Рабочая программа по Конструирование, производство и эксплуатация средств вычислительной техники
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Электростальский филиал Федерального государственного
образовательного учреждения среднего профессионального образования
«Московский колледж управления и новых технологий»
Рабочая программа
учебной дисциплины
«Конструирование, производство и эксплуатация средств вычислительной техники»
для специальности 230101
"Вычислительные машины, комплексы,
системы и сети"
г.о. Электросталь
2010 год
Одобрена цикловой
Методической комиссией «Общепрофессиональных дисциплин»
Пр. №_____________
От «___» ______________ 2010 г.
Председатель ЦМК
________________ /Д.И. Лепихов
Составлена в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности
Утверждена Методическим Советом колледжа
Протокол № __________
от «___» __________2010г.
Председатель методического Совета – заместитель директора ЭФ «МКУиНТ» по УР
_______/И.В. Краснобельмова
Автор
Лепихов Д.И., преподаватель ЭФ ФГОУ СПО «МКУиНТ»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Примерная программа учебной дисциплины «Конструирование, производство и эксплуатация средств вычислительной техники» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности 2201 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети среднего профессионального образования и является единой для всех форм обучения, а также для всех типов и видов образовательных учреждений, реализующих основные профессиональные образовательные программы среднего профессионального образования.
Примерная программа служит основой для разработки образовательным учреждением рабочей программы учебной дисциплины.
Учебная дисциплина «Конструирование, производство и эксплуатация средств вычислительной техники» является специальной, формирующей базовые знания для получения выпускником профессиональных умений.
Преподавание учебной дисциплины «Конструирование, производство и эксплуатация средств вычислительной техники» должно проводиться в тесной взаимосвязи с другими общепрофессиональными и специальными дисциплинами: «Инженерная графика», «Цифровая схемотехника», «Микропроцессоры и микропроцессорные системы», «Периферийные устройства вычислительной техники», «Инструментальные средства разработки аппаратно-программных систем». Использование междисциплинарных связей обеспечивает системность изучения материала дисциплины, исключение дублирования и позволяет преподавателю рационально распределить учебное время.
Формы проведения учебных занятий выбираются преподавателем, исходя из дидактической цели, содержания материала и степени подготовки студентов.
В результате изучения дисциплины студент должен:
иметь представление:
о роли и месте знаний по дисциплине «Конструирование, производство и эксплуатация средств вычислительной техники» при освоении смежных дисциплин по выбранной специальности и в сфере профессиональной деятельности;
об истории создания, тенденциях развития конструкций и технологий производства ЭВМ;
о процессе проектирования средств вычислительной техники и модульном конструировании средств вычислительной техники (СВТ);
о ресурсо- и энергосберегающих технологиях производства и использования вычислительной техники;
знать:
основы компьютерного сопровождения процессов жизненного цикла изделий (КСПИ) вычислительной техники;
структуру жизненного цикла вычислительной системы;
содержание работ на стадиях внешнего и внутреннего проектирования СВТ;
основы модульного конструирования средств вычислительной техники;
конструкцию узлов на печатных платах;
способы обеспечения тепловых режимов радиокомпонентов;
состав конструкторской документации;
САПР элементов и устройств ЭВМ;
технологию изготовления печатных плат;
автоматизированные системы технологической подготовки производства;
условия эксплуатации электронно-вычислительной техники (ЭВТ);
основные понятия и факторы, определяющие надежность ЭВМ;
приемы и методы технического обслуживания, контроля, диагностики СВТ, восстановления работоспособности аппаратно-программных систем;
уметь:
определять иерархический уровень устройств ЭВТ;
использовать технологии конструирования, сборки, наладки СВТ;
рассчитывать тепловые режимы радиокомпонентов;
работать с технической документацией;
работать с программами компьютерного конструкторского проектирования;
определять технологические процессы, использованные при изготовлении сборочной единицы;
осуществлять комплектование, конфигурирование, настройку аппаратно-программных систем;
производить техническое обслуживание, контроль, диагностику СВТ.
Программа рассчитана на 160 часов аудиторных занятий, в том числе 40 часов отводится на лабораторные и практические занятия и 30 часов на выполнение курсового проекта.
Для закрепления теоретических знаний и приобретения необходимых практических умений программой дисциплины предусматривается проведение лабораторных и практических занятий, перечень которых носит рекомендательный характер, и выполнение курсового проекта.
В зависимости от профиля подготовки выпускника и материально-технического обеспечения дисциплины возможны изменения и замена отдельных практических и лабораторных занятий другими, сходными по содержанию. Для лучшего усвоения учебного материала его изложение необходимо проводить с применением технических и аудиовизуальных средств обучения.
При разработке рабочей программы учебной дисциплины образовательное учреждение может вносить изменения в содержание, последовательность изучения учебного материала и распределение учебных часов по разделам (темам), а также в перечень практических и лабораторных занятий, не нарушая логики изложения дисциплины и при условии обязательного выполнения государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности.
Для проверки знаний студентов в рабочей программе рекомендуется указывать, по окончании изучения каких разделов следует проводить рубежный контроль. Форму и сроки проведения контроля по дисциплине определяет образовательное учреждение.
Рабочая программа рассматривается предметной (цикловой) комиссией и утверждается заместителем директора по учебной работе.
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
Наименование разделов и тем
Количество аудиторных часов при очной форме обучения
лекции
в том числе
лабор.
занят.
практ.
занят.
1
2
3
Введение
2
Раздел 1.
Конструирование средств вычислительной техники
50
24
Тема 1.1
Системный подход при конструировании и производстве СВТ
6
Тема 1.2
Модульный принцип конструирования СВТ
4
Тема 1.3
Электрические соединения в конструкциях ЭВТ
4
Тема 1.4
Конструкторская, технологическая и нормативно-техническая документация
2
Тема 1.5
Типовые конструкции модулей СВТ
4
Тема 1.6
Особенности конструкций ПЭВМ
4
4
Тема 1.7
Конструирование печатных плат
4
Тема 1.8
Обеспечение помехоустойчивости и тепловых режимов в конструкциях СВТ
8
Тема 1.9
Автоматизация проектирования и технологической подготовки производства ЭВТ
14
20
Раздел 2.
Производство СВТ
30
12
Тема 2.1
Производственный процесс
4
Тема 2.2
Технология изготовления конструктивных модулей на основе печатных плат
6
Тема 2.3
Сборочные процессы в производстве СВТ
4
12
Тема 2.4
Надежность и средства ее повышения
10
Тема 2.5
Автоматизация производства СВТ
6
Раздел 3.
Эксплуатация СВТ
10
12
Тема 3.1
Установка, конфигурирование и модернизация
6
12
Тема 3.2
Техническое обслуживание, контроль и диагностика СВТ
2
Тема 3.3
Виды неисправностей СВТ и способы их устранения
2
Курсовое проектирование
60
Всего по дисциплине:
152
48
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ
Цели и задачи дисциплины. Общее ознакомление с разделами учебной дисциплины и методами их изучения. Взаимосвязь дисциплины «Конструирование, производство и эксплуатация средств вычислительной техники» с другими дисциплинами.
Краткие исторические сведения о конструкции первых электронных вычислительных машин и технологиях их изготовления.
Раздел 1. КОНСТРУИРОВАНИЕ СРЕДСТВ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Тема 1.1 Системный подход
при конструировании и производстве СВТ
Студент должен:
иметь представление:
о ресурсо- и энергосберегающих технологиях производства и использования вычислительной техники;
о концепции компьютерного сопровождения процессов жизненного цикла (КСПИ) изделий вычислительной техники;
знать:
стадии жизненного цикла технического изделия;
задачи, решаемые разработчиками на стадиях внешнего и внутреннего проектирования;
значение исследований свойств внешней среды и прогноза ее развития;
последствия исключения из жизненного цикла изделия стадии утилизации;
содержание работ и отличительные признаки технической документации, разработанной на этапах предварительного, эскизного и технического проектирования;
определение понятий: техническое предложение, эскизный проект, технический проект и рабочий проект;
взаимосвязь между различными показателями качества ЭВМ;
требования к техническим характеристикам ЭВМ;
группы эксплуатации СВТ;
категории размещения ЭВТ на объектах эксплуатации;
общую структуру организационно-технической системы КСПИ;
инструментальные средства КСПИ;
уметь:
составлять информационную модель гипотетического предприятия;
пользоваться инструментальными средствами КСПИ-программы.
Жизненный цикл технической системы и его структура. Задачи, решаемые на стадиях внешнего и внутреннего проектирования. Понятия НИР, ОКР и НИОКР. Этапы внутреннего проектирования. Ресурсо- и энергосберегающие технологии производства и использования вычислительной техники.
Группы показателей качества конструкций ЭВМ и их назначение.
Требования, предъявляемые к техническим средствам ЭВТ. Параметры воздействующих климатических факторов для различных групп ЭВМ. Климатическое исполнение изделий ЭВТ. Категории конструкций ЭВМ для различных условий эксплуатации.
Концепция и методология компьютерного сопровождения процессов жизненного цикла изделий (КСПИ (CALS) – технологии). Общая структура организационно-технической системы КСПИ. Система логистической поддержки изделия. Электронный технический документ и электронно-цифровая подпись.
Стандартизация технологий представления данных. Классификация данных и их связь со стадиями жизненного цикла продукции.
Практическое занятие. Изучение структуры и возможностей КСПИ-программы.
Тема 1.2 Модульный принцип конструирования СВТ
Студент должен:
знать:
сущность модульного принципа конструирования на основе композиции и декомпозиции;
назначение компоновочной схемы;
основные принципы построения базовых конструкций;
иерархические уровни конструктивных модулей;
состав иерархических уровней модулей для основных систем базовых конструкций ЭВМ.
Достоинства модульного принципа построения конструкций СВТ. Системы базовых конструкций. Основные принципы построения базовых конструкций. Единый размерный модуль. Уровни конструктивных модулей.
Тема 1.3 Электрические соединения в конструкциях ЭВТ
Студент должен:
знать:
назначение электрических соединений в конструкциях ЭВМ;
уровни коммутаций электрических соединений;
способы конструкторско-технологической реализации электрических соединений между модулями и элементами ЭВМ;
способы выполнения межконтактных соединений;
электрические характеристики монтажных проводов и кабелей, применяемых в технических средствах ЭВМ;
виды контактных соединений конструктивных модулей ЭВМ;
параметры разъемных соединителей;
уметь:
определять способ выполненного межконтактного соединения;
выбирать монтажный провод или кабель, исходя из условий поставленной задачи;
осуществлять разъемное соединение и разъединение конструктивных модулей ЭВМ;
интерпретировать маркировку разъемных соединителей.
Электрические соединения в конструкциях ЭВМ и влияние их конструктивно-технологической реализации на электрические характеристики изделий ВТ. Электрические характеристики проводов и кабелей, применяемых в технических средствах ЭВТ. Контактные соединения. Параметры разъемных соединителей. Проблемы, обусловленные электрическим монтажом, и способы их устранения.
Практическое занятие. Расчет паразитных параметров и волновых сопротивлений соединительных кабелей и проводов. Определение условий согласования соединительных кабелей и проводов с электронными компонентами устройств ЭВТ.
Тема 1.4 Конструкторская, технологическая и нормативно-техническая документация
Студент должен:
знать:
основные группы документации;
особенности выполнения конструкторской документации на изделия ЭВТ;
состав нормативно-технической документации;
назначение Единой системы конструкторской документации (ЕСКД);
распределение стандартов ЕСКД по классификационным группам;
состав графической конструкторской документации;
состав конструкторской документации;
изображения условно-графических обозначений элементов ВТ;
виды схем, правила их оформления.
Особенности выполнения конструкторской документации на изделия ЭВТ. Единая система конструкторской документации (ЕСКД), Единая система технологической документации (ЕСТД), Единая система программной документации (ЕСПД). Распределение ЕСКД и ЕСТД по классификационным группам. Виды конструкторской и технологической документации.
Тема 1.5 Типовые конструкции модулей СВТ
Студент должен:
знать:
место и роль монтажной платы в конструкциях ЭВТ;
конструкции ячеек ЭВМ на основе печатных плат;
определение типового элемента замены (ТЭЗ) и его конструктивные особенности;
основные требования, предъявляемые к конструкциям монтажных печатных плат;
виды компоновки ячеек ЭВМ;
конструкции многослойных керамических плат для монтажа бескорпусных ИМС;
конструкцию модулей ЭВМ на металлическом теплоотводящем элементе с использованием толстопленочной технологии, стеклоэмалей и полимерных пленок;
основные схемы несущих конструкций, применяемых в частичных блоках;
конструктивные модули, относящиеся к высшим иерархическим уровням технических средств ЭВТ;
особенности конструкций стоек, шкафов, каркасов и рам.
Конструкции модулей низших иерархических уровней на основе печатных плат и тенденции их совершенствования. Основные требования, предъявляемые к ТЭЗам. Характеристики ТЭЗов. Варианты установки корпусных навесных элементов на платы. Крепление и подсоединение бескорпусных элементов на платы. Особенности кристаллоносителей, применяемых в зарубежных ЭВМ.
Конструкции модулей технических средств ЭВМ высших иерархических уровней.
Тема 1.6 Особенности конструкций ПЭВМ
Студент должен:
знать:
отличительные особенности конструкций персональных ЭВМ;
варианты компоновки системного блока;
конструкции системного блока и периферийных устройств отечественных и зарубежных ПЭВМ;
уметь:
выполнять сборку и разборку системного блока ПЭВМ семейства IBM;
заменять платы расширения в системном блоке;
подключать периферийные устройства к системному блоку.
Особенности конструкций персональных ЭВМ. Корпуса, блоки питания, системные платы, платы расширения, соединители и перемычки, накопители информации. Периферийные устройства и соединители ввода/вывода.
Лабораторное занятие. Изучение конструкции образцов системного блока и периферийных устройств персональных ЭВМ.
Тема 1.7 Конструирование печатных плат
Студент должен:
знать:
конструктивно-технологические разновидности печатных плат;
конструктивно-технологические особенности многослойных печатных плат с выступающими выводами и открытыми контактными площадками;
способы обеспечения межслойных соединений в многослойных печатных платах;
сравнительные характеристики вариантов многослойных печатных плат;
факторы, учитываемые при выборе варианта конструкции многослойной печатной платы;
основные конструктивные параметры печатных плат;
назначение сигнальных, потенциальных и технологических слоев печатной платы;
конструкционные материалы печатных плат;
конструктивные особенности гибких печатных плат и материалы, используемые для их изготовления;
устройство печатных плат с металлическим основанием и материалы, используемые для их изготовления.
Общие понятия, классификационные признаки и основные конструктивно-технологические разновидности печатных плат. Сравнительные характеристики вариантов многослойных плат. Параметры конструкций и требования, предъявляемые к печатным платам. Электрические, конструктивные, технологические, механические и другие параметры печатных плат.
Тенденции совершенствования конструкций печатных плат (уменьшение размеров проводников, контактных площадок и отверстий, повышение плотности размещения конструктивных элементов; увеличение размеров печатных плат и размещение на них подавляющего числа межсоединений элементов).
Тема 1.8 Обеспечение помехоустойчивости и тепловых режимов
в конструкциях СВТ
Студент должен:
знать:
методы расчета помехоустойчивости в конструкциях ЭВТ;
условие теплового баланса;
иерархию нагретых зон;
условия нормального теплового режима отдельного электронного компонента;
характеристики теплового режима изделия ЭВТ;
упрощенную методику расчета количества теплоты, отдаваемой нагретым телом;
общую характеристику систем охлаждения;
особенности и возможности естественного охлаждения; системы принудительного охлаждения и их недостатки;
уметь:
определять объемную и поверхностную плотности теплового потока.
Причины возникновения помех. Связи между элементами в системе. Помехи при соединении элементов «короткими» и «длинными» связями. Расчет помехоустойчивости.
Тепловые воздействия на конструкции ЭВТ. Источники и стоки теплоты. Теплообмен и тепловой баланс. Иерархия нагретых зон.
Тепловой режим изделия. Условия нормального теплового режима отдельного элемента. Объемная и поверхностная плотности теплового потока. Проблемы отвода теплоты, пути их решения.
Виды теплообмена в конструкциях ЭВТ и их особенности. Коэффициенты теплообмена и теплопроводности. Расчет количества теплоты, отдаваемого нагретым телом.
Системы охлаждения и способы обеспечения нормального теплового режима конструкций ЭВТ. Выбор способа охлаждения.
Практическое занятие. Расчет помехоустойчивости в конструкциях ЭВТ.
Практическое занятие. Расчет тепловых процессов и надежности компонентов ТЭЗа.
Тема 1.9 Автоматизация проектирования и технологической
подготовки производства ЭВТ
Студент должен:
знать:
комплекс технических средств САПР; структуру, компоненты, уровни, особенности САПР радиоэлектронной аппаратуры;
классификацию, тенденции развития и перечень проектных задач, решаемых с помощью CAD-систем;
задачи, решаемые при проектировании электрических схем;
программы, предназначенные для проектирования структурных, функционально-логических и принципиальных схем;
отличительные черты систем проектирования печатных плат;
назначение, общую характеристику, отличительные особенности систем конструкторского проек