Министерство образования и науки Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  УКТС 

 

 

 

«   06   »       06       2017 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Компьютерные технологии в приборостроении     

 




Направление подготовки

12.03.01 Приборостроение

Профиль подготовки

"Приборы и системы"

Квалификация (степень)выпускника

Бакалавр









          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

6

144 / 4  

16  

16  

16  

1,6  

0,25  

49,85  

94,15  

Зач. с оц.  

Итого

144 / 4  

16  

16  

16  

1,6  

0,25  

49,85  

94,15  

 

 

Муром, 2017 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: научить студентов основам построения многопоточных приложений, ознакомления с программными пакетами в области автоматизированного проектирования и конструирования.

Задачей дисциплины является формирование у студентов знаний и умений по разработке и применению программных продуктов в при решении практических задач приборостроения.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.Б.19))

Курс базируется на знаниях, полученных студентами в области естественно-научных дисциплин. Базовые дисциплины: «Математика», «Физика», «Информатика», а также дисциплины «Программирование и основы алгоритмизации» и «Методы математического моделирования». Углубление и расширение вопросов, изложенных в данном курсе, будет осуществляться при изучении дисциплин «Основы автоматического управления», «Основы проектирования приборов и систем», «Обнаружение и фильтрация сигналов в системах контроля и управления», «Визуальное объектно-ориентированное программирование», а также при выполнении курсовых и выпускных квалификационных работ.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-2 готовность к математическому моделированию процессов и объектов приборостроения и их исследованию на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и самостоятельно разработанных программных продуктов.

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

1) Знать:

принципы взаимодействия процессов, параллельно протекающих в операционных системах (ПК-2).

принципы моделирования систем реального времени сетями Петри (ПК-2).

системы автоматизированного проектирования в области трассировки и создания печатных плат (ПК-2).

2) Уметь:

создавать параллельные программные потоки для проведения параллельных вычислений и моделирования (ПК-2).

проектировать типовые детали и узлы с использованием средств компьютерного проектирования (ПК-2).

3) Владеть:

навыками моделирования динамических дискретных систем (ПК-2).

навыками работы с системами автоматизированного проектирования и трассировки печатных плат, конструирования объектов приборостроения (ПК-2).

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: среднее общее.

Срок обучения 4г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Сеть Петри – язык описания функционирования приборов и систем

6

4

4

15

отчет, тестирование

2

Описание работы информационных систем конечными автоматами

6

4

4

9

отчет, тестирование

3

Структура операционных систем реального времени

6

2

4

27

отчет, тестирование

4

Язык программирования реального времени MODULA-2

6

4

4

31

отчет, тестирование

5

Компьютерные средства проектирования приборов

6

2

16

12,15

отчет, тестирование

Всего за  семестр

144

16

16

16

94,15

1,6

0,25

Зач. с оц.

Итого   

144

16

16

16

94,15

1,6

0,25

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 6

Раздел 1. Сеть Петри – язык описания функционирования приборов и систем

Лекция 1.

Свойства сетей Петри: недетерминированность, асинхронность, ограниченность, безопасность, сохраняемость, потенциальная запустимость и активность переходов, тупики (2 часа).

Лекция 2.

Формальный анализ сетей Петри. Алгоритм построения дерева достижимости. Матричное представление последовательности запусков переходов. Применение для анализа ограниченности, сохранения и достижимости (2 часа).

Раздел 2. Описание работы информационных систем конечными автоматами

Лекция 3.

Описание работы информационных систем конечными автоматами. Представление конечных автоматов сетями Петри (2 часа).

Лекция 4.

Процессы и ресурсы. Классификация взаимодействия между процессами. Проблема взаимного исключения процессов. Операционная система как набор процессов, взаимодействующих между собой при использовании ресурсов (2 часа).

Раздел 3. Структура операционных систем реального времени

Лекция 5.

Семафоры, неделимые операции над семафорами. Решение задачи о взаимном исключении процессов с помощью сетей Петри и семафоров (2 часа).

Раздел 4. Язык программирования реального времени MODULA-2

Лекция 6.

Буфер. Представление буфера с помощью сетей Петри и общих семафоров. Мониторы. Синхронизация процессов сообщениями (2 часа).

Лекция 7.

Сравнение языков программирования MODULA-2 и PASCAL. Понятие модуля в языке реального времени MODULA-2. Единицы компиляции в языке MODULA-2. Пример модуля Буфер, сообщающего о своем состоянии флагами (2 часа).

Раздел 5. Компьютерные средства проектирования приборов

Лекция 8.

Системно-зависимые возможности языка MODULA-2. Реализация семафоров с помощью языка MODULA-2. Использование приоритетов и семафоров в мониторе Буфер. Конечный автомат состояний ресурса монитора Буфер (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 6

Раздел 1. Компьютерные средства проектирования приборов

Практическое занятие 1.

Создание компонентов и работа с менеджерами библиотек (2 часа).

Практическое занятие 2.

Построение схем в графическом редакторе (2 часа).

Практическое занятие 3.

Проектирование печатных плат (2 часа).

Практическое занятие 4.

Автоматическая трассировка соединений (2 часа).

Практическое занятие 5.

Построение геометрических примитивов пакетом KOMPAS (2 часа).

Практическое занятие 6.

Понятие привязок. Конструирование объектов пакетом KOMPAS (2 часа).

Практическое занятие 7.

Построение сопряжений в чертежах деталей пакетом KOMPAS (2 часа).

Практическое занятие 8.

Трехмерное моделирование многогранников и тел вращения в пакете KOMPAS (2 часа).

 

Методические указания для практических занятий приведены в информационно-образовательном портале https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=2880

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 6

Раздел 1. Сеть Петри – язык описания функционирования приборов и систем

Лабораторная 1.

Низкоуровневая организация процессов в операционных системах (4 часа).

Раздел 2. Описание работы информационных систем конечными автоматами

Лабораторная 2.

Создание и синхронизация параллельных процессов в операционных системах (4 часа).

Раздел 3. Структура операционных систем реального времени

Лабораторная 3.

Исследование системы взаимодействующих параллельных процессов (4 часа).

Раздел 4. Язык программирования реального времени MODULA-2

Лабораторная 4.

Исследование многоканальной системы контроля (4 часа).

 

Методические указания для лабораторных работ приведены в информационно-образовательном портале https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=2880

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Моделирование конечных автоматов сетями Петри.

2. Регулярные и иерархические сети Петри.

3. Моделирование систем массового обслуживания сетями Петри.

4. Моделирование взаимодействующих параллельных процессов сетями Петри.

5. Управление контроллером прерываний IBM PC.

6. Типы данных модуля SYSTEM.

7. Работа модуля драйвера принтера.

8. Управление вводом данных с клавиатуры.

9. Управление выводом данных на принтер.

10. Соединения дескрипторов процессов в кольцевой список и очереди.

11. Доступ к контроллеру прерываний в языке MODULA-2.

12. Назначение модуля ProcessScheduler.

13. Системно-зависимые возможности языка MODULA-2.

14. Реализация параллельных процессов и семафоров с помощью языка MODULA-2.

15. Структурный граф организации подсистемы опроса датчиков.

16. Работа процесса Curer по формированию команды.

17. Работа процесса OutCons.

18. Проектирование печатных плат.

19. Трассировка соединений.

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 

 

5. Образовательные технологии

В процессе изучения дисциплины применяется контактная технология преподавания (за исключением самостоятельно изучаемых студентами вопросов). При проведении занятий применяется имитационный или симуляционный подход, когда преподавателем разбирается на конкретном примере проблемная ситуация, все шаги решения задачи студентам демонстрируются при помощи мультимедийной техники. Затем студенты самостоятельно решают аналогичные задания. Так же при проведении занятий применяется частично-поисковый метод: студенты осуществляют поиск решения поставленной проблемы (задачи). При этом, постановочные задачи опираются на уже имеющиеся у студентов знания и умения, полученные в предшествующих темах.

 

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Компьютерные технологии в приборостроении

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Аверченков В.И. Автоматизация проектирования технологических процессов [Электронный ресурс]: учебное пособие для вузов/ Аверченков В.И., Казаков Ю.М.— Электрон. текстовые данные.— Брянск: Брянский государственный технический университет, 2012.— 228 c. - http://www.iprbookshop.ru/6990

2. Головков А., Пивоваров И., Кузнецов И. Г Компьютерное моделирование и проектирование радиоэлектронных средств. Учебник для вузов. Стандарт третьего поколения. — СПб.: Питер, 2015. — 208 с.: ил. — (Серия «Учебник для вузов»). - http://ibooks.ru/reading.php?productid=344132

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Салмина Н.Ю. Имитационное моделирование. Томск: ТУСУР, 2012 г. , 90 с. - https://ibooks.ru/reading.php?productid=28018

2. КириличевБ.В. Моделирование систем: Учебное пособие. – М.: МГИУ, 2010. – 274 с. - http://ibooks.ru/reading.php?productid=334207&search_string=Сеть

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

Образовательный сайт - Численные методы http://service.rintd.ru/chislennye_metody

Портал знаний http://statistica.ru/branches-maths/obzor-chislennykh-metodov/

Национальный Открытый Университет "Интуит" http://www.intuit.ru/

Программное обеспечение:

Лаборатория компьютерных технологий в приборостроении:

- Microsoft Windows XP (подписка DreamSpark Premium Electronic Software Delivery (3 year) Renewal, договор №453 от 16.12.2014 года);

- Kaspersky Endpoint Security для бизнеса – Стандартный Russian Edition (Договор №436 от 11.11.2014 года);

- Visual studio 2010 Ultimate DreamSpark Premium Electronic Software Delivery (3 year) Renewal, договор №453 от 16.12.2014 года);

- КОМПАС – 3D V11 (Накладная №27 от 15.12.2008 (поставщик ВлГУ на основании госконтракта));

- Пакет программ: Open Office (freeware);

- KiCAD 4.0.4 (freeware).

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

iprbookshop.ru

ibooks.ru

 

8. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Лекционная аудитория:

- проектор Acer;

- экран настенный.

Лаборатория компьютерных технологий в приборостроении:

- ЭВМ IN Win Intel Core 2 Duo E8400 11 шт., IN Win Intel Core 2 Duo E5500;

- коммутатор TRENDnet;

- проектор Acer;

- экран настенный.

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Для успешного освоения теоретического материала обучающийся: знакомится со списком рекомендуемой основной и дополнительной литературы; уточняет у преподавателя, каким дополнительным пособиям следует отдать предпочтение; ведет конспект лекций и прорабатывает лекционный материал, пользуясь как конспектом, так и учебными пособиями.

На практических занятиях пройденный теоретический материал подкрепляется решением задач по основным темам дисциплины. Занятия проводятся в компьютерном классе, используя специальное программное обеспечение. Обучающиеся выполняют индивидуальную задачу в соответствии с заданием на практическую работу.В конце занятия обучающие демонстрируют полученные результаты преподавателю и при необходимости делают работу над ошибками.

До выполнения лабораторных работ обучающийся изучает соответствующий раздел теории. Перед занятием студент знакомится с описанием заданий для выполнения работы, внимательно изучает содержание и порядок проведения лабораторной работы. Лабораторная работа проводятся в компьютерном классе. Обучающиеся выполняют индивидуальную задачу в соответствии с заданием на лабораторную работу. Полученные результаты исследований сводятся в отчет и защищаются по традиционной методике в классе на следующем лабораторном занятии. Необходимый теоретический материал, индивидуальное задание, шаги выполнения лабораторной работы и требование к отчету приведены в методических указаниях, размещенных на информационно-образовательном портале института.

Самостоятельная работа оказывает важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется обучающимся самостоятельно. Каждый обучающийся самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием дисциплины. Он выполняет внеаудиторную работу и изучение разделов, выносимых на самостоятельную работу, по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – зачет с оценкой. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 


лист_утверждения


РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Компьютерные технологии в приборостроении»

по направлению подготовки 12.03.01 Приборостроение

 

Рабочая программа дисциплины «Компьютерные технологии в приборостроении» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 12.03.01 Приборостроение.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 144 час. (4 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является зачет с оценкой .

Цель дисциплины: научить студентов основам построения многопоточных приложений, ознакомления с программными пакетами в области автоматизированного проектирования и конструирования.

Задачей дисциплины является формирование у студентов знаний и умений по разработке и применению программных продуктов в при решении практических задач приборостроения.

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Компьютерные технологии в приборостроении» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 12.03.01 Приборостроение.

 

06.06.2017 г.