Министерство образования и науки РФ |
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение |
«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» |
НОВОУРАЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ |
УТВЕРЖДАЮ:_________
Руководитель НТИ НИЯУ МИФИ
ПРОГРАММА
ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 220201
"УПРАВЛЕНИЕ И ИНФОРМАТИКА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ"
(очно-заочная форма обучения)
Рассмотрена на заседании
кафедры
автоматизации управления
21.01.13г.
Новоуральск 2013
Введение
Государственный экзамен (ГЭ) проводится с целью выявления общей эрудиции выпускника института в вопросах, связанных с его будущей профессиональной деятельностью.
При ответах на вопросы экзаменационных билетов основное внимание следует уделять физическим основам рассматриваемых процессов, методов, явлений, не останавливаясь подробно на математических выкладках, возможностям их практического применения.
Студент должен знать преимущества и недостатки рассматриваемых методов и средств по сравнению с другими, используемыми в этой же области.
1. Дисциплины по специальности, включенные в ГЭ.
1. Программирование и основы алгоритмизации
2. Системное программное обеспечение
3. Объектно-ориентированное программирование
4. Теория автоматического управления
5. Цифровые системы управления
6. Автоматизированное проектирование систем и средств управления
7. Теория информации
8. Цифровая обработка сигналов
9. Вычислительные машины системы и сети
10. Микропроцессорные системы управления
11. Информационные сети и телекоммуникации
12. Защита компьютерной информации
13. Идентификация и диагностика систем
14. Моделирование систем
15. Системы реального времени
16. Информационное обеспечение систем управления
17. Технические средства автоматизации и управления
18. Автоматизированные информационно - управляющие системы
2. Вопросы по дисциплинам.
2.1 Программирование и основы алгоритмизации. Системное программное обеспечение. Объектно-ориентированное программирование.
1. Понятие алгоритмических языков. Синтаксис языка на примере алгоритмического языка Паскаль. Структура программы.
2. Основные типы алгоритмов (линейный, с условием, циклический, итерационный). Структуры и формы записи алгоритмов.
3. Типы данных в Паскале. Стандартные типы данных. Массивы. Файлы. Описание данных в Паскале.
4. Принципы структурного программирования. Процедуры, функции Паскаля. Структура и синтаксис основных операторов Паскаля. (Присваивания, ввода-вывода, условный, цикла).
5. Основные этапы решения задач с применением ЭВМ.
6. Жизненный цикл информационной системы; основные этапы проектирования информационной системы.
7. Внешнее проектирование. Основные требования к организации диалога и представлению данных; концептуальное, логическое и физическое проектирование баз данных.
8. Модель данных "сущности-связи", отношения, первичные ключи, атрибуты, реляционная, сетевая и иерархическая модели данных.
9. Языки описания данных. Языки манипулирования данными в системах управления базами данных.
10. Физическая организация данных. Методы доступа; многозадачные и многопользовательские информационные системы.
Литература.
1. Вирт, Никлаус. Алгоритмы и структуры данных: пер. с англ. / Н. Вирт. — 2-е изд., испр. — СПб. : Невский Диалект, 2001. — 351 с.
2. Ахо Хопкрофт Джон, Ульман Структуры данных и алгоритмы.: Пер. с англ.: Уч. пос. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2000. – 384 с.
1. Костюк алгоритмизации: Учебное пособие. - Томск: Изд. ТГУ, 19с.
2. Абстракция и структуры данных: Вводный курс: Пер. с англ. - М.: Мир, 19с.
3. Евстигнеев теории графов в программировании/ Под ред. . - М.: Наука. Гл. Ред. ФМЛ, 19с.
4. Алгоритмы и программы решения задач на графах и сетях./ , и др. - Новосибирск: Наука. Сиб. отделение, 19с.
5. Кондратьева в структуры данных: лекции и упражнения по курсу. – М.: Изд-во МГТУ им. , 2000. – 376 с.
6. Голицына алгоритмизации и программирования : учеб. пособие - М. : Форум : Инфра-М, 20с.
2.2 Теория автоматического управления. Цифровые системы управления. Автоматизированное проектирование систем и средств управления.
1. Основные принципы управления. Классификация систем управления. Статическое и астатическое регулирование
2. Динамический режим: уравнение динамики, линеаризация уравнения динамики (геометрическое и математическое обоснование). Передаточная функция: основные соотношения и определения. Понятие временных характеристик. Переходные характеристики элементарных звеньев. Понятие частотных характеристик. Частотные характеристики элементарных звеньев.
3. Устойчивость систем. Основные понятия Теоремы Ляпунова. Алгебраические критерии устойчивости. Частотные критерии устойчивости. Анализ устойчивости по ЛЧХ Логарифмический критерий устойчивости Найквиста. Запасы устойчивости.
4. D-разбиение. Теоретическое обоснование, D-разбиение по одному параметру.
5. Прямые методы оценки качества управления. Оценка переходного процесса при ступенчатом воздействии. Оценка качества управления при периодических возмущениях. Косвенные методы оценки качества управления. Интегральные критерии качества. Частотные методы оценки качества. Метод трапеций.
6. Синтез систем автоматического управления. Включение корректирующих устройств. Коррекция свойств систем автоматического управления изменением параметров звеньев.
7. Коррекция систем автоматического управления включением корректирующих звеньев. Последовательное включение корректирующих звеньев. Включение интегрирующего звена в систему. Включение апериодического звена. Включение форсирующего звена.
8. Коррекция систем автоматического управления включением корректирующих звеньев. Включение звена со сложной передаточной функцией. Последовательная коррекция по задающему воздействию. Коррекция с использованием неединичной обратной связи. Компенсация возмущающего воздействия
9. Понятие цифровой системы. Цифровой компьютер и его элементы. Квантователь. Экстраполятор.
10. Описание процессов в цифровой системе. Определение изображения выходного сигнала. Получение дискретной передаточной функции системы. Условия существования дискретной передаточной функции.
11. Понятие устойчивости цифровой системы. Алгебраические (Шура-Кона, Джури) и частотные (Михайлова, Найквиста) критерии устойчивости.
12. Понятия невырожденности, физической реализуемости, стабилизируемости, робастности цифровой системы.
13. Синтез дискретных регуляторов методами переоборудования и билинейного преобразования.
14. Выбор периода дискретизации в цифровых системах.
14. Структура пакета National Instruments Circuit Design Suite. Назначение основных приложений. Этапы проектирования печатных плат.
15. Приложение National Instruments Multisim. Назначение, основные функции, порядок работы.
16. Приложение National Instruments Ultiboard. Назначение, основные функции, порядок работы.
Литература.
1. Куропаткин автоматического управления. - М.: Высшая школа 198с.
2. Воронов теории автоматического управления: Автоматическое регулирование непрерывных линейных систем. - М,: Энергия, 1980.-312с.
3. Теория автоматического управления. Ч.1. Теория линейных систем автоматического управления. Под ред. . -М.: Высшая школа, 1977, -288с.
4. Теория автоматического управления. Ч.2. Теория нелинейных и специальных систем автоматического управления. Под ред. . - М.: Высшая школа, 19с.
5. Попов линейных систем автоматического регулирования и управления. - М.: Наука, 19с.
6. Бесекерский автоматические системы. - М.: Наука, 1976, -512с.
7. Сборник задач по теории автоматического регулирования и управления. Под ред. . - М.: Наука, 19с.
8. , , Яковлев теории и элементы систем автоматического регулирования. - М.: Машиностроение, 1985.
9. , Шейнин цифровых систем на VHDL. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 576 с. : ил.
2.3 Теория информации. Цифровая обработка сигналов. Вычислительные машины, системы и сети. Микропроцессорные системы управления. Информационные сети и телекоммуникации.
6. Понятие информации. Различные подходы к измерению информации и их применение. Структурные меры информации. Статистический подход. Энтропия и ее свойства. Энтропия сложной системы. Условная энтропия и ее свойства. Количество информации. Дифференциальная энтропия.
7. Понятие сигнала и его модели. Различные формы представления детерминированных сигналов. Случайный процесс, спектральное представление.
8. Дискретизация сигналов. Основные методы. Ошибки при восстановлении сигналов. Теорема и ее применение. Квантование сигналов. Оценка ошибок. Различные виды модуляции сигналов.
9. Различные модели источников сообщений: дискретные, непрерывные. Однородный марковский источник. Информационные характеристики источников: энтропия, избыточность.
5. Системы счисления. Перевод чисел из одной системы в другую. Числа с фиксированной и плавающей точкой. Двоичная арифметика. Потенциальный и импульсный способы представления двоичных чисел. Прямой, обратный и дополнительный коды. Цифровые автоматы Мура и Мили. Выполнение арифметических операций в ЭВМ.
6. Кодирование информации. Основные задачи кодирования. Эффективное и помехоустойчивое кодирование. Основные теоремы Шеннона о кодировании. Эффективные коды: код Шеннона–Фано, код Хаффмана, и их характеристики. Методики построения помехоустойчивых кодов: код с проверкой четности, код с тройным повторением, код Хэмминга.
7. Различные модели каналов связи: дискретные, непрерывные. Информационные характеристики каналов: скорость передачи информации, пропускная способность.
8. Логические элементы. Основные логические функции. Совершенная дизьюнктивная и коньюнктивная нормальная формы. Законы алгебры логики. Способы минимизация логических выражений. Синтез логических схем.
9. Классификация и основные параметры цифровых микросхем. Микросхемы типа ТТЛ: схема базового элемента, входная, выходная и передаточная характеристики, модификации базового элемента, совместная работа в составе узлов и устройств. Микросхемы типа КМОП: схема базового элемента, входная, передаточная характеристика, понятие динамического тока потребления, совместная работа в составе узлов и устройств. Основные серии стандартных интегральных микросхем.
10. Комбинационные устройства. Устройство, принцип работы и правили каскадирования дешифраторов, демультиплексоров, мультиплексоров, шифраторов, логических компараторов, схем контроля четности и нечетности. Схемы арифметических устройств: полный одноразрядный сумматор, многоразрядные сумматоры с последовательным и параллельным переносом, схемы ускоренного переноса, стандартные схемы АЛУ, матричные умножители.
11. Последовательные устройства. Классификация триггеров. Одно - и двухступенчатые триггеры. Триггеры с динамическим управлением. Триггеры RS, D, Т, JK типа. Параллельные, последовательные и параллельно-последовательные регистры. Классификация счетчиков. Суммирующие и вычитающие счетчики. Счетчики с последовательным и параллельным переносом. Реверсивные счетчики. Счетчики с произвольным модулем счета.
12. Запоминающие устройства. Классификация запоминающих устройств. Основные понятия, термины и характеристики. Постоянные запоминающие устройства: структурная схема, принцип работы и устройство ячейки памяти, способы программирования микросхем ПЗУ, ППЗУ, РППЗУ, ЭСППЗУ. Оперативные запоминающие устройства: Структурная схема, временная диаграмма работы, электрическая схема ячейки памяти микросхем СОЗУ и ДОЗУ. Правила построения блоков памяти на основе стандартных БИС ЗУ.
13. Функционально-логическое проектирование узлов и блоков ИС и ЭВМ. Способы согласования линий связи. Формирователи и распределители импульсов. Синхронизация в цифровых устройствах. Риски сбоя в комбинационных и последовательных узлах и методы борьбы с ними. Особенности проектирования функциональных узлов на основе БК и ПЛИС.
14. Основные понятия: сигналы, дискретизация, квантование. Типовые последовательности и их применение.
15. Линейные дискретные инвариантные к сдвигу системы. Свойства. Устойчивость и физическая реализуемость, частотные характеристики, передаточная функция.
16. Разностные уравнения и методы их решения.
17. Z-преобразование. Свойства z-преобразования. Методы определения обратного Z‑преобразования. Области применения Z-преобразования.
18. Фильтры с конечными импульсными характеристиками. Особенности. Синтез цифровых КИХ‑фильтров методами взвешивания и методом частотных выборок.
19. Фильтры с бесконечными импульсными характеристиками. Особенности. Синтез БИХ‑фильтров по аналоговым прототипам.
20. Структурные схемы цифровых фильтров. Эффекты квантования сигналов и коэффициентов в цифровых фильтрах.
18. Архитектура РС. Процессоры ЭВМ. Структура процессоров и их основные характеристики. Системные шины и их характеристики. Локальные шины. Чипсеты. Таймеры-счетчики, порты. Оптические диски CD-R, CD-RW, DVD. Характеристики и параметры.
19. Память ЭВМ, ее характеристики. Структура памяти. Постоянные запоминающие устройства (программируемые маской, перепрограммируемые EPROM, EEPROM). Оперативные запоминающие устройства статического и динамического типов. Стек. Виртуальная память. Классификация полупроводниковых ЗУ.
20. Видеопамять. Буфер FIFO. Кэш память. FLASH, STRATA FLASH. FLASH с несимметричной блочной структурой. Устройство, хранение, считывание. Параметры.
21. Прерывания. Типы прерываний. Структура и обслуживание прерываний. Таблицы указателей векторов прерываний. Контроллер прерываний.
22. Типы машинных циклов. Способы адресации: регистровая, прямая, непосредственная, косвенная, относительная, индексная, страничная.
23. Последовательные интерфейсы RS-232C, RS-485, USB, FireWire. Последовательный связной адаптер 8251А, Параллельный интерфейс 82С55. Инициализация, параметры.
24. Основные принципы построения вычислительных систем. Многопроцессорные и многомашинные вычислительные системы.
25. Определение МП и МПС. Классификация и основные технические характеристики МП. Понятие МП комплекта больших интегральных схем (БИС). Трехшинная архитектура МПС. Дуализм МПС - аппаратное и программное обеспечение.
26. Архитектура 8-ми, 16-ти, 32-х и 64-х разрядных МП. Структура МП, стековая память, система команд, способы адресации. Временная диаграмма работы МП: машинный такт, машинный цикл. Работа МПС в режимах: обмена с памятью и портами ввода/вывода, прерывания, прямого доступа к памяти. Развитие способов адресации в МП семейства I80x86. Виртуальная память. Кэш-память. Защита памяти.
27. Интерфейсные БИС: контроллер системной шины, программируемый контроллер прерываний, контроллер прямого доступа к памяти, программируемый параллельный порт, универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик, арбитр системной шины, программируемый таймер и системный тактовый генератор.
28. Архитектура микроконтроллеров (однокристальные микро-ЭВМ): арифметико-логическое устройство, внутренняя память данных и программ, порты ввода/вывода, таймер - счетчик, универсальный асинхронный приемопередатчик, схема прерываний. Особые режимы работы ОМЭВМ.
29. Система команд ОМЭВМ. Временная диаграмма работы. Методика построения контроллеров на основе ОМЭВМ и разработки прикладного программного обеспечения (ППО) на языке Ассемблер. Кросс-средства разработки ППО контроллеров. Методика отладки ППО.
30. Специализированные МП: арифметические сопроцессоры; МП с сокращенным набором команд (RISC МП); транспьютеры; цифровые процессоры обработки сигналов (ЦПОС). Области применения специализированных МП.
31. Архитектура арифметических сопроцессоров. Способы взаимодействия центрального и арифметического МП. Определение RISC МП и транспьютеров, особенности их архитектуры. Механизм перекрывающихся регистровых окон. Функционирование RISC МП. Система команд транспьютера. ЦПОС: определение, особенности архитектуры, базовые операции. ЦПОС с гарвардской архитектурой. Систолические матрицы. Мультимикропроцессорные системы: определение, классификация по Флину, основные конфигурации и области их применения.
32. Основные телекоммуникационные системы. Требования, предъявляемые к современным компьютерным сетям. Классификация компьютерных сетей по типу. Топология сети. Топологии типа «звезда», «кольцо», «шина». Методы доступа к среде передачи данных. Случайные методы. Управляемые методы.
33. Сетевая модель OSI. Задачи и функции по уровням модели. Физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представительный, прикладной уровни: функции, протоколы.
34. Понятие стека протоколов. Основные стеки. Соответствие протоколов модели OSI. Стек протоколов TCP/IP.
35. Состав линии связи. Характеристики лини связи. Искусственные среды передачи данных. Коаксиальный кабель. Витая пара. Оптоволоконный кабель. Радиоволноводы. Радиоволны. Инфракрасное излучение и видимый свет.
36. Простые сетевые соединительные устройства. Разъемы BNC. Разъемы RJ. Разъемы оптоволоконных кабелей. Коммутационные панели и пассивные концентраторы. Сложные сетевые соединительные устройства. Преобразователи и повторители. Активные и интеллектуальные концентраторы. Устройства сегментации и создания подсетей.
37. Методы обнаружения, коррекции ошибок в сетевых протоколах.
38. Спецификации Ethernet. Стандарт 10BaseT. Стандарт 10Base2. Стандарт 10Base5. Стандарт 10BaseFL. Стандарты Ethernet для скорости передачи 100 Мбит/с.
39. Методы коммутации в компьютерных сетях. Коммутация каналов. Коммутация пакетов. Коммутация сообщений.
40. Понятие и функции сетевого адаптера. Понятие, виды и функции модема. Понятие и функции маршрутизатора. Выбор кратчайших путей. Алгоритм Дейкстры. Выбор кратчайших путей. Матричный метод. Выбор кратчайших путей. Метод Флойда.
41. Устройства, предназначенные для межсетевого взаимодействия: брандмауэр, мост, шлюз, коммутатор. Internet, пример глобальной сети. Основные понятия. Службы Internet.
Литература.
1. Симонович . Базовый курс. СПб.: Питер. 2001.640с.
2. Хохлов теории информации. учеб. для вузов. М. : Академия. 20с
3. Информатика. под ред. Н.В. Макаровой. учебник. М.:Финансы и статистика. 20с
4. Теоретическая информатика. Введение в теорию автоматов, теорию вычислимости, теорию сложности, теорию алгоритмов, рандомизацию, теорию связи и криптографию. Учебное пособие. БХВ-Петербург. 2012.
5. Информатика. Фундаментальный курс. Том 1. Основы информационной и вычислительной техники. Учебное пособие. БХВ-Петербург. 2012.
6. Информатика. Теоретический курс и практические занятия. Внесерийные книги. БХВ-Петербург. 2012.
7. Информатика. под ред. Н.В. Макаровой. Учебник. М.:Финансы и статистика. 20с.
8. Могилев . Изд.2-е. учеб. пособие. М.:ACADEMA. 20с
9. Цифровая обработка сигналов: Справочник , , . - М.: Радио и связь, 1985.-312с.
10. Тутевич . - М.: Высшая школа, 1985, -423с.
11. Ильин и телеизмерение. - М.: Энергия, 1974, -409с.
12. Руководство по микроконтроллерам. В 2-х томах. учеб. пособие. Москва: Постмаркет. 2001.
13. и др. Современные микропроцессоры. учеб. пособие. М.:Нолидж. 2000.
14. Александров системы. учеб. пособие. СПб. : Политехника. 20с.
15. Хартов системы. учеб. пособие. М. : Академия. 20с.
16. Микропроцессор 80386 и его программирование: Пер. с англ. - М.: Мир, 19с.
17. , , Дмитриев основы информационной техники. - М.: Энергия, 1979,- 512с.
18. и др. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи. – М.: "Радио и связь", 1989. – 272 с.
19. Стандарты по локальным вычислительным сетям: Справочник / Под ред. – М.: "Радио и связь", 1990. – 304 с.
20. П, Системы передачи информации. – М.: " Связь ", 1971. – 324 с.
21. Солодов информации и ее применение к задачам автоматического управления и контроля - М.: Наука, 1977.
22. Программирование для Internet в среде Windows. - СПб.:Питер,1996.
23. Протоколы Internet. - СПб.:BHV,1998.
24. Novell Netware 4.1 в подлиннике. - СПб: BHV,1996.
25. и др. - UNIX: руководство системного администратора.- Киев: BHV,1997.
26. Дж. Оптимизация и поиск неисправностей в сетях. - Киев: Диалектика,1996.
27. Освой самостоятельно TCP/IP. - М.:Бином,1997.
28. и др. Сети Windows NT 4.0. - Киев:BHV,1997.
29. Персональные компьютеры в сетях TCP/IP. - Киев ЖBHV,1997.
2.4 Защита компьютерной информации.
1. Утечки информации: источники, правовые и технологические аспекты борьбы. Утилизация данных: проблемы повторного использования. Системы управления доступом в Интернет и контроля корпоративной электронной почты.
2. SELinux: реализация мандатного (принудительного) контроля доступа. Распределенные системы управления доступом LDAP и ActiveDirectory: описание и сравнение. Rootkits –примеры (для Windows, для *nix), методы и средства выявления и противодействия.
3. Применение технологий «honeypots» для обеспечения сетевой безопасности. Атаки межсайтового скриптинга (XSS-атаки): принципы атак, способы их обнаружения и противодействия. SQL-инъекции: принципы атак, способы их обнаружения и противодействия.
4. Проблемы противодействия фишингу и фармингу. P2P-приложения: тенденции развития и аспекты безопасности. Безопасность Web-браузеров. Безопасность беспроводных технологий.
5. Биометрические системы аутентификации: принципы, технологии и перспективы. Средства взлома парольных систем и противодействие им. Распределенные атаки отказ в обслуживании и противодействие им. СПАМ: способы распространения, принципы и средства противодействия. Методы и средства борьбы и противодействия внутренним нарушителям. Защита персональных данных, типовые решения.
6. «Электронное государство» - общее понятие, технологии, аспекты безопасности. Эволюция вредоносного ПО (malware) и средств борьбы с ним. Методы защиты от нелегального использования ПО (и др. IT-ресурсов).
7. Безопасность информационных систем построенных с использованием технологий виртуализации. Аспекты защиты информации в системах автоматизированного управления технологическими процессами.
8. Понятие политики безопасности. Управление рисками. Методы численного анализа рисков. Оценка и минимизация рисков. Применение межсетевых экранов, цели, перечень основных уязвимостей, перечень возможных рисков.
9. Основные угрозы Интернет. Модель нарушителя. Уязвимости технологии web 2.0. Основы безопасной работы в интернет, минимизация рисков web 2.0.
10. Методы поиска уязвимостей в информационных системах. Оценка возможности использования для проникновения. Методика обеспечения бесперебойной работы информационной системы. Принципы резервирования.
11. Управление программным обеспечением, как аспект обеспечения информационной безопасности. Структура, требования, задачи.
12. Защита персональных данных. Требования, технические решения. Обеспечение безопасности при облачных вычислениях. Проблемы безопасности в виртуальных средах. Виртуальные частные сети (VPN) – технологии и средства организации.
Литература.
1. Куприянов защиты информации. Учеб. пособие. М. : Академия. 20с.
2. Грибунин система защиты информации на предприятии. Учеб. пособие. М. : Академия. 20с.
3. 3.Клейменов информационной безопасности машиностроительных предприятий. Ч. 1. Учебник. Старый Оскол : ТНТ. 20с.
4. Клейменов информационной безопасности машиностроительных предприятий. Ч. 2. Учебник. Старый Оскол : ТНТ. 20с.
5. Ярочкин безопасность. Учебник. М.: Академич. проспект. Трикста. 2000.
6. Вакка Дж. Секреты безопасности в Internet. - Киев:Диалектика,1997.
2.5 Идентификация и диагностика систем. Моделирование систем. Системы реального времени. Информационное обеспечение систем управления.
1. Основные сведения об идентификации и моделировании. Модель. Типы моделей и их использование.
2. Задачи идентификации. Классификация идентификации. Критерий идентификации. Математический аппарат теории идентификации.
3. Основные подходы построения алгоритмов идентификации. Идентификация структуры модели. Метод упрощения моделей. Адекватность модели объекта.
4. Задачи диагностики. Два подмножества состояния объекта. Диагностические модели.
5. Аналитические и графо-аналитические модели непрерывных объектов. Модели дискретных объектов.
6. Предмет теории моделирования. Роль и место моделирования. Стадии разработки модели. Классификация моделей.
7. Математические схемы моделирования системы. Имитационное моделирование системы.
8. Понятие случайного процесса. Методы генерации случайных чисел. Метод Монте-Карло. Марковский случайный процесс
9. Поток событий. Уравнение Колмогорова для вероятности состояния.
10. Задачи теории массового обслуживания (СМО). Одноканальная СМО с отказами. N канальная СМО с отказами (задача Эрланга). 
Возможные постановки задач оптимизации в N-канальной СМО с отказами.
11. Операционные системы (ОС) общего назначения. Определение, классификация, эволюция ОС. ОС как система управления ресурсами.
12. Особенности алгоритмов управления ресурсами: поддержка многозадачности, многопользовательского режима, вытесняющая, не вытесняющая многозадачности, поддержка многопроцессорной обработки.
13. Особенности аппаратных платформ. Мобильные ОС. Особенности областей использования. Системы пакетной обработки информации. Системы разделения времени. Системы реального времени (РВ).
14. Особенности методов построения ОС. ОС с монолитным ядром и микроядерный подход к построению системы.
15. Понятие операционной системы реального времени (ОС РВ). Принципиальные отличия ОС РВ от ОС общего назначения. Системы жесткого и мягкого РВ. Свойства и параметры ОС РВ: системы исполнения, разработки; время реакции системы; время переключения контекста; размер системы; возможность исполнения системы из ПЗУ.
16. Механизмы РВ. Система приоритетов и алгоритмы диспетчеризации. Механизмы межзадачного взаимодействия. Средства работы с таймерами.
17. Классы ОС РВ. Исполнительные системы РВ. Ядра РВ. UNIX’ы РВ. Windows NT РВ.
18. Управление процессами в ОС РВ. Алгоритмы планирования процессов: алгоритмы, основанные на квантовании; алгоритмы, основанные на приоритетах. Вытесняющие, не вытесняющие алгоритмы планирования. Средства синхронизации и взаимодействия процессов. Критические секции. Блокирующие переменные, семафоры. Тупики. Нити.
19. Управление памятью в ОС РВ. Типы адресов. Методы распределения памяти без использования дискового пространства: фиксированными разделами; динамическими разделами; перемещающимися разделами. Методы распределения памяти с использованием дискового пространства: страничное распределение; сегментное распределение; странично - сегментное распределение. Свопинг. Принцип кэширования данных.
20. Управление вводом выводом. Физическая организация устройств ввода-вывода. Организация программного обеспечения ввода-вывода. Обработка прерываний. Драйверы устройств. Независимый от устройств слой ОС. Пользовательский слой ПО.
21. Операционная система РВ QNX. Архитектура ядра ОС РВ QNX. Системные процессы и процессы пользователя. Драйверы устройств.
22. Связь между процессами в ОС РВ QNX. ОС с передачей сообщений. ОС РВ QNX как сеть. Микроядро ОС РВ QNX. Синхронное и асинхронное взаимодействие. Связь между процессами посредством сообщений, Proxy, сигналов. Синхронизация процессов. Функции Send(), Receive(), Reply(). Связь между процессами в сети. Виртуальные процессы.
23. Планирование процессов в ОС РВ. Приоритеты процессов. Методы планирования: планирование по методу простой очереди; круговой метод; адаптивное планирование. Приоритет, управляемый клиентом. Задержки прерывания, планирования. Вложенные прерывания.
24. Интеллектуальные устройства и HART-протокол. Понятие интеллектуального устройства. Коммуникаторы. Цифровая связь. HART-протокол. Команды HART-протокола. Физические сигналы. Кодирование. Структура сообщений.
25. Организация устройств ввода/вывода СРВ. Принципы построения и технические средства ввода-вывода дискретных сигналов. Аналоговые, дискретные и цифровые сигналы. Виды дискретных и цифровых сигналов. Принципы построения и основные схемы ввода/вывода однобитовых и многобитовых дискретных сигналов.
26. Принципы построения и технические средства ввода-вывода аналоговых сигналов. Характеристики и особенности аналоговых сигналов. Дискретизация и квантование аналоговых сигналов. Погрешности, возникающие при дискретизации и квантовании. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП): назначение, классификация, характеристики и принципы построения. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП): назначение, классификация, характеристики и принципы построения.
27. Реляционные базы данных. Реляционные связи между таблицами баз данных. Стандарт и реализация языка SQL. Введение в технологию клиент-сервер. Преимущества языка SQL. Запись SQL-операторов.
28. Типы данных языка SQL, определенные стандартом. Символьные данные. Битовые данные. Точные числа. Округленные числа. Дата и время. Выражения. Переменные. Управляющие конструкции SQL. Таблица. Создание таблицы. Удаление таблицы.
29. Эффективное выполнение запросов для извлечения данных. Предложения SELECT, FROM, WHERE. Сравнение. Принадлежность множеству. Соответствие шаблону. Значение NULL. Предложение ORDER BY.
30. Вычисления и подведение итогов в запросах. Построение вычисляемых полей. Использование итоговых функций. Предложение GROUP BY. Предложение HAVING. Запросы модификации данных. Запрос добавления. Запрос удаления. Запрос обновления.
31. Проектирование реляционных баз данных на основе принципов нормализации: первые шаги нормализации. Общие сведения о проектировании информационных систем и баз данных. Принципы организации баз данных.
Литература.
1. Методы идентификации систем. – М.: Мир, 19с.
2. Современные методы идентификации. – М.: Мир. 19с.
3. Идентификация систем. Теория для пользователей. – М.: Наука, 19с.
4. , Гаскаров диагностика. – М.: ВШ, 1975.307с.
5. и др. Вопросы проектирования систем диагностирования. – Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 19с.
6. Гуляев диагностика управляющих систем. – Киев: Наук. думка, 1983. – 208 с.
7. , , Мешалкин статистика: Основы моделирования и первичная обработка данных. – М.: «Финансы и статистика», 1983. – 471с.
8. Бусленко сложных систем. – М.: Наука, 1988. – 399 с.
9. , Овчаров случайных процессов и ее инженерные приложения. – М.: Физматгиз. 1991. – 318 с.
10. Губарев модели / Новосиб. электротехн. ин-т. – Новосибирск, 1992. – Ч.1. – 198 с; Ч.2. – 188 с.
11. , Михайлов статистического моделирования. – М.: Наука, 1976. – 320 с.
12. Кругликов машинный эксперимент в приборостроении. – Л.: Машиностроение, 1985. – 238 с.
13. , Мальц моделирование систем массового обслуживания. – М., Советское радио. 1978. – 346 с.
14. Марков информационно-вычислительных процессов. – М.: Изд-во МГТУ им. , 1999. – 360 с.
15. Математическое моделирование: Методы, описания и исследования сложных систем / Под ред. . – М.: Наука, 1989. – 128 с.
16. Моделирование систем. Практикум: Учеб. пособие для вузов/, . –2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2003. – 295 с.
17. Рыжиков моделирование. Теория и технологии. – С-Пб.: КОРОНА, М.: Альтекс-А, 2004 г. – 298 с.
18. Соболь Монте-Карло. – М., Наука. 1978. – 278 с.
19. , Яковлев систем (3 изд.).– М.: Высшая школа, 2001.– 420с.
20. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения: Учеб. пособие для вузов/, . – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 432 с.
2.6 Технические средства автоматизации и управления. Автоматизированные информационно - управляющие системы.
1. Физические эффекты, применяемые в датчиках. Тепловые эффекты. Световые эффекты. Магнитные и звуковые эффекты.
2. Классификация электрических машин. Устройство электрических машин.
3. Трансформатор. Виды трансформаторов Основные элементы. Принцип действия. ЭДС обмоток. Системы уравнения. Схема замещения трансформатора Приведенный трансформатор. Системы уравнения приведенного трансформатора. Режимы работы.
4. Потери мощности и КПД. Энергетическая диаграмма. Классификация потерь.
5. Машины постоянного тока. Принцип действия. Устройство. Характеристики машин постоянного тока.
6. Синхронные машины. Принцип действия. Устройство. Характеристики синхронных машин.
7. Асинхронные машины. Принцип действия. Устройство. Характеристики асинхронных машин.
8. Обобщенная структурная схема систем управления. Классификация систем управления.
9. Классификация систем управления.
10. Система технологического процесса (АСУТП). Назначение, функции структура АСУТП.
11. Обеспечение АСУТП. Техническое, программное информационное обеспечение. Структура современной АСУТП. Основные элементы.
12. Автоматизация производства. Системы диспетчерского контроля и управления технологическими процессами (SCADA).
13. SCADA системы. Основные компоненты SCADA систем. Структурная схема. Сравнение SCADA и DCS систем.
14. MES. Назначение и особенности проектирования. Основные модули, информационное обеспечение, модель производства.
15. САПР. Определение, структура, построения САПР (подсистемы и компоненты).
16. Основные этапы проектирования САУ. Создание проекта печатной платы и методы ее изготовления.
17. Элементная база и этапы разработки цифровых САУ на программируемой логике с применением пакета MAX+plus II и VHDL.
18. Структура пакета National Instruments Circuit Design Suite. Назначение основных приложений. Этапы проектирования печатных плат.
19. Приложение National Instruments Multisim. Назначение, основные функции, порядок работы.
Литература.
1. , , . Автоматизация типовых технологических процессов и установок.- М.: Энергоатомиздат, 1988г.
2. . Проектирование автоматизированных систем управления технологическими процессами.- М.: Радио и связь, 1987г.
3. , . Автоматизированные системы управления технологическими процессами.- Л.: Политехника, 1991г.
4. , , и др. Справочник проектировщика АСУ ТП.- М.: Машиностроение, 1983г.
5. , , . Технические средства АСУ ТП.- М.: Высшая школа, 1989г.
6. Автоматизация типовых технологических процессов и установок: Учебник для вузов / , , -2-е изд. перераб. и доп. - М. :Энергоатомиздат, 19с.:ил;
7. , , Замчанов производственных процессов: Учебник для вузов / Под ред. М. : Высшая школа, 19с.;
8. , , Омельченко и автоматические системы управления технологическими процессами. М. : Машиностроение, 19с.;
9. Программное управление станками: Учебник для машиностроительных вузов / , , и др., Под ред. М.: Машиностроение, 19с.;
10. Журналы "Современные технологии автоматизации", г. г.
11. Журналы "Системы управления и приборы", г. г.
21. Каган вычислительные машины и системы. - М.: Энергоатомиздат, 19с.
22. Нешумова вычислительные машины и системы. - М.: Высшая школа, 19с.
23. Вычислительные машины, системы и сети: Учебник/, , и др.; Под ред. Проф. . - М.: Финансы и статистика, 1991.-400 с.: ил.
24. , Щарев вычислительной, микропроцессорной техники и программирования. - М.: Высшая школа, 19c.
25. , Сташин проектирования микропроцессорных устройств автоматики. - М.: Энергоатомиздат, 19с.
26. Курс цифровой электроники. Том 4. Микрокомпьютеры. - М.: Мир, 19с.
27. Микро - ЭВМ Под ред. А. Дирксена. - М.: Энергоиздат, 19с.
28. и др. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах/ , , . - М.: Энергоатомиздат, 19с.
