Инновации в образовании Встроенные вычислительные системы
Занятия в лаборатории организации ЭВМ кафедры вычислительной техники
Опираясь на имеющийся опыт разработки разнообразных устройств и систем, кафедра вычислительной техники включилась в реализацию инновационного образовательного проекта по направлению «Встроенные вычислительные системы».
Встроенные вычислительные системы (ВВС) находят широкое применение в бытовой электронике, промышленной автоматике, на транспорте, в телекоммуникационных системах, медицинском оборудовании, в военной и аэрокосмической технике.
По прогнозам Business Communications Company, Inc.,мировой рынок встроенных систем при ежегодном приросте 14 % к 2009 г. достигнет объёма в 88 млрд долларов.Ожидаемый рынок труда по данному направлению по Санкт-Петербургу и России в целом колоссален.
Однако, в настоящее время в России специалисты по встроенным вычислительным системам готовятся в недостаточном количестве. Требуется коренной пересмотр содержания и технологий образовательных программ, формирование новых магистерских специализаций. На решение этих задач направлен инновационный образовательный проект в части научно-образовательного направления «Встроенные вычислительные системы».
Встроенные системы, как и реализуемые ими задачи,очень индивидуальны. Обычно они сочетают в себе программные и аппаратные решения. Проектирование ВВС – это комплексная задача высокой сложности, представляющая собой поиск компромисса между самыми разными проектными параметрами. Она требует от разработчика глубоких знаний в таких областях, как архитектура вычислительных систем, цифровая аппаратура, архитектурные шаблоны программного обеспечения, конструирование, технология производства, тестирование и др. Разработчику также необходим широкий кругозор и хорошее знание смежных областей – в частности, датчиков и систем связи.
Область встроенных вычислительных систем охватывает очень широкий спектр задач и включает самые разные специализации: от разработки печатных плат до программирования в среде Windows. Перечень сфер профессиональной деятельности, которые могут избрать для себя наши выпускники, включает системотехническое проектирование,программирование, архитектурное проектирование программного обеспечения, управление проектами, проектирование аппаратуры, системный анализ и многое другое.
В нашем университете сотрудники кафедры вычислительной техники по данному направлению проводят научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы с предприятиями и организациями России и Санкт-Петербурга. Накоплен значительный опыт в области системо-технического проектирования железнодорожной и судовой автоматики; систем беспроводной телемеханики сложных энергообъектов города; систем доступа и охраны стратегических объектов; информационно-измерительных комплексов; методы проектирования встроенных вычислительных систем.
В рамках проекта создаются две новые магистерские программы: «Встроенные вычислительные системы» и «Системотехника интегральных вычислителей». Для подготовки специалистов запланировано проведение ряда мероприятий, в частности:
• формирование требований к уровню подготовки магистров в виде 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 (систем на кристалле);
• разработка девяти учебных модулей по двум магистерским программам;
• создание двух научно-учебных лабораторий: системного проектирования встроенных вычислительных систем и интегральных вычислительных систем, а также модернизация лаборатории организации ЭВМ и учебно-производственного участка микропроцессорной техники. Эти три лаборатории будут оснащены комплексами компьютерного и лабораторного оборудования, использующими мощные программные средства автоматизированного проектирования.
Лабораторное оборудование предоставит студентам возможность осваивать элементную базу, прототипирование и отладку встроенных вычислительных систем малой и средней сложности. Оно позволит проводить практические занятия по программированию, моделированию и работе с САПР. Значительная часть практических занятий будет связана с изучением распределенных контроллерных архитектур, промышленных сетевых интерфейсов и протоколов, анализом различных вариантов реализации типовых функций встроенных вычислительных систем на современной элементной базе.
Наличие разнообразного лабораторного оборудования даст возможность демонстрировать на практике альтернативные варианты решения задач по обработке и управлению с использованием аппаратных и аппаратно-программных средств встроенных вычислительных систем.
В результате выполнения проекта кафедра ВТ, начиная с 2009 г., сможет обеспечить ежегодный выпуск, как минимум, 30 магистров по двум магистерским специальностям. Это позволит частично устранить нехватку высококвалифицированных кадров в организациях,занятых разработкой и поставкой встроенных вычислительных систем для различных отраслей промышленности.
Встроенные вычислительные системы – направление вычислительной техники и информатики, активноразвивающееся на базе микропроцессоров, интегральных и нанотехнологий, соответствует ряду приоритетных направлений развития науки, технологии и техники, перечню критических технологий Российской Федерации, утвержденных Президентом Российской Федерации, и федеральным целевым программам по электронике, спутниковой навигации, телекоммуникационным системам.