Проектування реконфігурованих комп'ютерних систем

Спеціальність: Комп'ютерні системи та мережі
Код дисципліни: 7.123.01.E.020
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Електронні обчислювальні машини
Лектор: доцент Бачинський Руслан Володимирович
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Мета вивчення дисципліни: Освоїти теоретичні основи побудови та проектування сучасних реконфігурованих обчислювальних засобів
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей: інтегральна компетентність: ІНТ - здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми під час професійної діяльності у галузі інформаційних технологій або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів комп’ютерної інженерії і характеризуються комплексністю та невизначеністю умов. загальні компетентності: ЗК3 - Здатність проводити дослідження на відповідному рівні. ЗК5 - здатність до застосування знань на практиці; ЗК6 - здатність здійснювати пошук та аналізувати інформацію з різних джерел; Спеціальні (фахові) компетентності: СК2 - здатність розробляти алгоритмічне та програмне забезпечення, компоненти рекнфігурованих комп’ютерних систем, кіберфізичних систем з використанням сучасних методів і мов можелювання апаратних засобів, а також засобів і систем автоматизації проектування. СК3 - здатність проектувати реконфігуровані комп’ютерні системи з урахуванням цілей, обмежень, технічних, економічних та правових аспектів. СК4 - здатність будувати та досліджувати моделі руконфігурованих комп’ютерних систем. СК5 - здатність будувати архітектуру та створювати системне і прикладне програмне забезпечення для реконфігурованих комп’ютерних систем. СК7 - здатність досліджувати, розробляти та обирати технології створення великих і надвеликих систем. СК9 - здатність представляти результати власних досліджень та/або розробок у вигляді презентацій, науково-технічних звітів, статей і доповідей на науково-технічних конференціях.
Результати навчання: РН1 - Застосовувати загальні підходи пізнання, методи математики, природничих та інженерних наук до розв’язання складних задач комп’ютерної інженерії. РН3 - Будувати та досліджувати моделі реконфігурованих комп’ютерних систем, оцінювати їх адекватність, визначати межі застосовності. РН7 - Вирішувати задачі аналізу та синтезу реконфігурованих комп’ютерних систем. РН11 - Приймати ефективні рішення з питань розроблення, впровадження та експлуатації реконфігурованих комп’ютерних систем, аналізувати альтернативи, оцінювати ризики та імовірні наслідки рішень. РН13 - Зрозуміло і недвозначно доносити власні знання, висновки та аргументацію з питань інформаційних технологій і дотичних міжгалузевих питань до фахівців і нефахівців, зокрема до осіб, які навчаються.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Архітектура комп`ютерів Комп’ютерна логіка Основи проектування цифрових засобів на ПЛІС
Короткий зміст навчальної програми: Проектування реконфігурованих комп'ютерних засобів починається з дослідження – дослідження того, що на даний час зробили в даному напряму інші розробники, що можна взяти з їхнього досвіду та результатів для використання у власному проекті. Після того, як в результаті дослідження знайдено найкращий аналог, починається власне проектування. Наступним кроком після проектування знову є дослідження, але тепер це дослідження власної розробки, її властивостей, її здатності задовільняти вимоги замовника – її якості. Розробка нової техніки вважається закінченою тільки коли ці дослідження дали позитивний результат. Дослідження грають також важливу роль при розробці реконфігурованих комп’ютерних систем. Про надзвичайну важливість досліджень говорить той факт, що витрати на їх проведення сягають 90 % витрат на весь процес створення нової техніки. Проведення і досліджень, і проектування спирається на чисельні стандарти, при їх проведенні використовуються напрацьовані роками стандартні методики, використовуються стандартне та нестандартне обладнання. Нестандартні програмні (тести) та апаратні засоби, доводиться створювати самим учасникам проекту, що також вимагає окремого знання та компетентностей. Даний курс як раз і призначений для ознайомлення студентів із згаданими стандартами, методиками, методами та обладнанням.
Опис: Вступ. Мета та задачі курсу. Основні поняття та термінологія. Реконфігуровані комп’ютерні системи, їхні характеристики, властивості та відмінності, організація їхнього проектування. Основні документи при проведенні проектування. Основні етапи життєвого циклу . Основні принципи досліджень, тестування, налагодження і контролю. Еталони. Класифікація і прояви насправностей цифрових пристроїв у складі реконфігурованих комп’ютерних систем. Рекомендована послідовність дослідження, тестування та діагностики цифрових пристроїв у складі реконфігурованих комп’ютерних систем. Особливості дослідження комбінаційних схем. Особливості дослідження схем з пам’яттю. Використання вбудованого контролю для дослідження реконфігурованих комп’ютерних систем. Структурні методи синтезу тестів реконфігуроаних комп’ютерних систем. Стандартне і нестандартне обладнання для дослідження комп’ютерних систем.Використання ПЛІС та ПЛМ для проектування реконфігурованих комп’ютерних систем.Поняття про ядра та генератори конфігурованих ядер для ПЛІС. Засоби проектування реконфігурованих комп’ютерних систем.
Методи та критерії оцінювання: Оцінювання здійснюється за результатами виконання лекційних та семестрового тесту у віртуальному навчальному середовищі університету, а також за результатами виконання лабораторних робіт.
Критерії оцінювання результатів навчання: Семестрова оцінка виставляється за умови виконання студентом навчального плану. Семестрова оцінка формується з результатів поточного контролю виконання лабораторних робіт і семестрового тестування. Результат семестрового тестування є добутком результату семестрового тесту у віртуальному навчальному середовищі та коефіцієнта лекційних тестів у віртуальному навчальному середовищі.
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: 1. E. A. Lee and S. A. Seshia. Introduction to Embedded Systems - A Cyber-Physical Systems Approach, Second Edition, MIT Press, - 2017. – 565 p. Melnyk A. O. Multilevel basic cyber physical system platform // Cyber physical systems: achievements and challenges. First scientific seminar materials (June 25-26 2015 Lviv). – 2015. – p. 5–15 Jay Lee, Behrad Bagheri, and Hung-An Kao. A cyber-physical systems architecture for industry 4.0-based manufacturing systems. Manufacturing Letters, 3:18–23, 2015. 2 A. Salo. Simulation of water purification machine for vending cyber physical systems. Technology audit and production reserves — № 2/2(40), 2018 – p. 16 – 21. Жабін В.І., Жуков І.А., Клименко І.А., Ткаченко В.В. Прикладна теорія цифрових автоматів: Навч. посібник. – К.: Книжкове видавництво НАУ, 2007. – 364 с.
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).

Проектування реконфігурованих комп'ютерних систем (курсова робота)

Спеціальність: Комп'ютерні системи та мережі
Код дисципліни: 7.123.01.E.021
Кількість кредитів: 2.00
Кафедра: Електронні обчислювальні машини
Лектор: доцент Бачинський Руслан Володимирович
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Мета вивчення дисципліни: Освоїти теоретичні основи побудови та проектування сучасних реконфігурованих обчислювальних засобів
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей: інтегральна компетентність: ІНТ - здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми під час професійної діяльності у галузі інформаційних технологій або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів комп’ютерної інженерії і характеризуються комплексністю та невизначеністю умов. загальні компетентності: ЗК3 - Здатність проводити дослідження на відповідному рівні. ЗК5 - здатність до застосування знань на практиці; ЗК6 - здатність здійснювати пошук та аналізувати інформацію з різних джерел; Спеціальні (фахові) компетентності: СК2 - здатність розробляти алгоритмічне та програмне забезпечення, компоненти рекнфігурованих комп’ютерних систем, кіберфізичних систем з використанням сучасних методів і мов можелювання апаратних засобів, а також засобів і систем автоматизації проектування. СК3 - здатність проектувати реконфігуровані комп’ютерні системи з урахуванням цілей, обмежень, технічних, економічних та правових аспектів. СК4 - здатність будувати та досліджувати моделі руконфігурованих комп’ютерних систем. СК5 - здатність будувати архітектуру та створювати системне і прикладне програмне забезпечення для реконфігурованих комп’ютерних систем. СК7 - здатність досліджувати, розробляти та обирати технології створення великих і надвеликих систем. СК9 - здатність представляти результати власних досліджень та/або розробок у вигляді презентацій, науково-технічних звітів, статей і доповідей на науково-технічних конференціях.
Результати навчання: РН1 - Застосовувати загальні підходи пізнання, методи математики, природничих та інженерних наук до розв’язання складних задач комп’ютерної інженерії. РН3 - Будувати та досліджувати моделі реконфігурованих комп’ютерних систем, оцінювати їх адекватність, визначати межі застосовності. РН7 - Вирішувати задачі аналізу та синтезу реконфігурованих комп’ютерних систем. РН11 - Приймати ефективні рішення з питань розроблення, впровадження та експлуатації реконфігурованих комп’ютерних систем, аналізувати альтернативи, оцінювати ризики та імовірні наслідки рішень. РН13 - Зрозуміло і недвозначно доносити власні знання, висновки та аргументацію з питань інформаційних технологій і дотичних міжгалузевих питань до фахівців і нефахівців, зокрема до осіб, які навчаються.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Архітектура комп`ютерів Комп’ютерна логіка Основи проектування цифрових засобів на ПЛІС
Короткий зміст навчальної програми: Проектування реконфігурованих комп'ютерних засобів починається з дослідження – дослідження того, що на даний час зробили в даному напряму інші розробники, що можна взяти з їхнього досвіду та результатів для використання у власному проекті. Після того, як в результаті дослідження знайдено найкращий аналог, починається власне проектування. Наступним кроком після проектування знову є дослідження, але тепер це дослідження власної розробки, її властивостей, її здатності задовільняти вимоги замовника – її якості. Розробка нової техніки вважається закінченою тільки коли ці дослідження дали позитивний результат. Дослідження грають також важливу роль при розробці реконфігурованих комп’ютерних систем. Про надзвичайну важливість досліджень говорить той факт, що витрати на їх проведення сягають 90 % витрат на весь процес створення нової техніки. Проведення і досліджень, і проектування спирається на чисельні стандарти, при їх проведенні використовуються напрацьовані роками стандартні методики, використовуються стандартне та нестандартне обладнання. Нестандартні програмні (тести) та апаратні засоби, доводиться створювати самим учасникам проекту, що також вимагає окремого знання та компетентностей. Даний курс як раз і призначений для ознайомлення студентів із згаданими стандартами, методиками, методами та обладнанням.
Опис: Вступ. Мета та задачі курсу. Основні поняття та термінологія. Реконфігуровані комп’ютерні системи, їхні характеристики, властивості та відмінності, організація їхнього проектування. Основні документи при проведенні проектування. Основні етапи життєвого циклу . Основні принципи досліджень, тестування, налагодження і контролю. Еталони. Класифікація і прояви насправностей цифрових пристроїв у складі реконфігурованих комп’ютерних систем. Рекомендована послідовність дослідження, тестування та діагностики цифрових пристроїв у складі реконфігурованих комп’ютерних систем. Особливості дослідження комбінаційних схем. Особливості дослідження схем з пам’яттю. Використання вбудованого контролю для дослідження реконфігурованих комп’ютерних систем. Структурні методи синтезу тестів реконфігуроаних комп’ютерних систем. Стандартне і нестандартне обладнання для дослідження комп’ютерних систем.Використання ПЛІС та ПЛМ для проектування реконфігурованих комп’ютерних систем.Поняття про ядра та генератори конфігурованих ядер для ПЛІС. Засоби проектування реконфігурованих комп’ютерних систем.
Методи та критерії оцінювання: Оцінювання здійснюється за результатами виконання курсового проекту, його оформлення та захисту.
Критерії оцінювання результатів навчання: Семестрова оцінка виставляється за умови виконання студентом навчального плану. Семестрова оцінка формується з результатів виконання курсового проекту, його оформлення та захисту.
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: 1. E. A. Lee and S. A. Seshia. Introduction to Embedded Systems - A Cyber-Physical Systems Approach, Second Edition, MIT Press, - 2017. – 565 p. Melnyk A. O. Multilevel basic cyber physical system platform // Cyber physical systems: achievements and challenges. First scientific seminar materials (June 25-26 2015 Lviv). – 2015. – p. 5–15 Jay Lee, Behrad Bagheri, and Hung-An Kao. A cyber-physical systems architecture for industry 4.0-based manufacturing systems. Manufacturing Letters, 3:18–23, 2015. 2 A. Salo. Simulation of water purification machine for vending cyber physical systems. Technology audit and production reserves — № 2/2(40), 2018 – p. 16 – 21. Жабін В.І., Жуков І.А., Клименко І.А., Ткаченко В.В. Прикладна теорія цифрових автоматів: Навч. посібник. – К.: Книжкове видавництво НАУ, 2007. – 364 с.
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).