Національний аерокосмічний університет «Харківський авіаційний інститут»

F7 Комп’ютерна інженерія

Комп’ютерна інженерія — це фундаментальна інженерно-технологічна галузь, що поєднує комп'ютерні науки та мікроелектроніку. Вона фокусується на проектуванні, розробці, налаштуванні та інтеграції апаратного (Hardware) та системного програмного забезпечення (Software).

Якщо суто програмна інженерія працює на верхньому (абстрактному) рівні ПЗ, то комп'ютерний інженер розуміє, як працює система «від транзистора, процесора та системної шини до хмарних серверів і мережі Інтернет». Це фахівці з розробки мікроконтролерних систем, вбудованих систем (Embedded Systems), Інтернету речей (IoT), кіберфізичних систем, комп'ютерних мереж та системного програмування.

В основу підготовки фахівців із комп’ютерної інженерії покладено такі об’єкти:

- апаратні та програмовані засоби: архітектура комп'ютерів, мікропроцесори, мікроконтролери, ПЛІС (FPGA), реконфігуровні обчислювальні системи, спеціалізовані процесори (GPU, NPU для штучного інтелекту);

- вбудовані, кіберфізичні системи та IoT: вбудовані системи (Embedded Systems), Інтернет речей (IoT), робототехніка, розумні будинки/міста, автомобільні та аерокосмічні електронні блоки управління (ECU);

- системне програмне забезпечення: операційні системи (Linux, RTOS), драйвери пристроїв, завантажувачі (Bootloaders), компілятори, системні утиліти, системні протоколи взаємодії;

- мережева інфраструктура та IT-мережі: локальні та глобальні комп'ютерні мережі, Інтернет-протоколи, SDN (Software-Defined Networking), мережеве обладнання, хмарні та EDGE-обчислення;

- технології обчислень та моделювання: паралельні, розподілені, високоефективні (HPC), енергоефективні («зелені»), безпечні, автономні та інтелектуальні обчислення;

- життєвий цикл та CAD/EDA: автоматизоване проектування (CAD/EDA), стандарти та заходи підтримки керування життєвим циклом програмно-технічних засобів.

Цілі навчання за рівнями вищої освіти:

Перший (бакалаврський) рівень - підготовка фахівців, здатних самостійно використовувати, впроваджувати, адмініструвати та обслуговувати технології комп’ютерної інженерії, апаратні та системні програмні засоби.

Основні фокуси підготовки бакалавра:

- засвоєння основ електротехніки, цифрової схемотехніки, мікропроцесорної техніки та архітектури обчислювальних систем;

- програмування низького та високого рівнів (C, C++, Assembly, Python, Verilog/VHDL для ПЛІС);

- проектування та адміністрування комп'ютерних мереж (Cisco, Linux/Windows Server admin), базова мережева безпека;

- розробка вбудованих систем на базі мікроконтролерів (ARM, STM32, ESP32, AVR, Raspberry Pi).

Другий (магістерський) рівень - підготовка фахівців, здатних розв’язувати складні задачі дослідницького та інноваційного характеру у сфері комп’ютерної інженерії, проектувати нові апаратно-програмні комплекси та кіберфізичні системи.

Основні фокуси підготовки магістра:

- проектування та оптимізація високопродуктивних паралельних і розподілених обчислювальних систем (HPC, Cloud/Edge Computing);

- розробка складних систем на кристалі (SoC), проектування та верифікація цифрових вузлів на FPGA/ASIC;

- інженерія операційних систем реального часу (RTOS), створення драйверів та проміжного програмного забезпечення (Middleware);

- проектування архітектури складних мереж, IoT-платформ та енергоефективних («зелених») обчислювальних систем.

Третій (освітньо-науковий) рівень - підготовка наукових та науково-педагогічних кадрів вищої кваліфікації, здатних генерувати нові знання, розробляти інноваційні архітектури обчислювальних засобів, проводячи фундаментальні та прикладні дослідження в комп'ютерній інженерії.

Основні фокуси підготовки доктора філософії (PhD):

- дослідження нових архітектур обчислювачів (нейроморфні процесори, квантові обчислювальні модулі, апаратні прискорювачі AI);

- розробка нових математичних моделей обчислювальних процесів, алгоритмів маршрутизації та паралельних обчислень;

- наукові публікації у провідних наукометричних виданнях (Scopus / Web of Science) та участь у міжнародних R&D-проєктах;

- викладацька та наукова діяльність у ЗВО, керівництво дослідницькими лабораторіями розробки апаратного забезпечення.

Ключові компетентності випускника:

- Embedded Systems & IoT - розробка вбудованого ПЗ (Firmware), програмування мікроконтролерів (C/C++), використання RTOS (FreeRTOS), протоколів SPI, I2C, UART, CAN, MQTT;

- схемотехніка та FPGA - проектування цифрових схем, мови опису апаратури (Verilog, VHDL, SystemVerilog), робота з ПЛІС (Xilinx/AMD, Intel/Altera);

- сстемне програмування - розробка драйверів пристроїв, робота з ядром ОС (Linux Kernel Development), системний аналіз та оптимізація пам'яті/процесора;

- мережі та Інфраструктура - налаштування та маршрутизація комп'ютерних мереж (CCNA рівень), проектування мережевих протоколів, адміністрування Linux-серверів;

- високопродуктивні обчислення - паралельне програмування (OpenMP, MPI, CUDA), проектування кластерних та хмарних обчислювальних вузлів.

Випускники спеціальності F7 Комп’ютерна інженерія мають унікальну перевагу на ринку праці, оскільки володіють знаннями як у галузі ПЗ, так і в галузі апаратного забезпечення:

- вбудовані системи та IoT: Embedded Software Engineer, Firmware Developer, IoT Solutions Engineer/Architect, Hardware Engineer;

- системна та мережева інженерія: System Software Developer, Linux System Engineer, Network Engineer / Architect, DevOps Engineer;

- розробка апаратури та FPGA: FPGA/ASIC Design Engineer, Digital Design Engineer, Verification Engineer;

- автомобільна, аерокосмічна та медична галузі: Automotive Embedded Engineer (розробка систем автопілоту, ECU), Robotics Engineer, Biomedical Equipment Engineer;

- High-Performance Computing & Cloud: HPC Systems Engineer, CUDA/GPU Developer, Cloud Infrastructure Engineer;

- наука та R&D (для PhD та магістрів): науковий співробітник у R&D-центрах технологічних гігантів (Intel, AMD, Nvidia, Samsung, Apple, Qualcomm), викладач ЗВО.

Підготовка здійснюється:

- кафедрою кібербезпеки та інтелектуальних інформаційних технологій (503);

- відділом аспірантури та докторантури.

Навчання проводиться за наступними освітніми програмами:

Освітня програма Освітній ступінь Форма навчання Термін навчання
Системне програмування Бакалавр на основі повної загальної середньої освіти Денна 3 роки та 10 місяців
Бакалавр на основі освітньо-кваліфікаційного рівня «Молодший спеціаліст» 2 роки та 10 місяців 
Системне програмування Магістр, освітньо-професійна програма Денна 1 рік та 4 місяця
Системне програмування Магістр, освітньо-наукова програма Денна 1 рік та 9 місяців
Комп’ютерна інженерія Доктор філософії Денна та заочна 4 роки