Системное проектирование электронных средств

Аспирантура 2019/2020

Статус: Курс по выбору

Направление: 10.06.01. Информационная безопасность

Кто читает: Департамент компьютерной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 1-й курс, 1 семестр

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Кофанов Юрий Николаевич, Романов Александр Юрьевич, Сотникова Светлана Юрьевна

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 40

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

В рамках курса рассматриваются системные модели электронных средств, позволяющие проводить учёт электрических, тепловых, механических и др. воздействий. Изучается влияние размещения электронных компонентов в электронной аппаратуре на протекающие физические процессы, интегрирование подмоделей разнородных физических моделей в единую комплексную модель. Излагаются системные методы получения коэффициентов чувствительности и эластичности технических и экономических характеристик электронных средств, методы оптимизации для обеспечения высоких значений критериев оценки функционирования электронных средств, методы расчётов вероятностных показателей для обеспечения точности, стабильности и серийнопригодности электронных средств. Проводится синтез и анализ допусков методом линейного программирования.

Цель освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Системное проектирование электронных средств» являются обучение аспирантов системному подходу к проектированию электронной аппаратуры на основе использования современных аналитических методов и методов имитационного моделирования с применением программных средств, как специализированных для расчетов показателей назначения, так и систем моделирования физических процессов (электрических, тепловых, механических и др.), протекающих в схемах и конструкциях электронных средств; ознакомить аспирантов с применением ЭВМ для решения задач автоматизированного системного анализа и обеспечения работоспособности и долговечности электронных средств.

Планируемые результаты обучения

Знать: основные математические модели и методы, используемые в автоматизированных системах проектирования электронных средств; современные подходы к подготовке и проведению системного моделирования электронных средств; отечественные и зарубежные стандарты в области проектирования и менеджмента качества электронных средств; основные функциональные возможности использования программных средств отечественных и зарубежных производителей.
Уметь: строить системные модели электрических, тепловых и механических процессов, протекающих в электронных средствах; применять на практике программные средства для моделирования физических процессов в схемах и конструкциях электронных средств; анализировать результаты расчётов электрических, тепловых и механических нагрузок на электронные компоненты и элементы конструкций с целью оптимизация выходных характеристик электронных средств.
Иметь навыки (приобрести опыт): применения методик системного учёта внешних факторов при проектировании электронных средств; работы с моделирующими подсистемами «Автоматизированной системы обеспечения надёжности и качества аппаратуры» (АСОНИКА); применения автоматизированных методик анализа электрических, тепловых и механических процессов, протекающих в схемах и конструкциях электронных средств с учетом особенностей их применения.

Содержание учебной дисциплины

Тема 1. Системные модели электронных средств при проектировании. Учёт электрических, тепловых, механических и др. воздействий.
Тема 2. Внешние воздействия на шкафы, блоки и модули электронных средств. Их учет при системном проектировании. Влияние размещения электронных компонентов в электронной аппаратуре на протекающие физические процессы.
Тема 3. Системная модель обеспечения выходных характеристик электронных средств при проектировании. Интегрирование подмоделей разнородных физических моделей в единую комплексную модель. Проведение моделирования электронного средства при системном проектировании.
Тема 4. Системные методы получения коэффициентов чувствительности и эластичности технических и экономических характеристик электронных средств. Методы построения моделей чувствительности (эластичности).
Тема 5. Оптимизация как метод обеспечения высоких значений критериев оценки функционирования электронных средств. Градиентные методы. Ньютоновские методы 2-го порядка.
Тема 6. Синтез и анализ допусков при проектировании. Оптимизации допусков методом линейного программирования.
Тема 7. Обеспечение точности, стабильности и серийнопригодности электронных средств при проектировании. Методы расчётов вероятностных показателей.
Тема 8. Системы на кристалле. Основной цикл проектирования систем на кристалле. Понятие ASIC, FPGA, CPLD, HDL, SoC, NoC, НейроБИС. Основные производители и семейства FPGA. Области применения FPGA.
Тема 9. Программируемые логические устройства. Сложные программируемые логические интегральные схемы. Базовые матричные кристаллы. Вентильные матрицы.
Тема 10. Аппаратная структура системы на кристалле. Программируемые аналоговые интегральные схемы. Программируемые матрицы смешанной архитектуры.

Элементы контроля

Экзамен
В ходе освоения дисциплины формируются следующие компетенции:<b> УК-3, УК-5, ПК-3, ПК-6, ОПК-1, ОПК-2</b>
Практические занятия
Самостоятельная работа
Аспиранты занимаются самостоятельной подготовкой к практическим занятиям и экзамену по заданным темам с использованием материалов лекций и рекомендованной литературы.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (I семестр)
0.5 * Практические занятия + 0.5 * Экзамен

Программа дисциплины