Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе и социальным вопросам ________________ А.А.Хмыль « ___ » _____________ 2013г. Регистрационный №___________ ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ Учебная программа для магистрантов специальности: 1-59 81 01 Управление безопасностью производственных процессов Кафедра инженерной психологии и эргономики Очное обучение Заочное обучение Семестр 1 Семестр 1 Лекции – 16 часов Лекции – 4 часа Лабораторные занятия – 32 часа Лабораторные занятия – 8 часов Зачет 1 семестр Зачет 1 семестр Контрольная работа 1 семестр Всего аудиторных часов по дисциплине 48 Всего аудиторных часов по дисциплине 12 Самостоятельная работа – 54 часа Самостоятельная работа – 78 часов Всего часов по дисциплине – 102 часа Всего часов по дисциплине – 102 часа 2013 1 Учебная программа составлена в соответствии с типовым учебным планом специальности 1-59 81 01 «Управление безопасностью производственных процессов», утвержденным Министерством образования Республики Беларусь 26.07.2013, регистрационный № I 59-2-002/тип. и учебными планами специальности 1-59 81 01«Управление безопасностью производственных процессов», утвержденными 24.05.2013г. № 13М23-59-81/01-О и №13М 59-81/01-З. Составители: Силков Н.И., кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры инженерной психологии и эргономики УО БГУИР; Черемисинов Д.И., кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры инженерной психологии и эргономики УО БГУИР. Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры инженерной психологии и эргономики протокол № 1 от 2 сентября 2013г. Зав. кафедрой ИПиЭ СОГЛАСОВАНО Начальник УПНКВК « __ » ________2013г. К.Д. Яшин Д.В.Лихачевский 2 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Целью изучения дисциплины является формирование у магистрантов знаний, умений и навыков в области реализации аппаратных средств в системах управления безопасностью. Форсированное развитие информационных систем и систем требует от специалиста, изучившего данную дисциплину, возможности практического освоения передовых систем безопасности с учетом особенностей взаимодействия человека и техники. Настоящий курс нацелен на формирование и усиление инженерной составляющей подготовки специалиста с высшим образованием. Полученные знания магистранты должны будут применять в своей практической деятельности. В результате освоения курса магистрант должен: знать: - структурную организацию систем безопасности и функционирование их отдельных блоков; - управление работой системы безопасности и ее отдельных узлов и блоков; - принципы организации систем безопасности; - организацию связи между отдельными блоками системы; - алгоритмы и элементную базу, обеспечивающие функционирование информационных систем безопасности; - в чем заключаются достоинства и недостатки существующих систем безопасности; - методы проектирования современных систем безопасности; уметь: - различать уровни и сферы применения различных схемотехнических вариантов систем безопасности; - реализовывать аппаратные средства создания систем различных применений и уровней; - прогнозировать дальнейшее развитие систем безопасности различного уровня; - готовить научные доклады, статьи, тезисы выступлений; иметь представление о: - особенностях современных систем безопасности; - схемотехнике узлов т блоков систем и сопряжений между ними. 3 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 1. Название тем лекционных занятий, их содержание, объем в часах. № пп 1 1. Название темы Содержание 2 3 Принципы проектирования систем безопасности. Задачи схемотехнического и конструкторского проектирования. Структура системы защиты (набор первичных датчиков и компьютер) и их влияние на структуру информационных систем. Обеспечение связи между функциональными блоками информационных систем и систем безопасности. Правила разработки интерфейсов. Влияние цепей и алгоритмов работы интерфейсов на быстродействие информационных систем. Узлы и устройства, обеспечивающие работу информационных систем. Синтез комбинационных схем. Минимизация переключательных функций. Синтез счетчиков. Хранение и обработка данных. Структура системы безопасности: структура вычислительных комплексов, информационных систем, связи между их блоками 2. Интерфейс систем безопасности 3. Обеспечение функционирования систем безопасности Объем в часах Дневная Заочная форма форма обучения обучения Ауд. Сам. Ауд. Сам. 4 5 6 7 2 7 1 10 2 7 1 10 2 7 1 10 4 1 4. 2 Управление информационными системами безопасности производственных процессов 5. Схемотехника элементов систем управления безопасностью 6. Хранение и обработка данных в информационных сетях промышленной безопасности 7. Узлы средств сопряжения 3 Синтез микропрограммных автоматов. Модели дискретных автоматов. Синтез управляющих автоматов по граф-схеме алгоритма. Методы микропрограммирования. Функционирование микропрограммного автомата. Схемотехника логических элементов информационных систем безопасности. Использование элементов информационных систем в оптическом диапазоне. Параметры и классификация памяти. Иерархическая система и интерфейс прямого доступа к памяти. Структурная организация оперативной памяти. Характеристики преобразователей. 306 Схема выборкихранения. Микроэлектронные преобразователи. Преобразователи с взвешенными сопротивлениями. Преобразователи последовательного преобразования, поразрядного уравновешивания, двойного интегрирования и параллельного преобразования. 4 2 5 7 6 1 7 10 2 6 1 8 2 6 1 10 2 7 1 10 5 1 8. 2 Датчики электроннных информационных систем безопасности. Организация шин. 3 Оптические датчики, системы с использованием оптического датчика. Датчики перемещения: резистивные тензодатчики, пьезоэлектрические преобразователи, датчики смещения. Датчики потока: тепловые, механические, гидродинамические, электромагнитные, ультразвуковые. Датчики температуры: термометры на pnпереходах, термопары, резистивные датчики. Системы безопасности с одной, двумя и тремя видами шин. Протокол шины. Методы повышения эффективности шин. Итого: за семестр Всего за учебный год 4 2 5 7 6 1 7 10 16 16 54 54 8 8 78 78 2. Перечень тем лабораторных занятий, их наименование и объем в часах Объем в часах № п/п 1 1 2 Дневная Дневная форма форма обучения обучения 2 3 4 5 Исследование синхрон- Приобретение и освоение 4 ных и асинхронных знаний по практическому триггерных систем использованию триггерных схем Исследование двоичных Приобретение практиче4 счетчиков ских навыков синтеза бинарных счетчиков с произвольным коэффициентом пересчета Наименование темы Содержание 6 1 3 4 5 2 Исследование дешифраторов, мультиплексоров, демультиплексоров, двоичных компараторов Исследование логических схем на мультиплексорах Исследование двоичных полных и неполных сумматоров 6 Исследование линейных схем на операционных усилителях 7 Исследование активных фильтров 8 Исследование нелинейных преобразователей сигналов на операционных усилителей Итого: за семестр Всего за учебный год 3 Приобретение практических навык синтеза комбинационных схем на произвольное число входов и выходов Приобретение практических навыков синтеза комбинационных схем. Приобретение практических навык синтеза схем суммирования двоичных и десятичных чисел Приобретение практических навыков использования операционных усилителей. Изучение фильтров низких и высоких частот. Аппроксимация характеристик фильтров Приобретение практических навыков использования операционных усилителей для выполнения математических операций. 4 4 5 2 4 - 4 - 4 2 4 2 4 2 32 32 8 8 7 3. Контрольная работа Цель контрольной работы – более глубокое изучение важнейших вопросов дисциплины, стимулирование работы над темами и вопросами, которые выносятся на самостоятельную проработку. Контрольная работа представляется в напечатанном виде (шрифт 14 , интервал 1) на листах формата А4, включает в себя титульный лист, оглавление, основное содержание и список использованных литературных источников. Объем контрольной работы – 20 – 25 листов. Задания на контрольную работу: 1. Переключательная функция F (A, B, C, D) задана таблицей истинности. Выписать из значений функций свой вариант и произвести его минимизацию методом Квайна-Мак-Класки и с помощью карт Карно-Вейча. Записать минимальную форму переключательной функции. 2. Записать в СДНФ значение своего варианта переключательной функции из п.1 контрольной работы и ее минимальную форму. Построить комбинационные схемы для реализации обоих вариантов переключательной функции и сравнить аппаратные затраты. Комбинационные схемы выполнить на элементах И, ИЛИ, НЕ. 3. Комбинационную схему для реализации минимальной формы переключательной функции п.1 выполнить в базисах И-НЕ и ИЛИ-НЕ. 4. Составить асинхронную пересчетную схему с коэффициентом пересчета N=10+К, где К – номер варианта задания. 5. Выполнить ту же схему в синхронном варианте. Привести схемы элементов и дать описание их работы. Номер варианта задания соответствует порядковому номеру студента (магистранта) в приказе о зачислении. 8 А В С D Варианты заданий 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 Х 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 Х 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 Х 1 0 0 0 1 1 Х 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 Х 1 0 1 0 1 Х 1 1 Х 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 Х 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Х 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 Х 1 0 Х 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 Х 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 Х 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 Х 1 1 0 0 1 0 0 1 Х 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 Х 1 Х Х 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 Х 0 1 1 Х 1 0 1 1 1 1 1 0 Х 0 1 0 1 0 1 0 0 0 Варианты заданий 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 Х 0 0 Х 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 Х 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 Х 0 1 1 1 0 1 Х 0 1 0 0 0 0 0 1 0 Х 1 0 Х 1 1 0 1 0 1 Х 1 0 1 1 1 0 0 Х 0 1 0 1 1 0 Х 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 Х 0 1 1 1 0 Х 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 Х 0 1 0 1 1 0 1 0 0 Х 0 0 Х 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 Х 1 1 0 0 0 0 Х 1 0 Х 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 Х 1 Х 1 Х 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 Х 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 12 0 1 0 0 1 1 0 1 Х 1 0 0 0 1 1 1 13 0 Х Х 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 14 1 1 0 0 1 1 Х 1 0 0 0 1 1 0 1 1 15 0 Х 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 Х 16 1 0 1 1 0 1 0 1 1 Х 0 1 1 0 0 1 28 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 Х 1 0 0 29 1 0 0 1 0 1 Х Х Х 1 0 0 1 1 1 1 30 0 0 1 0 Х 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 31 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 Х 1 32 0 1 Х 1 1 0 0 1 1 1 0 Х 1 0 1 0 А В С D 9 А В С D Варианты заданий 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 Х Х 0 0 0 1 0 1 1 1 Х 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 Х 1 1 1 0 Х 1 0 1 0 0 1 1 0 Х 1 0 0 1 1 1 0 1 Х 0 1 0 0 1 0 Х 1 Х 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 Х 0 0 1 1 1 0 Х Х Х 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 Х 1 0 0 Х 0 1 0 0 1 Х 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 Х 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 Х 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 Х 1 1 1 0 0 1 1 0 Х 1 1 0 0 1 0 Х 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 Х 1 1 0 Х 1 Х 0 Х 0 1 1 1 0 1 1 Х 0 1 1 0 1 0 Х 1 1 1 1 1 1 0 0 0 Х 0 1 1 1 1 1 44 1 Х 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 Х 1 0 0 45 1 0 0 1 0 1 Х 1 1 1 0 0 1 1 1 1 46 Х 0 1 0 Х 1 1 Х 0 1 1 1 0 0 1 Х 47 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 Х 1 48 0 1 Х Х 1 0 0 1 1 1 0 Х 1 0 1 Х Примечание: символом Х обозначены неопределенные значения переключательной функции. Эти значения доопределяются значениями 1 или 0 с целью получения минимальной формы переключательной функции. 10 4. ЛИТЕРАТУРА 4.1 Основная 4.1.1. Таненбаум, Э. Компьютерные сети / Э. Таненбаум. – 4-е изд. – СПб. : Питер, 2008. 4.1.2. Таненбаум, Э. Современные операционные системы / Э. Таненбаум. – 2-е изд. – СПб. : Питер, 2007. 4.1.3. Таненбаум, Э. Архитектура компьютера / Э. Таненбаум. – 5-е изд. – СПб. : Питер, 2007. 4.1.4. Хорстман, К. Г. Java 2. Основы. Т. 1–2 / К. Хорстман, С. Корнелл. – 7-е изд. – СПб. : Питер, 2007. 4.2 Дополнительная 4.2.1. Бони, Дж. Руководство по Cisco IOS / Дж. Бони. – СПб. : Питер, 2008. 4.2.2. Олифер, В. Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. – СПб. : Питер, 2001. 4.2.3. Цилькер, Б. Я. Организация ЭВМ и систем : учебник для вузов / Б. Я. Цилькер, С. А. Орлов. – СПб. : Питер, 2004. 4.2.4. Бройдо, В. Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации / В. Л. Бройдо. – СПб. : Питер, 2003. 4.2.5. Курняван, Б. Создание Web-приложений на языке Java / Б. Курняван. – М. :Лори, 2012. 11 ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ К УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ» на ______/_______ учебный год №пп Дополнения и изменения Основание Учебная программа пересмотрена и одобрена на заседании ____________________________ _______ _______ , протокол №___ . кафедры Заведующий кафедрой ИПиЭ ______________________К.Д. Яшин УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе и социальным вопросам ______________________ А.А.Хмыль СОГЛАСОВАНО Начальник УПНКВК ______________________ Д.В.Лихачевский 12