А. Н. Туполева утверждаю: Проректор по учебной и методической работе И. К. Насыров 2007 г. Программа дисциплины

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТим. А.Н. ТУПОЛЕВАУТВЕРЖДАЮ:Проректор по учебной и методической работе _________________ И.К. Насыров«_____» _______________ 2007 г.ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ СД.02 "СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ" Рекомендуется УМЦ КГТУ им. А.Н. Туполева для направлениянаправление: 654700 (230200)* «Информационные системы»форма обучения: очная*) коды направлений и специальностей указаны по Общероссийскому классификатору специальностей по образованию (ОК 009-2003)Цели и задачи дисциплины.^ Цель преподавания дисциплины: Освоение методологии и теоретических основ определения информационных характеристик систем реального времени, изучение их организационной, функциональной и физической структуры. Рассмотрение возможностей и путей использования информационных технологий при анализе, синтезе и проектировании систем реального времени.1.2.Задачи изучения дисциплины: Задачей курса является получение знаний в области сбора, первичной обработки данных и управления в информационных системах реального времени. Изучение аппаратных и программных подсистем многозадачного режима, прерываний и переключения задач. Проведение сравнительного анализа и изучение характеристик операционных систем реального времени и ОС общего назначения, алгоритмических языков разработки для СРВ. Изучение высокоинтегрированных реализаций вычислительных средств, использующихся в СРВ, и средств их автоматизированного проектирования. Изучение характеристик звеньев информационно-измерительных систем алгоритмов фильтрации, сглаживания сигналов, сжатия измерительной информации. 1.3. Перечень курсов, усвоение которых необходимо для усвоения дисциплины:Высшая математика, вычислительная математика, физика, информатика, электротехника и электроника, операционные системы, методы оптимизации, основы теории управления.1.4. Перечень дисциплин, в которых могут быть использованы знания, умения и навыки, полученные при изучении данной дисциплины:Программирование мобильных приложений, человеко-машинное взаимодействие, периферийные устройства, компьютерная геометрия и графика.. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.В результате изучения дисциплины студенты должны:- знать:особенности архитектуры и классификация систем реального времени;интерфейсы аппаратной среды;агрегатные элементы систем реального времени, средства взаимодействия с объектом;программные интерфейсы, операционные среды систем реального времени; - структуры пользовательского интерфейса;методы и технологии проектирования систем реального времени. -уметь: - осуществлять расчет параметров объектов информационной техники, предназначенной для реализации системы реального времени;выбирать необходимое оборудование; проводить анализ проектных решений систем реального времени.-иметь опыт: работы с конкретными программными продуктами средств автоматизированного проектирования систем реального времени - TRACE MODE; - проектирования и расчета информационных и нагрузочных характеристик системы реального времени.-иметь представление:о особенностях использования операционных сред реального времени: QNX, OS – 9, Windows CE и т.д.; - о основных принципах построения языков программирования Modula и Ada; - о средствах автоматизированного проектирования систем реального времени SCADA системами: GENIE, GENESIS, TRACE MODE и др.;о тенденциях и перспективах развития современных средств построения систем реального времени.^ Объем дисциплины и виды учебной работы Виды учебной работы Очное Всего Семестр 7 ^ Общая трудоемкость дисциплины 136 136 Аудиторные занятия (всего) 68 68 Лекции 34 34 Практические занятия (ПЗ) 17 17 Семинары (С) 0 0 Лабораторные работы (ЛР) 17 17 Другие виды аудиторных занятий 0 0 ^ Самостоятельная работа (всего) 68 68 Курсовая работа 36 36 ^ Расчетно-графические работы 0 0 Контрольная работа 0 0 Другие виды самостоятельной работы 26 26 Вид итогового контроля Экзамен ^ Содержание дисциплины.Тематический план *): № пп Наименование тем Очное ЛК ЛБ ПЗ 1 ^ Вводная лекция 2 2 Техника датчиков первичной информации 4 3 ^ Структурные схемы систем реального времени. 4 2 4 Информационный расчет измерительной системы 2 5 4 5 Функциональные звенья системы сбора и первичной обработки информации 6 4 4 6 ^ Выбор схем и расчет параметров звеньев информационно-измерительной системы 4 4 2 7 ^ Структура программных средств систем реального времени 6 2 8 Сжатие измерительной информации. 2 4 9 Микропроцессорные средства сбора и первичной обработки информации и средства автоматизированного проектирования СРВ. 4 3 10 Всего 34 17 17 *) Используемые сокращения: ЛК – лекции, ЛБ – лабораторные работы, ПЗ – практические занятия.Содержание тем 1. Вводная лекция (очное: 2/0.5) Цель и задачи дисциплины. Обзор литературы. Особенности систем реального времени.^ 2. Техника датчиков первичной информации (очное: 4/3) Преобразования энергии, используемые в датчиках. Датчики температуры, освещенности и перемещений.Структурные схемы систем реального времени (очное: 3/3) 3.1 Схемы устройств сбора данных (УСД). Аппаратурная среда. Устройство связи с объектом. 3.2. Схемы восстановления аналоговых сигналов. ^ 4. Информационный расчет измерительной системы (очное: 2/2) Выбор частоты опроса датчика в измерительном канале. Оценка относительной погрешности дискретизации. ^ 5. Функциональные звенья системы сбора и первичной обработки информации (очное: 6/5) 5.1 Измерительный мост. Согласующее устройство. Схема нормализации. Характеристики измерительного усилителя. Аналоговый мультиплексор. Устройство выборки-хранения. Цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи. 5.2 Выбор механизмов синхронизации и взаимодействия процессов и построение циклограмм опроса системы сбора и первичной обработки измерительной информации. Методы и средства обработки асинхронных событий.^ 6. Выбор схем и расчет параметров звеньев информационно-измерительной системы (очное: 4/2.5) Выбор масштаба, калибровка звеньев УСД. 7. Структура программных средств систем реального времени (очное: 6/6) 7.1. Операционные системы реального времени. Концепция процесса. Ядро реального времени. 7.2. Алгоритмические языки разработки для СРВ. Модула, Ада, CASE-средства. 7.3. Взаимосвязь структуры аппаратных и программных средств в СРВ. Аппаратно-программные каналы СРВ.^ 8. Сжатие измерительной информации (очное: 2/4) Математические аспекты сжатия информации. Апертурные алгоритмы сжатия данных. Сглаживание сигналов.^ 9. Микропроцессорные средства сбора и первичной обработки информации и средства автоматизированного проектирования СРВ (очное: 4/4) 9.1 Характеристика и признаки классификации средств сбора и первичной обработки информации. Примеры реализации интегральных микропроцессорных средств в СРВ. 9.2 Топологический расчет системы сбора и первичной обработки измерительной информации. 9.3 Средства автоматизированного проектирования СРВ - SCADA системы. Перспективы развития СРВ.Лабораторный практикум №п/п Номер темы дисцип-лины Наименование лабораторных работ Очное 1 2,3,4 5 Выбор параметров преобразования аналоговых сигналов в устройствах сбора данных 2 5,6 4 Методы и характеристики цифроаналогового и аналого-цифрового преобразования сигналов 3 7,8 4 Методы первичной обработки аналоговых сигналов 4 8 4 Сжатие измерительной информации ^ Курсовой проект (работа) и его содержание Выполняется студентами по индивидуальному заданию на тему:« Оптимизация характеристик средств сбора и первичной обработки измерительной информации», в котором студенты выполняют информационный, нагрузочный и топологический расчеты и проектирование системы реального времени для АСНИ ГТД (газотурбинного двигателя) в соответствии с методическим руководством. Методическое руководство для выполнения курсовой работы по дисциплине «Системы реального времени»: АСНИО «Оптимизация характеристик средств сбора и первичной обработки измерительной информации». Автор Валов О.П., 86 страниц, рукоп.^ 4.5. Контрольная работа Задания контрольной работы предусматривают решение задач по тематике самостоятельной работы студентов.Самостоятельная работа Заключаются в подготовке лекционного материала, решения практических задач, подготовке к лабораторным работам, а также выполнения курсовой работы. 4.6.1. Работа студента самостоятельное изучение дисциплины (вопросы для самостоятельного изучения);решение комплексных задач по различным разделам курса;проведение консультаций, рекомендация литературы.4.6.2.Работа преподавателя по организации СРСразработка комплекса вопросов для самопроверки знаний и задач по закреплению и проверке знаний по различным разделам дисциплины;проведение консультаций, составление экзаменационных билетов, рекомендация литературы.4.6.3.Виды контроля результатовПроведение коллоквиумов и контрольных работ разделам курса и решению комплексных задач;предоставление отчета преподавателю по всем вопросам, вынесенным на самостоятельное изучение.^ 5. Учебно-методическое обеспечение дисциплины5.1 Рекомендуемая литератураа) основная литератураО.П.Валов. Автоматизация сбора и первичной обработки информации Уч. Пособие по дисциплине «Системы реального времени» для студентов спец. 2202.РИО. КГТУ.2006.б) дополнительная литератураО.Н.Новоселов, А.Ф.Фомин Основы теории и расчета информационно- измерительных систем. М.: Машиностроение, 1991.А.Н.Дядюнов, Ю.А. Онищенко, А.И. Серин. Адаптивные системы сбора и передачи информации. М.: Машиностроение, 1988. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC.Под редакцией У.Томпкинса и Дж. Уэбстера. М.:Мир, 1992. 5. Янг С. « Алгоритмические языки реального времени: конструирование и разработка», М.:Мир, Казань, 1995 г., 6. Новоженов Ю.В. «Объектно-ориентированные технологии разработки сложных программных систем». М., 1996. 7. Микропроцессоры-2. Средства сопряжения, контролирующие и информационно-управляющие системы / Под ред.Л.Н. Преснухина М.: Высш. школа, 1986. 8. Фритч В. Применение микропроцессоров в системах управления. М.: Мир, 1984. 9. Медведев В.И. «.NET компонентно – ориентированное программирование» Мастер Лайн, Казань, 2007г.^ 5.2 Средства обеспечения освоения дисциплиныПрограммное обеспечение для выполнения лабораторных работ и самостоятельной работы студентов: Windows 98 и более поздних версий. АСНИО «Методы и средства обработки аналоговых сигналов».^ 6. Материально-техническое обеспечение дисциплины Для проведения лабораторных работ и организации самостоятельной работы студентов необходимо иметь учебный класс оснащенный локальной вычислительной сетью с рабочими станциями :IBM PC:, процессором Pentium  II и выше, 128 Mбайт ОЗУ, SVGA, видеокарта 800*600, 65536 цветов, 16-битная звуковая карта, наушники (16 комплектов) и динамик (2 вт), MS Windows совместимая мышь, CD-ROM.Программу составил:Валов О.П., доцент каф. АСОИУ КГТУ им. А.Н. Туполева_____________________ Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры АСОИУ«____» ______________2007г., протокол № 8.Зав. кафедрой Л.М. Шарнин д.т.н., профессорПредседатель Учебно-методической В.А. Суздальцев комиссии факультета, доцент Декан факультета Л.Ю. Емалетдинова д.т.н., профессор ^ Приложение к программе дисциплины «Системы реального времени»Распределение и содержание заданий на самостоятельную работу студента по дисциплине «Системы реального времени»(очная форма обучения). №№п/п Курс, семестр Наименование учебной работы Раздел, тема Объем СРС (в часах) Форма изучения Информационно-методическое обеспечение Форма контроля выполнения СРС Балы в БРС 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ^ Базовая СРС 1 4 к., 7 сем Проработка теоретиче­ского материала Тема 1 0..5 Проработка учеб­ного материала. Электронные конспект лек­ций и пособие по практике, курсовой работе взять на кафедре. Тесты. Вопросы на экзамене. 5 2 4 к., 7 сем Проработка теоретиче­ского материала . Тема 2 3 Проработка учеб­ного материала. Выполнение до­машних заданий. Подготовка к ла­бораторным рабо­там. Подготовка к атте­стации. Электронные конспект лек­ций и пособие по практике. ОЛ[1, с. 12-33],ДЛ[4,7,.8], Тесты. Вопросы на экзамене. Отчеты по лабораторным работам. 10 3 4 к., 7 сем Проработка теоретиче­ского материала и подго­товка к практическим занятиям Тема 3 3 Проработка учеб­ного материала. Выполнение до­машних заданий. Подготовка к ла­бораторным рабо­там. Подготовка к атте­стации. Электронные конспект лек­ций и пособие по практике.. ОЛ[1, с. 34-45],ДЛ[3,4, 7], Тесты. Вопросы на экземене. Отчеты по лабораторным работам. 10 4 4 к., 7 сем Проработка теоретиче­ского материала и подго­товка к практическим занятиям Тема 4 2 Проработка учеб­ного материала. Выполнение до­машних заданий. Подготовка к ла­бораторным рабо­там. Подготовка к атте­стации. Электронные конспект лек­ций и пособие по практике.. ОЛ[1, с. 108-117],ДЛ[1,2], Тесты. Вопросы на экзамене. Отчеты по лабораторным работам. 10 №№п/п Курс, семестр Наименование учебной работы Раздел, тема Объем СРС (в часах) Форма изучения Информационно-методическое обеспечение Форма контроля выполнения СРС Балы в БРС 5 4 к., 7 сем Проработка теоретиче­ского материала и подго­товка к практическим занятиям Тема 5 5 Проработка учеб­ного материала. Выполнение до­машних заданий. Подготовка к ла­бораторным рабо­там. Подготовка к атте­стации. Электронные конспект лек­ций и пособие по практике. ОЛ[2, с.46-76],ДЛ[3,4,7,8], Тесты. Вопросы на экзамене. Отчеты по лабораторным работам. 10 6 4 к., 7 сем Проработка теоретиче­ского материала и подго­товка к практическим занятиям Тема 6 2,5 Проработка учеб­ного материала. Выполнение до­машних заданий. Подготовка к ла­бораторным рабо­там. Подготовка к атте­стации. Электронные конспект лек­ций и пособие по практике. ОЛ[2, с.76-96],ДЛ[4,7,8], Тесты. Вопросы на экзамене. Отчеты по лабораторным работам. 15 7 4 к., 7 сем Проработка теоретиче­ского материала и подго­товка к практическим занятиям Тема 7 6 Проработка учеб­ного материала. Выполнение до­машних заданий. Подготовка к ла­бораторным рабо­там. Подготовка к атте­стации. Электронные конспект лек­ций и пособие по практике. ОЛ[1, с.96-103],ДЛ[5,6,9], Тесты. Вопросы на экзамене. Отчеты по лабораторным работам. 20 8 4 к., 7 сем Проработка теоретиче­ского материала Тема 8 4 Повторение учеб­ного материала. Электронный конспект лек­ций. Учебники из списка литера­туры.ОЛ[1, с. 122-143],ДЛ[2,3] Собеседование 10 9 4 к., 7 сем Проработка теоретиче­ского материала и подго­товка к практическим занятиям Подготовка к экзамену. Тема 9 4 Повторение учеб­ного материала. Электронные конспект лек­ций и пособие по практике. ОЛ[1, с. 144-171],ДЛ[ 7, 8], Собеседование 10 ^ Итого по базовой СРС 26 100 Дополнительная СРС 10 4 к., 7 сем Курсовая работа Темы 2 - 9 36 Изучение методи­ческих материа­лов. Выполнение расчетно-графиче­ской части. Оформление за­писки. Методические указания по выполнению курсовой работы. Защита КР(преподаватель) Отдельная оценка 11 4 к., 7 сем Экзамен Темы 1 - 9 26 Повторение учебн. материала. Осв-е межмод. связей Электронный конспект лекций. ОЛ[1. стр.1-171]Интернет-ресурсы. Письменная и устная. Итого подополнительной СРС 54 Всего СРС 68 ОЛ – основная литература, учебник ОЛ[1]- Валов О.П. «Автоматизация сбора и первичной обработки информации» Уч. Пособие по дисциплине «Системы реального времени» для студентов спец. 2202.РИО. КГТУ.2006.ДЛ – дополнительная литература.