Кіберфізичні системи
Спеціальність: Комп'ютерна інженерія
Код дисципліни: 8.123.00.M.013
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Електронні обчислювальні машини
Лектор: д.т.н., проф. Глухов В. С.
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у аспірантів програмних компетентностей:
Інтегральна компетентність (ІНТ) Здатність розв’язувати комплексні проблеми в галузі інформаційних технологій, комп’ютерної інженерії та комп’ютерних технологій, продукувати інноваційні наукові ідеї, оволодівати методологією наукової та педагогічної діяльності, вирішувати комплексні проблеми в процесі інноваційно-дослідницької та професійної діяльності, проводити оригінальні наукові дослідження у професійній сфері на міжнародному та національному рівні.
Спеціальні (фахові) компетентності (СК) 1) Знання про сучасні тенденції розвитку й найбільш важливі нові наукові досягнення в галузі інформаційних технологій, комп’ютерної інженерії та комп’ютерних технологій.
2) Знання та розуміння сучасних наукових теорій й методів, та вміння їх ефективно застосовувати для аналізу та синтезу комп’ютерних систем та мереж різноманітного призначення.
Результати навчання: The study of the academic discipline involves the formation and development of program competencies in graduate students:
Integral competence (INT) The ability to solve complex problems in the field of information technology, computer engineering and computer technology, to produce innovative scientific ideas, to master the methodology of scientific and pedagogical activity, to solve complex problems in the process of innovative research and professional activity, to conduct original scientific research in the professional field at the international and national level.
Special (professional) competences (SK) 1) Knowledge of modern development trends and the most important new scientific achievements in the field of information technologies, computer engineering and computer technologies.
2) Knowledge and understanding of modern scientific theories and methods, and the ability to effectively apply them to the analysis and synthesis of computer systems and networks of various purposes.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Супутні:
Аналітичні та чисельні методи досліджень;
Методи досліджень в комп'ютерній інженерії;
Інтернет речей;
Квантова інформація та квантові комп’ютери;
Алгебраїчні структури в захисті інформації;
Сучасні технології в електроніці;
Проектування, аналіз та синтез паралельних алгоритмів;
Віртуальні засоби вимірювання;
Штучний інтелект у кіберфізичних системах;
Опрацювання результатів наукових досліджень;
Математичне і комп'ютерне моделювання в наукових дослідженнях.
Короткий зміст навчальної програми: Лекційний матеріал дисципліни «Технології відлагодження, діагностики та тестування кіберфізичних систем» орієнтований на отримання аспірантами систематизованих знань про особливості дослідження, тестування, відлагодження та діагностики засобів кіберфізичних систем, оволодіння методикою дослідження, тестування, відлагодження та діагностики цих засобів. Значну уваги приділено документуванню результатів досліджень у вигляді статей до наукових журналів, доповідей на науково-технічних конференціях та семінарах, особливо іноземною мовою.
Оцінювання результатів навчання здійснюється за результатами публікацій та лекційних та семестрового тестів.
Опис: Вступ. Мета та задачі курсу. Огляд кіберфізичних систем. Класифікація кіберфізичних систем Характеристики кіберфізичних систем Технології кіберфізичних систем Технології проектування кіберфізичних систем Рівні вбудованості Конструктиви кіберфізичних систем Вбудовані комп’ютери Вбудовані комірки – конструктив Arduino Вбудовані комірки – конструктиви VME, VXi , PCI, PXI, PC/104 Вбудовані мікроконтролери Ядра для замовлених та напівзамовлених мікросхем Програмування кіберфізичних систем Вбудовані операційні системи Операційні системи реального часу Комплексування кіберфізичних засобів. Вбудовані засоби тестування, відлагодження, діагностики. Підсумкове заняття.
Методи та критерії оцінювання: Екзамен
Критерії оцінювання результатів навчання: Оцінювання результатів навчання здійснюється за результатами публікацій та лекційних та семестрового тестів.
Оцінка визначається як добуток коефіцієнта лекційних тестів на результати проходження семестрового тесту за умови наявності публікації за темою дисертації з прив'язкою до тематики дисципліни.
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: 7.1 Література до теоретичного курсу (основна)
1. Mark Siegesmund. Embedded C Programming Techniques and Applications of C and PIC MCUS. Elsevier Science & Technology. Pages: 424. 2014
2. Tammy Noergaard. Embedded Systems Architecture. A Comprehensive Guide for Engineers and Programmers. 2nd Edition. Pages: 672. Elsevier Science & Technology. 2013.
3. Marilyn Wolf. High-Performance Embedded Computing. Applications in Cyber-Physical Systems and Mobile Computing. 2nd Edition. Pages: 506. Elsevier Science & Technology. 2014.
4. Hubert Kaeslin. Top-Down Digital VLSI Design. From Architectures to Gate-Level Circuits and FPGAs. Pages: 598. Elsevier Science & Technology. 2014.
5. Ronald Sass, Andrew Schmidt. Embedded Systems Design with Platform FPGAs. Principles and Practices. Pages: 408. Elsevier Science & Technology. 2010.
6. Peter Barry. Patrick Crowley. Modern Embedded Computing. Designing Connected, Pervasive, Media-Rich Systems. Pages: 552. Elsevier Science & Technology. 2012.
7. Xiaocong Fan. Real-Time Embedded Systems. Design Principles and Engineering Practices. Pages: 686. Elsevier Science & Technology. 2015.
8. Peter Wilson. Design Recipes for FPGAs. Using Verilog and VHDL. 2nd Edition. Pages: 392. Elsevier Science & Technology. 2015.
9. Frank Vahid and Tony Givargis. Embedded System Design: A Unified Hardware/Software Approach. Department of Computer Science and Engineering University of California, Riverside, CA 92521. vahid@cs.ucr.edu http://www.cs.ucr.edu/~vahid Draft version, Fall 1999
10. By John Catsoulis. Designing Embedded Hardware. Publisher: O'Reilly. Pub Date: May 2005. ISBN: 0-596-00755-8
11. Уилмсхерст Т. Разработка встроенных систем с помощью микроконтроллеров PIC: принципы и практические примеры: пер. с англ. + CD. МК-Пресс. 2008
12. Мельник А.О. Архітектура комп’ютера. Підручник. – Луцьк: Волинська обласна друкарня, 2008. – 470 с.
13. КНД50-009. Методичні вказівки “Типова побудова технічних умов”.
14. В.М.Локазюк, Ю.Г.Савченко. Надійність, контроль, діагностика і модернізація ПК. Посібник. За реадкцією д.т.р., проф. В.М.Локазюка. Київ. Видавничий центр “Академія”, 2004.
15. В.М.Локазюк, О.В.Поморова, А.О.Домінов. Інтелектуальне діагностування мікропроцесорних пристроїв та систем. м. Хмельницький, 2001.
7.2 Рекомендована література
16. Бобало Ю.Я., Луцик Я.Т., Стадник Б.І., Шишкіна І.О. Методичні рекомендації для здобувачів наукового ступеня. «Послдідовність проходження документів зі захисту дисертацій у спеціалізованих вчених радах Національного університету «Львівська політехніка»». Національний університет «Львівська політехніка». Львів - 2019.
17. Мельник А.О. Архітектура комп’ютера. Підручник. – Луцьк: Волинська обласна друкарня, 2008. – 470 с.
18. Николайчук Я.М., Возна Н.Я., Пітух І.Р. Проектування спеціалізованих комп'ютерних систем. Тернопіль: ТзОВ "Терно-граф", 2010. - 394 с.
19. Клайв Максфилд. Проектирование на ПЛИС. Курс молодого бойца / Пер. с англ. М.: Издательский дом «Додека-ХХІ». 407 с.
20. Сергиенко А.М, VHDL для проектирования вычислительних устройств. – Киев, ЧП “Корнейчук”, ООО “ТИД “ДС”, 2003, 208 с.
21. Зотов В.Ю. Проектирование цифровых устройств на основе ПЛИС фирмы XILINX в САПР WebPack ISE. – М.: Горячая линия – Телеком. 2003. 624 с.
22. Зотов В.Ю. Проектирование встраиваемых микропроцессорных систем на основе ПЛИС фирмы XILINX. – М.: Горячая линия – Телеком. 2006. 520 с.
23. David A. Patterson, John L. Hennessy. Computer Organization and Design. THE HARDWARE/SOFTWARE INTERFACE. / Elsevier Inc. 2005. 684 p.
24. John L. Hennessy, David A. Patterson. Computer Architecture. A Quantitative Approach. Fourth Edition / Elsevier Inc. 2007. 705 p.
25. J. Bhasker. A SystemC Primar / Star galaxy Publisher. 2002.283 p.
26. Stephen H. Hall, Garrett W. Hall, James A. McCall. High-Speed Digital System Design—A Handbook of Interconnect Theory and Design Practices. - A Wiley-Interscience Publication JOHN WILEY & SONS, INC. 2000. 328 p.
27. Pong P. Chu. RTL HARDWARE DESIGN USING VHDL. Coding for Efficiency, Portability, and Scalability. John Wiley & Sons, Inc. 2006, 696 p.
28. Mark Balch. COMPLETE DIGITAL DESIGN. A Comprehensive Guide to Digital Electronics and Computer System Architecture. McGRAW-HILL New York. 2003. 482 p.
29. David C. Black and Jack Donovan. SYSTEMC: From the ground up. Kluwer Academic Publishers. 2004. 244р.
30. J. Shen and M. Lipasti. Modern Processor Design / Tata Mc-Graw Hill. New Delhi. 2005. 642p.
31. Dogan Ibrahim. PIC Microcontroller Projects in C Basic to Advanced. 2nd Edition. Pages: 660. Elsevier Science & Technology. 2014.
32. David Patterson, John Hennessy. Computer Organization and Design. The Hardware/Software Interface. 5th Edition. Pages: 800. Elsevier Science & Technology. 2013.
33. Shahin Farahani. ZigBee Wireless Networks and Transceivers. Pages: 360. Elsevier Science & Technology. 2008.
34. Ali Grami. Introduction to Digital Communications. Pages: 604 . Elsevier Science & Technology. 2015.
35. George Loukas. Cyber-Physical Attacks. A Growing Invisible Threat. Pages: 270. Elsevier Science & Technology. 2015.
36. William Bolton. Programmable Logic Controllers. Pages: 424. Elsevier Science & Technology. 2015.
37. David Patterson, John Hennessy. Computer Organization and Design. The Hardware Software Interface: ARM Edition. Pages: 720. Elsevier Science & Technology. 2016.
38. Marilyn Wolf. The Physics of Computing. Pages: 320. Elsevier Science & Technology. 2016.
39. David Patterson, John Hennessy. Computer Organization and Design RISC-V Edition. The Hardware Software Interface. ISBN: 978-0-12-812275-4. Elsevier Science & Technology. 2017.
40. Peter Wilson. The Circuit Designer's Companion. 4th Edition. ISBN: 978-0-08-101764-7. Elsevier Science & Technology. 2017.
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).