Програмне забезпечення спеціалізованих систем

Анотація навчальної дисципліни

Мета вивчення дисципліни: Забезпечити розвиток спеціальних компетентностей майбутніх магістрів, сформувати комплекс спеціалізованих знань та вмінь, а також здобуття навичок з розробки програмних компонентів  спеціалізованих комп’ютерних систем обробки сигналів, розвити здатність створення програмного забезпечення обробки сигналів, що працює у реальному часі для цифрових процесорів обробки сигналів, націлити майбутніх фахівців на осмислене і творче застосування отриманих знань в їх практичній діяльності при вирішенні складних задач.

Практичне значення та використання отриманих знань: Розуміння основних алгоритмів обробки сигналів в спеціалізованих системах. Вміння визначати умови для розробки програмних компонентів спеціалізованих комп’ютерних систем обробки сигналів з урахуванням роботи спеціалізованої комп’ютерної системи у реальному часі. Формування навичок програмування цифрових процесорів обробки сигналів в реальному часі за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення. Здатність розробляти алгоритмічне та програмне забезпечення, компоненти комп’ютерних систем та мереж, Інтернет додатків, кіберфізичних систем з використанням сучасних методів і мов програмування, а також засобів і систем автоматизації проектування. Здатність будувати архітектуру та створювати системне і прикладне програмне забезпечення комп’ютерних систем та мереж. Здатність розробляти та застосовувати програмні компоненти обробки сигналів для вирішення складних задач в спеціалізованих комп’ютерних системах. Вміння рекомендувати необхідні алгоритми обробки сигналів для спеціалізованих комп’ютерних систем. Розуміння перспектив використання та розвитку спеціалізованих засобів обробки сигналів у складних системах.

Основні результати навчання
ПРН1.    Застосовувати загальні підходи пізнання, методи математики, природничих та інженерних наук до розв’язання складних задач комп’ютерної інженерії.
ПРН9.    Розробляти програмне забезпечення для вбудованих і розподілених застосувань, мобільних і гібридних систем.
ПРН10. Здійснювати пошук інформації в різних джерелах для розв’язання задач комп’ютерної інженерії, аналізувати та оцінювати цю інформацію.
ПРН17. Вміти розробляти програмні компоненти для обробки сигналів в спеціалізованих комп’ютерних системах.

 
Тематика та види навчальних занять
1 тиждень
Лекція 1. Системи реального часу.
Лабораторне заняття 1. Дослідження роботи арифметико-логічного пристрою та помножувача-накопичувача.
Отримання завдання на РГР. Проведення аналізу завдання, вивчення літературних джерел.
 
2 тиждень
Лекція 2. Характеристики сімейства цифрових процесорів ADSP-21000. 
Лабораторне заняття 2. Симулювання та програмування переривань.
Виконання РГР. Частина 1.
 
3 тиждень
Лекція 3. Обчислювальні пристрої цифрового процесора обробки сигналів.
Лабораторне заняття 3. Затримка сигналу.
Виконання РГР. Частина 1.
 
4 тиждень
Лекція 4. Управління програмою при створенні програмних компонентів.
Лабораторне заняття 4. Апроксимація тригонометричних функцій (sin, cos).
Виконання РГР. Частина 1.
 
5 тиждень
Лекція 5. Особливості системи команд цифрових процесорів ADSP-21000.
Лабораторне заняття 5. Програмування фільтру з кінцевою характеристикою.
Виконання РГР. Частина 1.
 
6 тиждень
Лекція 6. Використання переривань при створенні програмних компонентів.
Лабораторне заняття 6. Програмування фільтру з нескінченною характеристикою.
Виконання РГР. Частина 1.
 
7 тиждень
Лекція 7. Генератори адреси та передача даних.
Лабораторне заняття 7. Ефект реверберації 1 частина.
Виконання РГР. Частина 1.
 
8 тиждень
Лекція 8. Режим прямого доступу до пам’яті.
Лабораторне заняття 8. Ефект реверберації 2 частина.
Виконання РГР. Частина 1.
Модульна контрольна робота 1.
 
9 тиждень
Лекція 9. Лінк-порти.
Лабораторне заняття 9. Симуляція хорового ефекту 1 частина.
Виконання РГР. Частина 2.
 
10 тиждень
Лекція 10. Послідовні порти.
Лабораторне заняття 10. Симуляція хорового ефекту 2 частина.
Виконання РГР. Частина 2.
 
11 тиждень
Лекція 11. Програмування матричних операцій.
Лабораторне заняття 11. Реалізація ефекту «фленджингу» 1 частина
Виконання РГР. Частина 2.
 
12 тиждень
Лекція 12. Програмна реалізація складних математичних функцій.
Лабораторне заняття 12. Реалізація ефекту «фленджингу» 2 частина
Виконання РГР. Частина 2.
 
13 тиждень
Лекція 13. Програмна реалізація FIR-фільтрів. 
Лабораторне заняття 13. Реалізація ефекту вібрато 1 частина
Виконання РГР. Частина 2.
 
14 тиждень
Лекція 14. Програмна реалізація IIR-фільтрів.
Лабораторне заняття 14. Реалізація ефекту вібрато 2 частина
Виконання РГР. Оформлення пояснювальної записки.
 
15 тиждень
Лекція 15. Програмна реалізація компонентів обробки звукових сигналів.
Лабораторне заняття 15. Реалізація генератора сигналів.
Модульна контрольна робота 2.
Захист РГР. 

Самостійна робота складає 120 годин. Самостійна робота здобувача відбувається впродовж семестру та складається з підготовки до аудиторних занять, контрольних заходів, індивідуальних завдань. 

Консультації: здійснюються викладачем впродовж семестру згідно розкладу.

Оцінювання результатів навчання

Модуль 1
Виконана та захищена лабораторна робота – максимально по 3 бали за лабораторну роботу.
Модульна контрольна робота 1 – бездоганне виконання 20 балів (в кожному завданні модульної контрольної роботи наведено максимальну кількість балів за виконання кожного завдання).
Модуль 2
Виконана та захищена лабораторна робота – максимально по 3 бали за лабораторну роботу.
Бездоганно виконана розрахунково-графічна робота, надана у встановлені терміни викладачу – 11 балів. 
Захист розрахунково-графічної роботи – 4 бали. 
Модульна контрольна робота 2 – бездоганне виконання 20 балів (в кожному завданні модульної контрольної роботи наведено максимальну кількість балів за виконання кожного завдання).

Посилання на рекомендовані джерела

1. Бондарев В.Н., Трестер Г, Чернега В.С. Цифровая обработка сигналов: методы и средства.- Х.: Конус, 2001.- 398 с.
2. А. Солонина, Д.Улахович, Л.Яковлев, Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигнала, М., 2001.- 564с.
3. Руководство пользователя по сигнальным процессорам семейства ADSP-2100 / Пер. с англ. О.В. Луневой; под ред. А.Д. Викторова. -  Санкт-Петербург, 1997. - 520 с.
4. Сулейманова  А.М.  Системы  реального  времени:  учебное  пособие / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т.– Уфа, 2004.–  292 с. 
5. Руководство   пользователя   по   сигнальным   процессорам   семейства SHARC ADSP-2106x. Пер.с англ. А.В. Бархатов, А.А. Коновалов, М.Н. Петров. Санкт-Петербург. 2002. - 84с. 
6. Орлов С.А. Технологии разработки программного обеспечения. Учебник для вузов. 3-е издание Питер, 2001. - 354 с.
7. Юрченко Ю.С.  Программирование алгоритмов цифровой обработки сигналов на базе процессоров ADSP-21 x6x SHARC [Текст] : учеб. пособие / Ю.С. Юрченко. - СПб. : Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2004. - 79 с.
8. Э. Айфичер, Б. Джервис  Цифровая обработка сигналов: практический подход, М.: 2004.- 992с.