Проблемно-орієнтовані та вбудовані системи
Спеціальність: Інформаційні управляючі системи та технології
Код дисципліни: 7.122.01.O.003
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Автоматизовані системи управління
Лектор: д.т.н., проф. Цмоць Іван Григорович
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Внаслідок вивчення навчальної дисципліни студент повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання (необхідно сформулювати 6 - 8 результатів навчання):
1. Володіння достатніми знаннями в галузі високопродуктивних проблемно-орієнтованих і вбудованих комп’ютерних систем реального часу, що дасть можливість критично аналізувати ситуацію з апаратними комп’ютерними засобами в інформаційно-управляючих системах та технологіях та визначати ключові тенденції їх вдосконалення та розвитку;
2. Знання базових архітектур і розуміння принципів розробки високопродуктивних проблемно-орієнтованих і вбудованих комп’ютерних систем реального часу.
3. Теоретичні та практичні знання з розроблення та використання апаратних комп’ютерних засобів інформаційно-управляючих систем та технологій на рівні новітніх досягнень, які є основою для оригінального мислення та інноваційної діяльності, зокрема в контексті дослідницької роботи.
4. Отримання знань, що забезпечать здатність аналізувати та критично осмислювати проблеми та задачі при розробленні високопродуктивних проблемно-орієнтованих і вбудованих комп’ютерних систем реального часу.
5. Професійно-профільні знання для формулювання вимог та розроблення проблемно-орієнтованих та вбудованих комп’ютерних систем, оцінки їх параметрів та надійності.
6. Знання та навики використання системної інтеграції при проектуванні проблемно-орієнтованих та вбудованих комп’ютерних систем реального часу.
7. Забезпечувати розроблення високопродуктивних проблемно-орієнтованих і вбудованих комп’ютерних систем реального часу на основі інтегрованого підходу, який охоплює сучасну елементну базу, інструментальні засоби розроблення, базові архітектури, алгоритми паралельних обчислень та НВІС-технологію.
Результати навчання: - знати базові архітектури, сучасну елементну базу, методи проектування та дослідження характеристик високопродуктивних проблемно-орієнтованих і вбудованих комп’ютерних систем реального часу;
- уміти відображати алгоритми у вигляді узгоджених потокових графів, розробляти спеціалізовані апаратні засоби комп’ютерних систем реального часу.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: - перереквізити:
Cхемотехніка та архітектура комп’ютерів;
Сенсори та інтерфейси систем управління ;
- кореквізити :
Інтегровані ієрархічні системи управління;
Системи технічного зору
Короткий зміст навчальної програми: У дисципліні викладається класифікація та базові компоненти комп’ютерних систем, розглядається базові структури, сучасна елементна база та архітектурні особливості проблемно-орієнтованих і вбудованих систем. Вивчаються методи узгоджено-паралельного відображення алгоритмів, синтезу спеціалізованих компонентів систем реального часу, проектування та оцінювання основних параметрів комп’ютерних систем.
Опис: 1. Вступ. Системи обробки даних і їх види. Класифікація комп’ютерних систем за призначенням і способом організації обчислюваного процесу
2. Способи проблемної орієнтації комп’ютерних систем. Обчислювальні комплекси і особливості їх архітектури
3. Вбудовані комп’ютерні системи та їх характеристики
4. Архітектура вбудованих систем управління та їх компоненти
5. Класифікація архітектур комп’ютерних систем. Класифікація М. Флінна. Класифікація Фенга. Класифікація комп’ютерних систем з паралельною обробкою даних. Класифікація Хокні. Класифікація Хендлера.
6. Векторні і векторно–конвеєрні комп'ютерні системи. Матричні комп'ютерні системи. Асоціативні обчислювальні системи. Обчислювальні системи з систолічною структурою. Хвильові процесори.
7. RISC – архітектура. Обчислювальні системи з командними словами надвеликої довжини (VLIW). Потокові обчислювальні системи.
8. Асиметричні мультипроцесорні системи. Симетричні мультипроцесорні системи. Обчислювальні системи на базі трансп’ютерів.
9. Нанокомп'ютер. Квантові комп'ютери. Кріогенний комп'ютер. Молекулярні комп'ютери.
10. Напрямки розвитку проблемно-орієнтованих та вбудованих комп’ютерних систем. Просторове і часове розпаралелювання оброки даних.
11. Вимоги паралельних алгоритмів орієнтованих на апаратну реалізацію. Форми відображення алгоритмів.
12. Розробка узгоджених потокових графів алгоритмів для синтезу апаратних засобів реального часу.
13. Задачі і основні принцип проектування спеціалізованих апаратних засобів проблемно-орієнтованих та вбудованих комп’ютерних систем. Компонентно ієрархічний підхід до розробки проблемно-орієнтованих та вбудованих комп’ютерних систем. Базові структури спеціалізованих комп’ютерних систем реального часу
14. Принципи побудови та базові структури пам’яті спеціалізованих комп’ютерних систем реального часу.
15. Дослідження і оцінка основних параметрів проблемно-орієнтованих та вбудованих комп’ютерних систем. Показники ефективності Оцінка витрат обладнання. Аналіз продуктивності. Ефективність використання обладнання. Вибір елементної бази для синтезу проблемно-орієнтованих та вбудованих комп’ютерних систем
Методи та критерії оцінювання: Екзамен, поточний контроль, реферати та презентації
Критерії оцінювання результатів навчання: - поточний контроль (40%): презентації, реферати, усне опитування, контрольна робота;
- підсумковий контроль (60%): екзамен - письмово-усна форма.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: - Сліпченко М.І., Руденко О.Г., Сотников О.М., та ні. Проблемно-орієнтовані і спеціалізовані обчислювальні засоби високої продуктивності: створення та застосування /За заг. ред. М.Ф. Бондаренка. – Харків: ХНУРЕ 2011. – 492 с.
- R. de Clercq and I. Verbauwhede. A survey of hardwarebased control flow integrity (CFI). 2017. URL: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1706/1706.07257.pdf
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).