Требования к свободному месту на диске и оперативной память весь низкие, что позволяет создавать курсы на компьютерах средней комплектации. Конкретно компьютер должен иметь не менее 250 Мбайт на дисковом пространстве. Оперативная память требуется в минимальных и рекомендуемых размерах 512 Мбайт и 1 Гбайт соответственно. При рассмотрении характеристик памяти может помочь правило расчета: 50 пользователей на каждый гигабайт памяти.
Одним из требований к программному обеспечению выделяется наличие веб-сервера. Обычно используется наиболее распространённый веб-сервер Apache, но существует возможность установить и любой другой веб-сервер, главное чтобы данный сервер поддерживал язык PHP.
Помимо веб-серверов, Moodle имеет поддержку серверов баз данных, стоит выделить следующие сервера баз данных: Microsoft SQL Server, Oracle, MySQL, PostgresSQL.
Обоснование выбора эксплуатационных характеристик заключается в возможность использования любой OC, Windows 7-10, Linux, Mac OS. Выбор OC в основном зависит от опыта работы пользователя, стоит подбирать такую OC, с которой пользователю будет работать проще, нежели изучать не известную ему операционную систему. Наличие СУБД подразумевает масштабируеомое применение СУБД, к выполняемым функциям обработки информации, основная сфера применения для СУБД настольные персональные компьютеры. Сокращение времени и финансовых затрат на разработку, защищенность и совместимость проектированных курсов.
3. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОГО КУРСА
Основной объем работы приходится на разработку электронных лабораторных работ, в которых преподаватель создает отдельные темы с теоретическим и практическим материалом и заносит их в соответствующие разделы. Студент, работающий по конкретному курсу, изучает теоретический материал и решает практические задания, а затем отсылает результаты преподавателю, который в свою очередь оценивает качество усвоенного материала студентом.
4. ОПИСАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Для создания и последующего решения практических заданий использовались программные среды Microcap и Logisim.
Microcap - одна из самых распространённых программ для схематического моделирования. Имеет в своем наличии весьма большой спектр аналоговых и цифровых устройств. Касательно трудности в освоении Microcap дружелюбен к новичкам в сфере схемотехнического анализа, не смотря на простоту, опытный пользователь способен создавать макромодели любой поставленной перед ним задачи. Предоставляет возможности имитационного моделирования без потери ключевой информации о поведении системы.
Logisim - пользуется популярностью в сфере обучения, так как имеет весьма простой интерфейс и все необходимые элементы для изучения архитектуры информационных систем. Не смотря не свою простоту в Logisim возможно создавать весьма обширные макромодели. Одним из недостатков является отсутствие аналоговых элементов в системе.
5. ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Все лабораторные работы выполнены в текстовом формате для более простого внедрения в электронный курс.
В процессе выполнения лабораторных работ студент получит базовые знания в сфере архитектуры информационных систем. Для разработки лабораторных работ использовались следующие программные среды схематического моделирования: Microcap, Logisim.
5.1 Устройства ввода и вывода в среде Logisim
Целью данной работы служит изучение устройств ввода и вывода на базе программы logisim, освоение элемента «декодер», создание графических рисунков с помощью элемента «светодиодная матрица».
В процессе выполнения лабораторной работы студент сначала изучает теоретический материал, предоставленный в лабораторной работе и начинает проектировать схемы.
С помощью примитивного устройства кнопка и устройств типа «Светодид», «7-сегментный индикатор» студент начинает проектировать схему для соответствия между сегментами и входом.
На рисунке 6.1 представлена первая схема, которую проектирует студент в ходе изучения лабораторной работы.
Рисунок 5.1 - соответствие между входами и сегментами
Далее по ходу лабораторной работы студент моделирует схему для отображения многоразрядных значений в десятичном представлении. Для создания подобной схемы используются следующие элементы в Logisim: контакт, делитель, генератор случайных чисел, шестнадцатеричный индикатор, разветвитель, кнопка.
При помощи перечисленных компонентов строится схема, приведенная на рисунке 6.2.
Рисунок 5.2 - схема для отображения десятичного числа
Разработанная схема преобразует восьмибитное число с помощью шестнадцатеричных индикаторов. При нажатии на кнопки в компоненте «генератор случайных чисел» генерируется случайное число и изображения индикатора изменяется.
Далее студент строит схему с использованием светодиодной матрицы которая позволяет преобразовать поступающие биты в элементы графики.
Схема с использованием светодиодной матрицы представлена на рисунке 6.3.
Рисунок 5.3 - схема для формирования изображения в светодиодной матрице
После создания приведенных схем студент выполняет 5 заданий, суть которых заключается в моделировании подобных устройств.
5.2 Элементарные устройства памяти в Logisim
По ходу выполнения лабораторной работы студент знакомится с триггерами типа D,T,JK,RS. В процессе изучения теоретического материала студенту предстоит смоделировать все виды триггеров.
После изучения теоретического материала студент моделирует двухступенчатый синхронный D - триггер как знак того что теоретический материал был усвоен.
Двухступенчатый синхронный D - триггер представлен на рисунке 6.4.
Рисунок 5.4 - Двухступенчатый синхронный D-триггер
При завершение изучения теоретического материала предоставляется практическое задание в которое входя 7 пунктов. В каждом из пунктом предоставляется задание на создание элементов основанных на триггерах всех типов.
Требования к заданию заключаются в выполнение всех заданий в одном файле и каждое устройство должно быть оформлено в виде отдельной схемы.
5.3 Исследование двоично-десятичных счетчиков
Цель данной лабораторной работы заключается в изучение принципов построения и функционирования двоично-десятичных счетчиков.
В ходе выполнения лабораторной работы перед студентом ставятся задачи на создание и моделирования схем с использованием ИС К1155ИЕ4 двоично-десятичного счетчика и его аналога двоично-десятичного реверсивного счетчика.
Схемы, которые студент создает в ходе лабораторной работы, приведены на рисунках 6.5 и 6.6.
Рисунок 5.5 - двоично-десятичный счетчик
Рисунок 5.6 - схема реверсивного двоично-десятичного счетчика
После того как студент спроектировал необходимые смех проводится их исследования и приводятся результаты моделирования представленные на рисунках 6.7 и 6.8
Рисунок 5.7 - результат моделирования двоично-десятичного счетчика
Рисунок 5.8 - результат моделирования реверсивного двоично-десятичного счетчика
5.4 Исследование асинхронных двоичных счетчиков
Целью лабораторной работы служит изучение принципов построения и функционирования двоичных счетчиков, а так же исследование счетчиков с последовательным и параллельным переносами.
В ходе выполнения лабораторной работы студент моделирует схему на базе интегральных схем и триггеров 4-разрядного асинхронного счетчика с последовательным переносом.
Схема, которую студент должен смоделировать представлена на рисунке 6.9.
Рисунок 5.9 - схема счетчика с последовательным переносом
5.5 Синтез комбинационных узлов и с использованием базовых логических элементов
Целью лабораторной работы является развить навыки для создания и синтезирования комбинационных узлов с использованием логических элементов.
В ходе выполнения лабораторной работы студент моделирует схему, в которой выполняются операции истинности .
Первая схему, которую должен смоделировать студент, представлена на рисунке 6.10.
Рисунок 5.10 - схема для первого задания
Второе задание в практической части подразумевает создание схемы, которая будет имитировать выполнение операций истинности.
Схема, которую студент должен смоделировать для второго задания, приведена на рисунке 6.11.
Рисунок 5.10 - схема второго задания.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В выпускной квалификационной работе были разработаны лабораторные работы для электронного курса «Архитектура информационных систем». Электронный курс предоставляет возможность обучающемуся изучать теоретический материал, выполнять лабораторные работы, проходить тесты для оценивания своих знаний.
Был произведен анализ программных сред для непосредственной разработки лабораторных работ на основе соответствующей курсу литературе, а так же анализ дистанционных сред обучения для корректной проектировки электронного курса.
В результате исследования программных сред для разработки лабораторных работ были выбраны программы Logisim и Microcap. Причиной выбора стало бесплатной распространение и удобный интерфейс для работы в среде моделирования.
В заключительном пункте был проведен анализ непосредственно сделанных лабораторных работ. Описаны необходимые цели в лабораторных работах и подробный ход их выполнения.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Амелина, М.А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap. Версии 9, 10 / Амелина М.А., Амелин С.А. - Смоленск: НИУ МЭИ, 2012. - 617 с.
2. Шустов, М.А. Цифровая схемотехника. Практика применения / Шустов М.А - Санкт-Петербург: Наука и техника, 2018г. - 432 с.
3. Гололобов, В. Н. Компьютер в лаборатории радиолюбителя / Гололобов В.Н - Санкт-Петербург: Наука и техника, 2018г. - 384с.
4. Гаврилов, С.А. СХЕМОТЕХНИКА. Мастер-класс / Гаврилов С.А. - Санкт-Петербург: Наука и техника, 2016г. - 384с.
5. Романов, А.Н. Технология дистанционного обучения / Романов А.Н., Торопцов В.С., Д.Б. Григорьевич - Москва: Юнити-Дана, 2000г. - 304 с.
6. Ибрагимов, И.М. Информационные технологии и средства дистанционного обучения / Ибрагимов И.М. - Москва: Академия, 2007г. - 336 с.
7. Трайнев, В.А. Дистанционное обучение и его развитие / Трайнев В.А., Гуркин В.Ф., - Москва: Дашков и Ко, 2006г. - 296 с.
8. Ефремова Н.Ф. Тестирование. Теория, разработка и использование в практике учителя / Ефремова Н.Ф., - Москва: Национальное образование, 2012г. 224 с.
11. UML -- диаграмма вариантов использования [Электронный ресурс]: habr сайт. - Режим доступа: https://habr.com/post/47940/
12. Теория и практика UML. Диаграмма последовательности [Электронный ресурс]: it-gost сайт. - Режим доступа: http://itgost.ru/articles/view_articles/96
13. Методология IDEF0 [Электронный курс]: itteach сайт. - Режим доступа:https://itteach.ru/bpwin/metodologiya-idef0