Владимир Стешенко, к.т.н.

Специалист — это звучит гордо!

С новым учебным годом, или Размышления об образовании инженера-разработчика.

Самая нужная наука — это наука забывать ненужное.
Антисфен

Мы всегда стремимся к запретному и желаем недозволенного.
Овидий

Итак, приближается новый учебный год. Накануне такого события неплохо бы поговорить о том, чему, как и зачем нужно учить разработчиков новой аппаратуры обработки сигналов. Недавно была опубликована моя статья [1], в которой предпринята попытка изложить собственное видение проблемы. Честно говоря, я не ожидал, что она вызовет столь активный интерес. В ее основу я положил ту программу обучения, к которой, на мой взгляд, следует приближаться, и не навязывал свою точку зрения. Тем не менее большинство откликов и дискуссии с коллегами привели меня к мысли продолжить рассмотрение этой животрепещущей темы.

Начну с конца, то есть подведу итоги прошлого учебного года. Итак, в 2000/2001 учебном году я выдал «на-гора» 17 дипломников (они выполняли проект под моим руководством). Это своего рода рекорд. Из них 9 человек уже в процессе обучения были оформлены на должности инженеров-конструкторов и инженеров-исследователей в Российский НИИ космического приборостроения (РНИИКП). Они выполняли там сначала курсовое, затем дипломное проектирование и остались успешно работать после получения диплома. Два дипломника, защитив дипломы на одном из предприятий г. Железнодорожного, пока не определились с выбором рабочего места — работа по специальности интересна, но малооплачиваема, а работа в сфере коммерции — не по нраву. Один выпускник после окончания остался работать на вычислительном центре кафедры в должности математика 2-й категории (потрясающая формулировка!), фактически выполняя функции системного администратора. Двое выпускников, выполнявших дипломные проекты на кафедре, ушли «на вольные хлеба». Они давно работали то ли менеджерами, то ли промоутерами (не в обиду будь сказано), и целью их образования было получение «корочек», с чем они успешно справились. Оставшиеся распределились так: один ушел в аспирантуру, правда, не МГТУ, другой — в собственную фирму (системная интеграция, Интернет-технологии, охранные системы и т. п.) и последний — на одно из предприятий г. Реутова. Примерно подобная картина наблюдается и у других руководителей дипломного проектирования.

Как видим, примерно 76 % остались «в технике». Наверное, это неплохо: из нашего выпуска (1994 год, 69 человек) «в технике» — разработка, управление проектами и т. д. — осталось не более 15 человек… Приведенные цифры говорят о том, что престижность инженерного труда возрастает. Возрастает и уровень оплаты этого труда. Стоит зайти на конференцию www.telesys.ru и посмотреть отклики на предложение поработать квалифицированному специалисту за 250 у. е. в Питере; работодателю ясно дали понять, что для действительно квалифицированного специалиста подобное предложение почти оскорбительно.

Здесь мы подходим к одному из основных моментов современного положения на рынке труда и подготовки специалистов. Успешно функционирующее предприятие, неважно, частное или государственное, согласно платить достойную зарплату только квалифицированному специалисту, молодому или нет — все равно, главное — специалисту. Безвозвратно, надеюсь, ушли в прошлое те времена, когда «молодой специалист» в течение трех лет постигал основы инженерной науки на предприятии, забывая ненужные на 60 % знания, приобретенные в вузе. Приведу пример из своей переписки с одной успешно работающей российской компанией. Ее представители обратились ко мне с просьбой порекомендовать им на работу специалиста по верификации СБИС. Вот фрагмент письма:

«Наши требования к специалисту:

1. Реальный опыт в области ASIC или FPGA design (VHDL, Verilog).
2. Опыт в области программирования (особенно в области ООП).
3. Опыт работы под OS UNIX (как пользователь).
4. Английский язык (минимум технический).

Условия:

• Обучение (изучение CAD Tools, методологии, SUN WS, Solaris, описание проекта по ASIC-верификации, решение учебных задач) — 1–1,5 месяца. На этом этапе выплачивается «стипендия» 300–600 долл. (зависит от соответствия нашим требованиям).
• Постепенное вовлечение в реальный проект — 2 месяца. На этом этапе выплачивается прибавка не менее 100 долл.
• Полноценное участие в проекте. На этом этапе выплачивается прибавка, размер которой зависит от вклада специалиста».

Как видим, на адаптацию дается срок не более 1,5 месяцев. Отсюда следует однозначный вывод: если будущий инженер хочет зарабатывать на достойную жизнь, он должен уже к моменту окончания вуза являться действительно специалистом, а не носителем «корочек» и набора сумбурных знаний. Возникает закономерный вопрос о такой возможности. Не обманывается ли «юноша, вступающий в жизнь», при подаче документов в вуз на выбранное направление обучения? В состоянии ли учебное заведение обеспечить материальную базу и полноценное методическое наполнение учебного процесса на необходимом уровне?

Ответ на эти вопросы, увы, не всегда однозначен. На мой взгляд, уровень подготовки разработчика определяют следующие факторы:

• полноценная фундаментальная подготовка — теоретические курсы. Помимо общетехнических дисциплин (физика, математика) сюда входят курсы «Управление в технических системах», «Теоретические основы электротехники», «Радиотехнические цепи и сигналы», «Статистическая радиотехника», «Синтез систем обработки сигналов», «Цифровая обработка сигналов»;
• современный курс схемотехнического проектирования с развитым лабораторным практикумом, оснащенным как макетами, так и современными рабочим местами со средствами САПР;
• полноценная самостоятельная работа студентов — практика, НИРС (научно-исследовательская работа студента), курсовое проектирование, которые желательно, а подчас и необходимо проводить на предприятиях-потребителях специалистов;
• обеспечение литературой и учебными пособиями, в том числе возможностью просмотров сайтов учебной направленности в Интернете.

Впрочем, это общеизвестные вещи. Поговорим о том, как можно выполнить все вышеизложенные условия при минимальных затратах, учитывая финансирование высшей школы на «современном» этапе. Начнем с наболевшего — материального оснащения. Как ни странно, но во многом этот вопрос изрядно преувеличен — за стонами об отсутствии финансирования скрывается элементарная лень преподавателей (не хочу обижать коллег, но многие факты говорят об этом). На данный момент существует прекрасная возможность учить студентов на неворованном программном обеспечении. Студенческие версии таких пакетов, как MicroCAP и OrCAD доступны на сайтах компаний-разработчиков или у дистрибьюторов. Так, технический эксперт компании «Родник Софт» Юрий Потапов в беседе со мной сетовал, что у него имеется большое количество CD-ROM Orcad 9.2 Lite Edition, включающих в себя редактор ввода схем Capture CIS, средство трассировки плат Layout и программу моделирования аналоговых схем Pspice. Данный пакет в отличие от полноценного продукта имеет ряд ограничений на сложность схемы (схема — до 60 компонентов, плата — 15 компонентов), которые, однако, не слишком существенны на начальном этапе обучения студентов.

Рис.1

Рис.2

На рис. 1 приведен пример фрагмента схемы, а на рис. 2 — пример платы, разработанный в этом пакете. Примеры взяты из штатного комплекта примеров с целью показать возможности облегченной версии пакета.

Они производят вполне сносное впечатление, тем более что при желании подобный пакет можно купить в полной версии со значительной вузовской скидкой (к сожалению, это все равно дорого).

В результате будущий специалист готовится к работе не на суррогатном средстве проектирования типа CircuitMaker, а на облегченной версии реального мощного продукта, причем абсолютно легально и бесплатно. Однако господам преподавателям трудно приехать и взять бесплатно нужное количество дисков. «Родник» мог бы организовать их рассылку, но и сейчас особых проблем с приобретением такого пакета нет, тем более что многие фирмы-разработчики ПО имеют аналогичные студенческие версии, которые рассылают в вузы по запросу. Мне на служебный адрес приходили практически все заказанные версии продуктов. Здесь следует сделать отступление и напомнить, что официально использовать в учебном процессе можно только студенческие или полные версии. Версии класса Evaluation и Trial, к сожалению, для этого не предназначены.

Замечательный подход демонстрируют фирмы-производители ПЛИС (Altera, Xilinx, Actel, Atmel и др.). Они бесплатно распространяют облегченные или студенческие версии САПР для своих кристаллов, имеют университетские программы поддержки, к которым уже присоединилось немало российских вузов. Те, кто в силу специфики специальности не может напрямую сотрудничать с зарубежной компанией, например военные учебные заведения, могут загрузить эти версии с соответствующих сайтов либо получить, и в большинстве случаев бесплатно, у российских дистрибьюторов. Рассмотрим в качестве примера возможности пакета MAX+PLUS II BASELINE фирмы Altera, который доступен по адресу www.altera.com или на CD Altera Digital Library.

Как видим, поддерживаются кристаллы приличной емкости (30 тыс. эквивалентных вентилей). Студенческая версия данного пакета более ограничена по емкости кристалла, но поддерживает синтез языков описания аппаратуры высокого уровня VHDL/Verilog. Аналогичные продукты есть и у других компаний — производителей ПЛИС, а за небольшие деньги (около $150–200) можно купить вполне функциональный пакет с достаточно широкими возможностями, например базовый пакет Foundation фирмы Xilinx. Более того, многие дистрибьюторы поставят для вузов подобную версию на нужное число машин и бесплатно. Они прекрасно понимают, что, внедрив свой продукт в учебный процесс, через несколько лет они получат потенциальных потребителей полных версий их продукта.

Таблица

Аналогичные университетские программы имеют и многие производители микроконтроллеров и процессоров цифровой обработки сигналов. Стоимость аппаратных отладочных средств и ПО составляет $100–300, что по силам многим вузам. Я уж не говорю о том, что крупные компании готовы оказывать содействие в создании своих учебных центров, вкладывать деньги в их оснащение, была бы реальная отдача в виде специалистов, применяющих полученные навыки на практике. Подобным образом решается и проблема утоления информационного голода. Являясь преподавателем вуза и действующим разработчиком, работающим с современной элементной базой, автор понимает, что спасение утопающих — дело рук самих утопающих, и соломинкой в данной ситуации может оказаться публикация в журналах схемотехнического профиля циклов статей, посвященных актуальным вопросам современной схемотехники. Примером могут служить публикации журналами «Компоненты и технологии», «Chip News», «Схемотехника» и другими периодическими изданиями нескольких циклов статей, посвященных вопросам освоения перспективного программного обеспечения и элементной базы.

Издательства тоже осознают необходимость издания современной литературы. В течение последних пяти лет изданы книги [2–7], и номенклатура изданий все возрастает. Из разговоров с издателями можно сделать вывод, что они готовы осуществлять проекты издания учебной литературы без государственных дотаций — авторов не хватает! Обучение техническому иностранному языку — одна из задач. Наша кафедра успешно сотрудничает с кафедрой иностранных языков, помогает с текстами для переводов и терминологией — нужно только взаимное желание!

Пара слов об организации практических занятий. Здесь все зависит от той политики, которую проводит руководство предприятия в отношении привлечения на работу молодых специалистов. РНИИКП, например, нашел средства для оснащения лаборатории современными средствами конструирования (мощные компьютеры, большие мониторы, плоттеры и т. п.) специально под наших выпускников, которые остались работать после защиты диплома.

Дорогу осилит идущий. Я поздравляю всех преподавателей и студентов с новым учебным годом и надеюсь, что совместными усилиями мы сможем достигнуть многого. Автор будет признателен за все отклики и готов принять участие в дискуссии, посвященной вопросам обучения студентов теории и практике схемотехнического проектирования.

Литература

1. Стешенко В. Б. Схемотехническое проектирование микроэлектронных устройств: чему, как и зачем учить будущих разработчиков устройств обработки сигналов // Chip News, № 4, 2001.
2. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. — СПб.: БХВ — Санкт-Петербург, 2000.
3. Стешенко В. Б.. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование устройств обработки сигналов – М.: «Додэка», 2000.
4. Новиков Ю. В., Калашников О. А., Гуляев С. Э. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера IBM PC. — М.: ЭКОМ, 1997. — 224 с.
5. Пухальский Г. И., Новосельцева Т. Я. Цифровые устройства: учебное пособие для втузов. — СПб.: Политехника, 1996. — 885 с., ил.
6. Стешенко В. Б. ACCEL EDA: технология проектирования печатных плат. – М.: «Нолидж», 2000.- 512 с., ил.
7. Щука А. А. Функциональная электроника. — М.; МИРЭА, 1998. -260 с.

Владимир Стешенко, к.т.н.