«Встроенные вычислительные системы»

Научно-образовательные направления в СПб ГУ ИТМО
В области информационных технологий:
НОН 1 «Технологии программирования и производства программного обеспечения»
НОН 2 «Встроенные вычислительные системы»
НОН 3 «Интегрированные компьютерные технологии проектирования и производства приборов и систем»
В области оптических технологий:
НОН 4 «Фотоника и оптоинформатика»
НОН 5 «Лазерные технологии и системы»

Структурная схема формирования и функционирования инновационной системы подготовки специалистов
ОП – образовательная программа
С – сертификация выпускников
К – формирование компетентностных моделей

Задачи инновационно-образовательной программы
Разработка образовательного блока, направленного на формирование новых и качественно усовершенствованных образовательных программ
Разработка блока интеграции образования,
науки и инновационной деятельности
Разработка кадрового блока, обеспечивающего повышение научно-педагогического потенциала и мотивации активности сотрудников
Разработка блока предпрофильной подготовки для формирования и отбора мотивированного контингента обучающихся
Разработка блока внешнего оценивания качества подготовки выпускников вуза

Встроенные вычислительные системы

Научно - образовательная лаборатория СнК, Стенфорд

Рынок специалистов в области встроенных систем
Потребители - десятки государственных и частных организаций и фирм только в СПб
Распространенные заблуждения:
нужен программист, "сетевик", "интегратор”
Требуемый профиль специалиста:
- "системщик" - интегральный специалист в области ИТ очень высокой квалификации
- большое число узких специалистов по разделам (ПЛИС, RTL, встроенное ПО, SCADA, ПЛК …)
Движение по возрождению и развитию электроники СБИС и УБИС (центры наноэлектроники)

Платформы проектирования
по Edward Lee

"Центр тяжести" в проектировании встроенных систем
"Проектирование встроенных вычислительных систем требует знаний в различных прикладных областях – от телекоммуникаций, системотехники и программирования до физики полупроводниковых процессов.
Cистемная составляющая проектирования приобретает первостепенное значение, поскольку именно на этом этапе определяются все базовые характеристики будущей системы, а цена принятых решений самая высокая.
Так, если в 1990 году реализация проекта (начиная с логического уровня) занимала 90% всего объема проектных работ, то к 2010 году проектирование на архитектурном и функциональном уровнях будет составлять 70% в общем объеме работ и только 30% придется на реализацию

Трудоемкость проектирования на различных уровнях абстракции при создании встроенных систем

Научно-образовательное направление (НОН2)
"Встроенные вычислительные системы"

Идея направления (чему и как учить)
Подготовка "системообразующего специалиста"
в области технологий высокоуровневого проектирования встроенных систем и комплексов,
а также в области технологий проектирования интегральных вычислительных компонент встраиваемых систем
…

Системообразующий специалист – это сегодня специалист, проектирующий и реализующий целевую вычислительную систему, обеспечивающую функционирование разрабатываемого объекта.
Целевая ВС объекта
Датчики и исполнительные устройства
Прикладные алгоритмы
Технологии реализации
Модели физических процессов
Тестирование и испытания
…

Организация и проектирование ВсС
Программное обеспечение ВсС
Организация вычислительного процесса: модели и методы
Технологии системотехнического проектирования встроенных вычислительных систем
Системотехника интегральных вычислителей
Методы и технологии проектирования систем на кристалле
Программно-аппаратный базис встроенных систем
Надежность и тестирование встроенных систем
Методы отладки и тестирования интегральных вычислительных систем
Магистерская программа: “Проектирование ВВС”
Магистерская программа: “Системотехника интегральных вычислителей. Системы на кристалле”
Модули
Относительный объем модулей
Общее ядро магистерских программ

Объекты, создаваемые в рамках НОН2
Мероприятия по плану ИОП
задача 1 (УМК,) - 11
задача 2 (оборудование, ПО, ремонт
и модернизация помещений) - 14
задача 3 (повышение квалификации) - 2
Магистерские программы (9 учебных модулей) - 2
- "Проектирование встроенных вычислительных систем"
- "Системотехника интегральных вычислителей. Системы на кристалле"
Научно-учебные лаборатории и участки - 6

Задача 1. Разработка образовательного блока
формирование набора профессиональных компетенций выпускника по научно-образовательному направлению, отражающих востребованный экономикой и рынком труда уровень подготовки в области технологий высокоуровневого проектирования встроенных информационно-аналитических, управляющих систем и комплексов, а также технологий проектирования интегральных вычислительных компонент встраиваемых систем
разработка двух магистерских программ
«Проектирование встроенных вычислительных систем» (2007 – 2008 г.г.)
«Системотехника интегральных вычислителей. Системы на кристалле» (2008 год)

Общее ядро магистерских программ
Учебные модули:
Организация и проектирование встроенных вычислительных систем (180 час.)
Программное обеспечение встроенных систем (220 час.)
Здесь и далее синим цветом выделены модули, над которыми идет работа (на 15 сентября разработаны рабочие программы, методические пособия, методические рекомендации по выполнению лабораторных и курсовых работ.) Идет работа по созданию электронных элементов модулей, встраиваемых в систему ЦДО Университета.

Магистерская программа
«Проектирование встроенных вычислительных систем»
Учебные модули:
Организация вычислительного процесса: модели и методы (160 час.)
Технологии системотехнического проектирования встроенных вычислительных систем (150 час.)
Программно-аппаратный базис встроенных систем (120 час.) – план 2008 г.
Надежность и тестирование встроенных систем (120 час.) – план 2008 г.

Магистерская программа
«Проектирование встроенных вычислительных систем»
организация встроенных информационно-аналитических, управляющих систем и комплексов с различной архитектурой
технологии и инструментарий высокоуровневого проектирования
встроенное программирование и операционные системы реального времени
схемотехническое проектирование

Учебные модули:
Системотехника интегральных вычислителей (200 час.) – план 2008 г.
Методы и технологии проектирования систем на кристалле (200 час.) – план 2008 г.
Методы отладки и тестирования интегральных вычислительных систем (150 час.) – план 2008 г.
Магистерская программа
«Системотехника интегральных вычислителей. Системы на кристалле»

Магистерская программа «Системотехника интегральных вычислителей. Системы на кристалле»
Ориентирована на подготовку специалиста по созданию вычислительных компонент и встраиваемых систем в интегральном исполнении.
Особое внимание уделяется технологиям высокоуровневого проектирования СБИС/СнК, тестопригодному проектированию, энергосберегающим решениям и технологиям, методикам и средствам системного моделирования и верификации, системному программированию.

Задача 2. Разработка блока интеграции образования, науки и инновационной деятельности
1) Модернизация учебной лаборатории организации ЭВМ:
Приобретение оборудования и лицензионного программного обеспечения (подробности далее)
Разработка оригинального программного обеспечения
2) Создание новой лаборатории системного проектирования встроенных вычислительных систем:
Ремонт помещения лаборатории.
Приобретение оборудования и лицензионного программного обеспечения (подробности далее)

Для лаборатории организации ЭВМ
Приобретено оборудование:
Компьютерный файловый сервер
Компьютерная рабочая станция – 12 шт.
Два комплекта учебно-лабораторных стендов (по 14 шт. в комплекте): SDK-1.1, SDK-2.0/E
Управляемый сетевой коммутатор
Точка доступа беспроводной сети WiFi
Устройство бесперебойного питания, переключатель клавиатуры, мыши и дисплея, принтер, компьютер переносной и др.

Приобретено программное обеспечение:
Red Hat Enterprise Linux Server – 3 шт.
ASPLinux Server IV для 64-разрядных систем
Acronis True Image 9.1 Enterprise Server
AMPS: Acronis True Image 9.1 Enterprise Server
Acronis True Image 9.1 Workstation – 40 шт.
AMPS: Acronis True Image 9.1 Workstation – 40 шт.
CorelDRAW Graphics Suite X3 - 3 шт.
LMP CDGS X3 Russian
Visio Professional 2007 Russian – 12 шт.
Visio Professional 2007 Win32 Russian
Visual Studio Professional 2005 English – 12 шт.
Visual Studio Professional 2005 Win32 English
Acrobat Professional Russian Windows – 3 шт.
Acrobat Professional Rёussian 8.0 CD Windows

Link for ModelSim Individual
Stateflow Individual
SimEvents Individual
Real-Time Workshop Individual
AutoCAD 2008 micEdition for SUBS 20 Pack NLM (+2 teacher License) (Mandatory Subscription) EN
AutoCAD AcademicEdition Subscription (1 Year) 10 and 20 Pack NLM (Price per Seat) EN
AutoCAD 2008 Commercial New SLM EN
AutoCAD Commercial Subscription
XSpider 7.5 Professional Edition 64 IP-адреса
Kerio WinRoute Firewall
Kerio WinRoute Firewall add-on 20 users
Kerio WinRoute Firewall add-on 5 users – 3 шт.
Антивирус NOD32 Enterprise Edition
Антивирус NOD32 Linux Mail Server

Для лаборатории системного проектирования встроенных вычислительных систем
Приобретено оборудование:
Компьютерный сервер приложений, Интернет-портала – 3 шт.
Компьютерная рабочая станция – 12 шт.
Четыре комплекта учебно-лабораторных стендов (по 14 шт. в комплекте): SDK-1.1, SDK-2.0/E, SDK-6.0 и стенд на базе программируемого логического контроллера.
Межсетевой экран
Управляемый сетевой коммутатор
Точка доступа беспроводной сети Wi-Fi
Устройство бесперебойного питания, принтер, копировальное устройство, сканер, проектор

Приобретено программное обеспечение:
Пакет анализа и оптимизации производительности и потребляемой мощности проекта на системном уровне. System Architect Pro Ap Software
Пакет анализа и отладки описаний проекта на системном уровне на языках C/C++ и SystemC. Vista Base Ap Software
Пакет проектирования и интеграции проекта на системном и RTL уровне. Visual Elite SLD Pro Pkg Bundle Software
Комплексный маршрут проектирования СБИС в нанометровом диапазоне IC Nanometer Bnd SW– 12 шт.
Комплексный маршрут проектирования печатных плат PCB Expedition Bnd SW– 3 шт.
Комплексный маршрут функциональной верификации и тестирования Design Verification & Test Bnd SW– 12 шт.

3) Создание новой лаборатории интегральных вычислителей:
Ремонт помещения лаборатории – план 2008 г.
Приобретение оборудования и лицензионного программного обеспечения – план 2008 г.
4) Модернизация учебно-производственного участка микропроцессорной техники:
Ремонт помещения участка – план 2008 г.
Приобретение оборудования – план 2008 г.

Разработка справочно-информационной базы по существующим и перспективным технологиям, техническим решениям, выполненным проектам и выпускаемым продуктам на основе статей, отчетов, курсовых и выпускных квалификационных работ и других материалов, подготовленных в Университете – план 2008 г.
Разработка и внедрение репозитария и архива результатов учебных и научно-исследовательских проектов, в том числе разработок моделей, программного обеспечения, схемотехнических и конструкторско-технологических разработок – план 2008 г.
Разработка программного обеспечения инструментальной системы архитектурного моделирования встраиваемых систем в рамках технологии абстрактных архитектурных механизмов – план 2008 г.
Разработка методологии изучения стендово-тренажерного оборудования авиационной микропроцессорной автоматики и практического участия студентов в его проектировании – план 2008 г.
Мероприятия

Разработка способов формального представления проектной информации для технологий сквозного проектирования встроенных вычислительных систем и разработка контроллера сбора и обработки информации для семейства зондовых микроскопов
Разработка методики изучения процесса проектирования встроенных вычислительных систем и сетей на основе аспектной технологии и абстрактных архитектурных механизмов – план 2008 г.
Разработка научно-методических материалов для лаборатории по направлению «Интенсивные методы проектирования систем на кристалле» – план 2008 г.
Открытие и развитие информационного Интернет -представительства «Встроенные вычислительные системы и системы на кристалле» на базе сайта лаборатории микропроцессорной техники.
Мероприятия (2)

Научно-учебно-производственная лаборатория волоконно-оптических навигационных приборов (рук. профессор Мешковский И.К.)
Лаборатория СПбГУ ИТМО будет располагаться на предприятии ФГУП ЦНИИ «Электроприбор» и иметь два научно-учебных направления:
1) компьютерное моделирование процессов распространения света в элементах ВОГ
изучение законов распространения света в волоконных световодах сохраняющих поляризацию, в интегральнооптических световодах планарного и канального типа, изучение основных электрооптических явлений в нелинейных кристаллах, эффекты отражения, деполяризации излучения и другие источники шумов, изучение прохождения света в пассивных элементах и в оптических усилителях.
2) проектирование навигационных приборов на основе встроенных вычислительных комплексов
выработка у студентов практических навыков проектирования и изготовления элементов конструкции ВОГ. Студенты должны приобретать основные навыки оптических, поляризационных, фазовых измерений, статистических методов обработки результатов, методов программирования микропроцессорных элементов электроники.

Научно-учебно-производственная лаборатория волоконно-оптических навигационных приборов
Полностью оформлены и подписаны все договора на поставку приборов в соответствии со списком.
В течение октября - 15 ноября должна произойти оплата договоров по
счетам поставщиков.
Проводятся строительные работы по сооружению лаборатории. Для этого предоставлено отдельное здание по адресу Малая Посадская, 30.
В конце октября будет определен статус совместной (СПбГУИТМО и ЦНИИ "Электроприбор")лаборатории в связи с акционированием ЦНИИ "Электроприбор" в 2007 г. (В соответствии с указом Президента).

Научно-образовательная лаборатория сборки и регулировки РЭА (ИТЦ)
Назначение: поддержка научно-исследовательской и образовательной деятельности в области микропроцессорной техники, встроенных систем, электроники.
Состав оборудования:
1) автоматизированная линия поверхностного монтажа электронных устройств для опытного производства
2) автоматизированная линия поверхностного монтажа электронных устройств для мелкосерийного производства
3) рабочие места для настройки микропроцессорных систем
4) оборудование для испытаний микропроцессорных систем
Партнеры по созданию НОЛ - ООО "ЛМТ"

Задача 3. Разработка кадрового блока
Повышение квалификации по направлениям:
технологии проектирования встроенных систем
технологии производства встроенных систем
САПР систем на кристалле – план 2008 г.
языки описания и проектирования аппаратных средств – план 2008 г.

Задача 4. Разработка блока предпрофильной подготовки для формирования и отбора мотивированного контингента обучающихся
Готовятся анкеты по оценке компетенций выпускников работодателями и преподавателями. При этом оцениваются компетенции:
Профессиональные
Межличностные
Системные
Личностные
Социальные
Инструментальные

ИНДИКАТОРЫ

ИНДИКАТОРЫ

Повышение квалификации профессорско-преподавательского состава по НОН 2:
2 чел. – 2007 г.
2 чел. – 2008 г.
ИНДИКАТОРЫ