - М.: Мир, 1989.
3. Принципы программирования в машинной графике. - М.: Сол Систем, 1992.
4. Интерактивная трехмерная машинная графика. - М.: Сол Систем, 1992.
5. Алгоритмы машинной графики и обработки изображений. - М.: Радио и связь, 1986.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Машинная графика на персональных компьютерах. - М.: Сол Систем, 1992.
2. Фоли Дж., А. вэн Дэм. Основы интерактивной машинной графики. - М.: Мир, 1985.
3. Микрокомпьютерная графика. - М.: Мир, 1987.
4. Машинная графика и автоматизация конструирования. - М.: Мир, 1987.
5. Интерактивная машинная графика: структуры данных, алгоритмы, языки. - М.: Мир, 1981.
6. Современный компьютер. - М.: Мир, 1986.
Утверждена
Министерством образования
Республики Беларусь
« 24 » июня 2001 г.
Регистрационный № ТД -145/ тип
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальности Т.08.02.00 «проектирование и технология электронных вычислительных средств»
Составитель:
- заведующий кафедрой химии Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, доктор химических наук, профессор.
Рецензенты:
Кафедра энергофизики Белорусского государственного университета (протокол от 01.01.01 г.);
- доцент кафедры технологии электрохимических производств и материалов электронной техники.
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой химии Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол от 01.01.01 г.);
Советом Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол от 01.01.01 г.).
Согласована с:
Учебно-методическим объединением вузов Республики Беларусь по образованию в области электрорадиотехники и информатики;
Главным управлением высшего и среднего специального образования;
Центром методического обеспечения учебно-воспитательного процесса Республиканского института высшей школы БГУ.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Цель и задачи дисциплины «Физико-химические основы технологии» и ее место в учебном процессе.
Типовая программа «Физико-химические основы технологии» разработана для специальности Т.08.02.00 «Проектирование и технология электронных вычислительных средств» высших учебных заведений.
Цель преподавания дисциплины состоит в формировании у студентов теоретических знаний и практических навыков в области физико-химических явлений и процессов, протекающих в конденсированных средах. Без четкого понимания физической природы явлений, которые определяют работу конструкций ЭВС, без умения правильного математического описания этих явлений невозможно целенаправленно осуществлять проектирование и создание современных ЭВС. Существенное усложнение многих технических систем привело к необходимости более глубокого изучения физико-химических процессов, основных закономерностей, определяющих направленность процессов в сплошных средах.
Современный инженер должен обладать фундаментальными знаниями, включающими в себя качественное и количественное описание энергетического спектра и статистики носителей заряда, оптических и фотоэлектрических свойств, процессов переноса, контактных явлений и других процессов, протекающих в конденсированных средах.
Все это диктует необходимость изучения физико-химических процессов, используемых при проектировании, создании и эксплуатации ЭВС, в рамках учебной дисциплины «Физико-химические основы технологии ».
Настоящая программа курса составлена с учетом требований образовательного стандарта и рассчитана на объем 34 учебных часа: лекций – 17 часов, лабораторных занятий – 17 часов.
На основе данной программы разрабатывается рабочая программа курса в соответствии с количеством часов, отведенных на ее изучение в вузе. При этом допускается изменение последовательности изложения отдельных разделов и их объем.
Составной частью учебного процесса при изучении курса «Физико-химические основы технологии» является лабораторный практикум, основная цель которого, закрепление теоретического материала, приобретение навыков в проведении эксперимента, обработка экспериментальных данных и их анализ.
В результате изучения дисциплины студент должен:
иметь представление:
- об основных физико-химических процессах, эффектах и явлениях, определяющих работу устройств ЭВС и технологию их изготовления;
- об общих закономерностях протекания физико-химических процессов в твердом теле;
знать и уметь использовать:
- основные понятия и положения физики твердого тела и физики полу-проводников;
- физические принципы работы используемых приборов и материалов для создания ЭВС;
- основные закономерности в описании физических процессов, протекающих в твердых телах;
иметь навыки:
- в интерпретации полученных результатов при определении состава и структуры твердых тел;
- проводить анализ физических процессов, протекающих в устройствах ЭВС;
- определять возможные области использования устройств электронной тех-ники.
Содержание ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. Структура и физико-химические
свойства твердых тел
1.1. Кристаллические твердые тела
Агрегатные состояния вещества и характер взаимодействия между частицами. Основные свойства кристаллических веществ. Кристаллические решетки. Решетки Браве. Обозначение узлов и направлений в кристаллах. Индексы Миллера.
1.2. Дефекты структуры кристаллов
Основные типы дефектов в кристаллах. Точечные дефекты по Шоттки и Френкелю и их влияние на физико-химические свойства кристаллов. Дислокации. Виды дислокаций, их образование и влияние на свойства материалов. Линейные, объемные, поверхностные дефекты в кристаллах и их влияние на свойства кристаллов.
Раздел 2. Основы квантовой механики
Корпускулярно-волновой дуализм. Гипотеза де Бройля. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Волновое уравнение Шредингера. Применение уравнения Шредингера: движение свободной частицы, прохождение микрочастицы через потенциальный барьер (туннельный эффект), движение микрочастицы в потенциальной яме. Водородоподобный атом.
Раздел 3. Элементы зонной теории твердых тел
Зонный характер энергетического спектра кристаллов: обобществление электронов в кристалле, образование энергетических зон, дисперсионные кривые. Металлы, полупроводники и диэлектрики в свете зонной теории. Эффективная масса электрона. Понятие о дырках. Собственные и примесные полупроводники. Положение примесных уровней в полупроводниках.
Раздел 4. Статистика носителей зарядов в полупроводниках
Невырожденные полупроводники. Функции распределения Максвелла-Больцмана, Ферми-Дирака, Бозе-Эйнштейна. Плотность заполнения уровней в полупроводниках. Определение концентрации носителей в полупроводниках. Положение уровня Ферми в собственных полупроводниках. Основные и неосновные носители заряда, закон действующих масс. Неравновесные носители заряда.
Раздел 5. Тепловые свойства твердых тел
Нормальные колебания атомов в кристалле. Дисперсионные зависимости для акустических и оптических колебаний. Спектр нормальных колебаний решетки. Фононы. Теплоемкость твердых тел. Законы Дебая и Дюлонга-Пти. Характеристическая температура Дебая. Тепловое расширение твердых тел. Теплопроводность твердых тел.
Раздел 6. Электропроводность твердых тел
Природа электропроводности твердых тел: дрейф электронов, подвижность носителей, удельная электропроводность для вырожденного и невырожденного электронного газов. Подвижность свободных носителей заряда и ее зависимость от температуры. Электропроводность металлов и сплавов. Электропроводность собственных и примесных полупроводников.
Раздел 7. Гальваномагнитные эффекты
Эффект Холла в примесных полупроводниках и металлах. Эффект Холла в собственных полупроводниках. Эффект Эттингсгаузена. Эффект Нернста. Изменение электропроводности проводника в магнитном поле (магнетосопротивление).
Раздел 8. Контактные явления
Классификация контактных явлений. Работа выхода. Контакт двух металлов. Контактная разность потенциалов. Контакт металла с полупроводником. ВАХ барьера Шоттки. Электронно-дырочный переход. Равновесное состояние электронно-дырочного перехода. Выпрямляющие свойства р-n – перехода. Энергетические диаграммы. ВАХ р-n – перехода.
Раздел 9. Оптические и фотоэлектрические явления
в полупроводниках
Взаимодействие света с кристаллической средой. Закон Ламберта-Бугера-Бера. Механизм поглощения света в полупроводниках. Фотопроводимость. Зависимость коэффициента поглощения света от энергии фотона. Собственное поглощение, экситонное и примесное поглощение, поглощение свободными носителями заряда. Эффект Франца-Келдыша.
Раздел 10 Физика диэлектрика
Механизмы поляризации диэлектриков. Электропроводность диэлектриков. Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты переменного поля. Диэлектрические потери и механизмы диэлектрических потерь. Тангенс угла диэлектрических потер
Раздел 11.Магнитные свойства твердых тел
Магнитные свойства атомов. Природа диа - и парамагнетизма. Ферро - и антиферромагнетизм. Ферримагнетизм. Механизмы намагничивания магнетиков в постоянном и переменном полях. Магнетострикция. Цилиндрические магнитные домены. Эффект Фарадея.
Раздел12. Сверхпроводимость материалов
Основные закономерности изменения физических свойств материалов при переходе в сверхпроводящее состояние. Теория Бардина-Купера-Шриффера (БКШ). Сверхпроводники первого и второго рода. Особенности сверхпроводимости тонких пленок. Эффекты Джозефсона. Новые сверхпроводящие материалы.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Исследование поверхностной проводимости полупроводников.
2. Изучение контактных явлений.
3. Определение электрофизических характеристик полупроводников из измерений эффекта Холла.
4. Спектры поглощения и определения ширины запрещенной зоны полупроводников.
5. Изучение структуры кристаллов.
6. Изучение механизмов поляризации диэлектриков.
7. Электропроводимость диэлектриков и диэлектрические потери.
8. Исследование теплового расширения твердых тел.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. , Твердотельная электроника. – М.: Высш. шк., 1986.
2. , Мома основы конструирования и технологии РЭА и ЭВА.- М.: Cов. радио, 1979.
3. Фистуль в физику полупроводников. – М.: Высш. шк., 1984.
4. Штернов основы конструирования, технологии РЭА и микроэлектроники. – М.: Радио и связь, 1981.
5. Стильбанс полупроводников. – М.: Сов радио, 1967.
6. Новиков основы микроэлектроники. – М.: Высш. шк.,1972.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. , Сорокин в микроэлектронике. – М.: Энергия, 1978.
2. , Дубинина основы твердотельной электроники. – М.: МГУ, 1986.
3. Федотов физики полупроводниковых приборов. – М.: Сов. радио, 1970.
4. Тарасов основы квантовой электроники. – М.: Сов. радио, 1976.
Утверждена
Министерством образования
Республики Беларусь
« 24 » июня 2001 г.
Регистрационный № ТД - 146 / тип
СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ Т.08.02.00 «ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ»
Составитель:
- доцент кафедры электронных вычислительных средств Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, кандидат технических наук.
Рецензенты:
Кафедра программного обеспечения вычислительной техники и автоматизированных систем Белорусской государственной политехнической академии (протокол от 7 июня 2000 г.);
- заведующий кафедрой информатики Минского государственного высшего радиотехнического колледжа, кандидат технических наук, доцент.
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой электронных вычислительных средств Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол № 9 от 01.01.01 г.);
Советом Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол от 01.01.01 г.).
Согласована с:
Учебно-методическим объединением вузов Республики Беларусь по образованию в области электрорадиотехники и информатики;
Главным управлением высшего и среднего специального образования;
Центром методического обеспечения учебно-воспитательного процесса Республиканского института высшей школы БГУ.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Типовая программа «Ситемное программирование» разработана для студентов высших учебных заведений по специальности Т.08.02.00 «Проектирование и технология электронных вычислительных средств». Предметом дисциплины является системное программное обеспечение ЭВМ.
Цель дисциплины - подготовить студентов к пониманию логики функционирования и принципов построения системного программного обеспечения, а также связи системных программ и технических средств ЭВМ.
Задачи изучения дисциплины:
- изучить основы построения системного программного обеспечения (операционных систем, ассемблеров, загрузчиков, макропроцессоров, компиляторов и интерпретаторов);
- получить навыки использования системных функций в пользовательских программах;
- получить навыки разработки системных программ.
Теоретический материал курса базируется на сведениях, полученных студентами при изучении дисциплин «Программирование», «Микропроцессорная техника», «Проектирование компьютерных систем и сетей».
Программа составлена в соответствии с требованиями образовательного стандарта и рассчитана на объем 165 часов, из них лекций – 85 часов, лабораторных работ – 80 часов.
В результате освоения дисциплины «Ситемное программирование» студент должен:
знать:
- принципы построения системного программного обеспечения;
- язык ассемблера IBM-совместимого персонального компьютера;
- архитектуру современных операционных систем;
уметь:
- использовать системные функции в пользовательских программах;
- разрабатывать программы на языке ассемблера IBM-совместимого персо - нального компьютера.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ И СОСТАВ СИСТЕМНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Тема 1. НАЗНАЧЕНИЕ И СОСТАВ СИСТЕМНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Предмет, цель и задачи дисциплины. История развития системного программного обеспечения. Связь дисциплины с другими курсами. Связь программного обеспечения и архитектуры ЭВМ. Состав системного программного обеспечения.
Раздел 2. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА MS-DOS. ОСНОВЫ ЯЗЫКА АССЕМБЛЕРА ДЛЯ ПЕРСОНАЛЬНОГО IBM-СОВМЕСТИМОГО КОМПЬЮТЕРА
Тема 2. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА MS-DOS И АРХИТЕКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ IBM PC
2.1. Структура и функции MS-DOS. Основные модули. Базовая система ввода-вывода. Блок начальной загрузки. Модуль расширения базовой системы ввода-вывода. Модуль обработки прерываний. Командный процессор. Загрузка операционной системы.
2.2. Архитектурные особенности IBM PC. Распределение адресного пространства. Программная модель процессора I8086, I80х86.
Тема 3. ОСНОВЫ ЯЗЫКА АССЕМБЛЕРА
3.1. Основные директивы и операторы языка ассемблера. Этапы создания программы на языке ассемблера. Предложения языка ассемблера. Способы адресации. Структура и образ памяти программы типа. EXE и программы типа. COM.
3.2. Обращение к системным средствам из прикладной программы. Вызов системных функций из пользовательской программы.
3.3. Основные характеристики файловой системы MS-DOS. Работа с файлами и каталогами через 21Н прерывание MS-DOS.
3.4. Основы работы с дисками. Управление диском через прерывания 25Н, 26H и 13Н.
3.5. Основы работы с клавиатурой. Управление клавиатурой с использованием системных средств DOS и BIOS.
3.6. Основы вывода изображений на экран терминала. Режимы работы видеосистемы. Вывод текстовой информации на экран терминала средствами DOS и BIOS. Организация текстового видеобуфера. Основные принципы функционирования видеоадаптера в графическом режиме. Вывод графической информации на экран терминала.
3.7. Управление процессами в MS-DOS. Системные средства распределения памяти. Передача параметров через командную строку. Запуск дочерних процессов. Обработка прерываний. Структура обработчиков прерываний в MS-DOS. Программы, резидентные в памяти.
Раздел 3. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМНОГО ПРОГРАММОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Тема 4. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ АССЕМБЛЕРОВ
4.1. Основные функции и принципы построения ассемблера. Таблицы и алгоритмы двухпросмотрового ассемблера. Организация таблиц ассемблера. Хеш-таблицы.
4.2. Машинно-зависимые характеристики ассемблера. Форматы команд и способы адресации. Перемещение программ.
4.3. Машинно-независимые характеристики ассемблера. Литералы. Средства определения имен. Выражения. Управляющие секции и связывание программ. Варианты построения ассемблеров.
Тема 5. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ЗАГРУЗЧИКОВ И ПРОГРАММ СВЯЗЫВАНИЯ
5.1. Машинно-зависимые свойства загрузчиков. Основные функции загрузчика. Абсолютный загрузчик. Таблицы и алгоритмы связывающего и перемещающего загрузчика.
5.2. Машинно-независимые свойства загрузчиков. Поиск в библиотеках. Управление процессом загрузки. Загрузка оверлейных программ. Динамическое связывание. Варианты построения загрузчиков.
Тема 6. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ МАКРОПРОЦЕССОРОВ
Основные функции макропроцессоров. Макроопределения и макрорасширения. Таблицы и логика макропроцессоров. Машинно-независимые свойства макропроцессоров. Варианты построения макропроцессоров.
Тема 7. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ КОМПИЛЯТОРОВ И ИНТЕРПРЕТАТОРОВ
7.1. Основные функции компилятора. Грамматика. Лексический анализ. Синтаксический анализ. Метод операторного предшествования. Метод рекурсивного спуска. Генерация кода.
7.2. Машинно-зависимые особенности компиляторов. Промежуточная форма представления программы. Машинно-зависимая оптимизация кода.
7.3. Машинно-независимые особенности компиляторов. Распределение памяти. Структурированные переменные. Машинно-независимая оптимизация кода. Варианты построения компиляторов. Интерпретаторы.
Тема 8. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ (ОС)
8.1. Концептуальные основы ОС. Назначение, классификация, основные функции ОС. Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Реентерабельность. Перемещаемость. Процесс. Ресурс. Интерфейс пользователя. Операционное окружение. Концепция виртуализации.
8.2. Машинно-зависимые свойства ОС. Обработка прерываний. Планирование процессов. Алгоритм диспетчеризации. Мультизадачность в i80x86. Управление процессами в DOS и Windows. Обслуживание ввода-вывода. Общая организация ввода-вывода. Способы управления периферийными устройствами. Организация взаимодействия пользовательских программ с ОС. Ввод-вывод с использованием каналов. Примеры управления вводом-выводом и планирования процессов. Поддержка ввода-вывода в защищенном режиме i80x86. Управление реальной памятью. Управление виртуальной памятью. Основы логической организации виртуальной оперативной памяти. Аппаратная поддержка управления виртуальной памятью для i80x86. Карта системной памяти Windows 98.
8.3. Машинно-независимые свойства ОС. Управление файлами. Примеры систем управления файлами в реальных ОС. Планирование ресурсов. Модели распределения ресурсов. Обработка взаимных исключений и взаимных блокировок. Защита. Взаимодействие i80x86 с ОС при защите задач и ОС. Способы построения ОС. Иерархическая структура. Виртуальные машины. Примеры реализации ОС.
Раздел 4. ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ В СРЕДЕ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ СЕМЕЙСТВА WINDOWS
Тема 9. АРХИТЕКТУРА И ОСНОВНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ WINDOWS
Подситемы Windows. WIN 32 API. Системный реестр Windows, его назначение и использование.
Тема 10. ОКОННАЯ ПОДСИСТЕМА WINDOWS
Иерархия окон, одно - и многодокументный интерфейс приложения. Управление окнами. Классы окон.
Тема 11. ЭЛЕМЕНТЫ УПРАВЛЕНИЯ
И МЕХАНИЗМ СООБЩЕНИЙ WINDOWS
Виды элементов управления. Очереди сообщений. Цикл обработки сообщений в приложении. Синхронные и асинхронные сообщения, их передача и обработка.
Тема 12. ВВОД-ВЫВОД ДАННЫХ В WINDOWS, РЕСУРСЫ WINDOWS
12.1. Ввод данных. Ввод данных с манипулятора «мышь» и клавиатуры. Обработка сообщений «мыши» и от клавиатуры. Понятие фокуса ввода.
12.2. Ресурсы Windows. Виды ресурсов. Создание ресурсов.
12.3. Вывод данных в Windows. Графическая подсистема Windows (GDI). Вывод информации в окно. Механизм перерисовки окна. Принципы построения графической подсистемы Windows. Понятие контекста устройства. Рисование геометрических фигур. Графические инструменты перо и кисть. Управление цветом в Windows. Палитры цветов. Вывод текста. Шрифты. Системы координат. Трансформирование изображений. Метафайлы Windows. Печать в Windows.
12.4.Управление потоками и процессами в Windows. Синхронизация потоков и процессов в Windows.. Динамически подключаемые библиотеки (DLL). Структура DLL. Создание динамически подключаемой библиотеки.. Способы экспортирования процедур и функций. Использование DLL-библиотеки в программе.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Изучение системы программирования ассемблера и знакомство с основами DOS. Работа с файловой системой MS-DOS через прерывание 21h.
2. Управление клавиатурой средствами DOS и BIOS.
3. Вывод на экран терминала текстовой информации средствами DOS и BIOS.
4. Вывод на экран терминала графической информации средствами BIOS.
5. Управление диском через прерывания DOS и BIOS.
6. Запуск процессов с передачей параметров в командной строке.
7. Разработка интерпретатора командной строки.
8. Изучение средств распределения памяти DOS.
9. Изучение организации дочерних процессов в DOS.
10.Изучение и создание транзитных обработчиков прерываний.
11.Изучение и создание резидентных программ.
12.Создание и управление окнами в Windows. Организация диалога с пользователем.
13.Обработка сообщений от мыши и клавиатуры в Windows.
14.Разработка графических программ в Windows. Вывод графических изображений на печать.
15.Разработка динамически подключаемых библиотек.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Введение в системное программирование. - М.: Мир, 1988.
2. Cоловьев Г. Н., Никитин системы ЭВМ. - М.: Высш. шк., 1989.
3. Справочник программиста персональных компьютеров типа IBM PC, XT и AT. - М.:Финансы и статистика, 1991.
4. Финогенов по системным функциям MS-DOS. - M.: МП «МАЛИП»,1993.
5. Язык Ассемблера для IBM PC и программирование. - M.: Высш. шк., 1992.
6. Адриан Кинг. Windows 95 изнутри. - СПб.: Питер, 1995.
7. , Фролов интерфейс GDI в MS Win-
dows //Библиотека системного программиста: Т. 14 - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1994.
8. , Фролов система Microsoft Windows для программиста //Библиотека системного программиста: Т. 11-13. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1994.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. i486 микропроцессор. Кн. 1,2. - М.: И. В.К.- СОФТ,1993.
2. Знакомство с Microsoft Windows 95/ Пер. с англ. - М.: Изд. отд. «Рус. ред. » ТОО «Channel Trading Ltd.», 1995.
3. Потапкин система Windows 95: проблемы и решения: Практ. пособие. - М.: ЭКОМ, 1996.
4. Основы WINDOWS NT и NTFS / Пер. с англ. - М.: Изд. отд. «Рус. ред.» ТОО «Channel Trading Ltd. », 1996.
5. Архитектура Windows для разработчиков. - М.: Изд. отдел «Русская редак-
ция », 1998.
Утверждена
Министерством образования
Республики Беларусь
« 24 » июня 2001 г.
Регистрационный № ТД - 147 / тип
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Учебная программа для высших учебных заведений
ПО специальности Т.08.02.00 «Проектирование и технология электронных вычислительных средств»
Составители:
– доцент кафедры электронных вычислительных средств Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, кандидат технических наук;
– доцент кафедры электронных вычислительных средств Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, кандидат технических наук.
Рецензенты:
Кафедра программного обеспечения вычислительной техники и автоматизированных систем Белорусской государственной политехнической академии (протокол от 7 июня 2000 г.);
Ю. А. Скудняков - заведующий кафедрой информатики Минского государственного высшего радиотехнического колледжа, кандидат технических наук, доцент.
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой электронных вычислительных средств Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол № 9 от 01.01.01 г.);
Советом Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол от 01.01.01 г.).
Согласована с:
Учебно-методическим объединением вузов Республики Беларусь по образованию в области электрорадиотехники и информатики;
Главным управлением высшего и среднего специального образования;
Центром методического обеспечения учебно-воспитательного процесса Республиканского института высшей школы БГУ.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Типовая программа «Информационные технологии» разработана для студентов высших учебных заведений по специальности Т.08.02.00 «Проектирование и технология электронных вычислительных средств». Она предусматривает знание студентами дисциплин «Высшая математика», «Программирование», «Теоретические основы САПР», «Системное программирование», «Проектирование компьютерных систем и сетей». Полученные знания будут использованы студентами при автоматизированной обработке информации.
Предметом дисциплины являются методологический, программно-информационный и технический аспекты технологии автоматизированной обработки информации.
Цели и задачи дисциплины – изучение современных методов, программных и аппаратных средств автоматизированной обработки информации, использование этих методов и средств при проектировании ЭВС.
Программа составлена в соответствии с требованиями образовательного стандарта и рассчитана на объем 64 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 32 часа, лабораторных работ – 16 часов, практических занятий – 16 часов.
В результате освоения курса «Информационные технологии» студент должен:
знать:
- основы реляционной теории баз данных;
- основы теории экспертных систем и баз знаний;
- принципы построения программного обеспечения информационных техно-логий;
- архитектуру и системные ресурсы персонального компьютера;
уметь:
- использовать текстовые и графические редакторы для оформления доку-ментации;
- использовать электронные таблицы для проведения расчетов;
-создавать конструкторские базы данных и законченные приложения для работы с этими базами данных;
- создавать базы знаний;
- работать с электронной почтой и осуществлять поиск требуемой информации в Internet.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. ИНФОРМАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Тема 1. ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Предмет, цель и задачи дисциплины. Характеристика материала дисциплины, ее структуры. Связь дисциплины с другими курсами. Методологический, программно-информационный и технический аспекты информационных технологий.
Раздел 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ БАЗ ДАННЫХ И БАЗ ЗНАНИЙ
Тема 2. БАЗЫ ДАННЫХ
База и банк данных. Основы реляционной теории баз данных. Понятие отношения, типы отношений. Нормализация в реляционной модели данных. Архитектура и принципы построения баз данных и систем управления базами данных.
Тема 3. БАЗЫ ЗНАНИЙ
Базы знаний и модели знаний. Модели и методы поиска решений. Механизм логического вывода в экспертных системах. Правдоподобные рассуждения и нетрадиционные логики. Архитектура и назначение экспертных систем.
Раздел 3. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Тема 4. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ВОЗМОЖНОСТИ ПРИЛОЖЕНИЙ
ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ТЕКСТОВЫХ И ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ
Принципы построения текстовых и графических редакторов, электронных таблиц, их основные возможности по созданию документов.
Тема 5. РАЗРАБОТКА БАЗ ДАННЫХ
Свойства таблиц и полей. Тип, размер и формат данных для полей. Работа со связями, ключевыми полями и индексами. Добавление, изменение и проверка корректности данных в таблицах. Сортировка, поиск и фильтрация данных в таблицах. Импорт, экспорт и связывание таблиц. Запросы на выборку данных. Многотабличные и перекрестные запросы. Запросы на изменение. Создание и использование форм и отчетов. Многотабличные и подчиненные формы и отчеты. Создание приложения для работы с базой данных.
Тема 6. ЯЗЫКОВЫЕ СРЕДСТВА ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ (PROLOG, LISP)
Способы представления знаний. Создание экспертной системы с использованием лингвистических средств.
Тема 7. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ С INTERNET
Основные понятия из области Internet. Программы - обозреватели. Протоколы обмена. Электронная почта. Поиск информации в Internet.
Раздел 4. АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Тема 8. ЭВОЛЮЦИЯ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ
Типы архитектур, используемых в ПЭВМ. ПЭВМ на базе микропроцессоров с CISC‑архитектурой и RISC‑архитектурой. Архитектурные принципы построения процессоров персональных ЭВМ. Режим реальной адресации (реальный режим). Защищенный режим виртуальной адресации (защищенный режим). Режим виртуального процессора 8086. Режим системного управления SMM.
Тема 9. ШИННАЯ АРХИТЕКТУРА ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ
Локальная шина. Системная шина. Шина системных периферийных устройств. Шина памяти. Эволюция шинной архитектуры и структуры ПЭВМ. Организация материнской платы ПЭВМ. Наборы микросхем для построения ПЭВМ.
Тема 10. СИСТЕМНЫЕ РЕСУРСЫ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ
Системная память персональных ЭВМ. Логическая структура адресного пространства, распределение памяти, типы памяти. Обобщенные структуры памяти ПЭВМ. Пространство ввода-вывода. Система аппаратных прерываний. Система прямого доступа к памяти. Системные устройства и интерфейсы ввода-вывода. Шины расширения. Базовая система ввода-вывода (BIOS).
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Создание текстовых документов с помощью текстового редактора Word.
2. Вычисления в документах с помощью электронной таблицы Excel.
3. Создание графических изображений в документах.
4. Принципы работы с программами-обозревателями (web-brouser).
5. Поиск информации в Internet.
6. Работа с электронной почтой.
7. Получение новостей из Internet.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Создание таблиц и запросов базы данных.
2. Создание приложения базы данных (создание форм, отчетов и автоматизация приложения).
3. Изучение основ программирования на языке разработки экспертных систем.
4. Создание экспертной системы.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Основы современных компьютерных технологий / Под ред. А. Хомоненко. - СПб: КОРОНА принт,1998.
2. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. - СПб.: ПитерКом, 1998.
3. Интерфейсы ПК: справочник. - СПб.: ПитерКом, 1999.
4. Процессоры Pentium II, Pentium Pro и просто Pentium. - СПб.: Питер Ком, 1999.
5. , Фролов обеспечение персонального компьютера. - М.: ДИАЛОГ–МИФИ, 1997.
6. Крейнак Дж., Хебрейкен Дж. Интернет. Энциклопедия. - СПб: . Питер, 1999.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. и др. Аппаратура персональных компьютеров и ее программирование. IBM PC/XT/AT и PS/2. - М.: Радио и связь, 1995.
2. Руководство по архитектуре IBM PC AT / , , и др.; Под общ. ред. - Мн.: , 1993.
3. Microsoft Access 97 в подлиннике. Т.1,2. - СПб.: BHV - Санкт-Петербург, 1997.
4. Microsoft Office 97. - К.: Изд. группа BHV,1998.
5. Машиностроительные расчеты в среде Exctl 97/2000. - СПб.: BHV - Санкт-Петербург, 2000.
СОДЕРЖАНИЕ
Теоретические основы систем
автоматизированного проектирования………………………………… 3
Алгоритмические основы компьютерной графики………………….. 13
Физико-химические основы технологий…………………………...… 19
Системное программирование………………………………………… 27
Информационные технологии…………………………………………. 35
