направление 02.06.01 (05.13.11 — Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей)

1. Математические основы программировании Понятие алгоритма и его уточнения: машины Тьюринга. нормальные алгоритмы Маркова, рекурсивные функции. Эквивалентность данных формальных моделей алгоритмов. Понятие об алгоритмической неразрешимости. Примеры алгоритмически неразрешимых проблем. Понятие сложности алгоритмов, Классы Р и ХР. Т!олиномиальная сводимость задач. Примеры Ь)Р-полных задач.

подходы к их решении. Точные и приближенные комбинаторные алгоритмы. Примеры эффективных (полиномиальных) алгоритмов: быстрые алгоритмы поиска и сортировки; полиномиальные алгоритмы для задач на графах и сетях (поиск в глубину и ширину, о минимальном остове, о кратчайшем пути, о назначениях). Алгеора логики. Булевы функпии, канонические формы задания булевых функций. Понятие полной системы. Критерий полноты Поста. Минимизация булевых функций в классах нормальных форм. Исчисление предикатов первого порядка.

Понятие интерпретации. Выполнимость и общезначимость формулы первого порядка. Теорема о полноте исчисления предикатов первого порядка. Отношения и функции. Отношение эквивалентности и разбиения. Фактор множества. Отношения частичного порядка. Формальные языки и способы их описания. Классификация формальных грамхштик. Их использование в лексическом и синтаксическом анализе. Х-исчисление. правила редукпии, единственность нормальной формы и правила ее достижения, представление рекурсивных функций.

Основы комбинаторного анализа. Метод производящих функций, метод включений и исключений. Примеры применения. Коды с исправлением ошибок. Алфавитное кодирование. Методы сжатия информации. Основы криптографии. Задачи обеспечения конфиденциальности и целостности информации. 2. Применение систем компьютерной математики (СМК: Ма(Ьсад, МаВаЬ, Мар1е, Ма(ЬепзаВса и др.) и систем визуального математического моделирования (СВМ: Япзп11пи, Ъ'1яЯт, МВТУ и др.) длн анализа н синтеза систем управлении Применение типовых СКМ и СВМ для решения задач теории управления.

Аппарат исследования систем управления. Технологический процесс исследования систем управления с использованием компьютерных технологий. Обзор, краткая характеристика и способы применения СКМ (Ма1Ьсад, Ма11аЬ, Мар)е, Майспзайса и др.) для решения различных задач анализа и синтеза систем управления. Обзор расширений Ма!!аЬ, используемых для решения задач теории управления. Обзор. краткая характеристика и способы применения СВМ (Яшп))пк. У|яЯпз и лр.) для анализа и синтеза систем управления. 3. Вычислительные машины, системы и сети Архитектура современных компьютеров. Организации памяти и архитектура процессора современных вычислительных машин.

Страничная и сегментная организация виртуальной памяти. Кэш-память, Командный и арифметический конвейеры, параллельное выполнение независимых команд. векторные команды. Специализированные процессоры. Машины, обеспечивающие выполнение вычислений, управляемых потоком данных. Организация ввода-вывода, каналы и процессоры ввода-вывода, устройства сопряжения с объектами.

2 Классификация вычислительных систем 1ВС) по способу организации параллельной обработки. Многопроцессорные и многомашинные комплексы. Вычислительные кластеры. Проблемно-ориентированные параллельные структуры: матричные ВС, систолические структуры, нейросети. Назначение, архитектура и принципы построения информационно — вычислительных сетей 1ИВС). Локальные и глобальные ИВС, технические и программные средства объединения различных сетеи. Методы и средства передачи данных в ИВС, протоколы передачи данных. Особенности архитектуры локальных сетей (Егпегпе1, 'Гойеп Ыпд„ГГ)О1). Сеть 1п1егпец доменная организация, семейство протоколов ТСРЛР. Информационно-вычислительные сети и распределенная обработка информации. 4.

Языки и системы программировании. Технология разработки программного обеспечения Языки программирования. Процедурные языки программирования (Фортран. Си)„ Функциональные языки программирования (Лисп), логическое программирование 1Пролог)„объектно-ориентированные языки программирования (Ява). Процедурные языки программирования. Основные управляюшие конструкции, структура программы. Работа с данными: переменные и константы, типы данных 1булсвский, целочисленные, плаваюшие.

символьные, типы диапазона и перечисления, укыатели), структуры данных 1массивгя и записи). Процедуры гфункции): вызов процедур, передача параметров (по ссылке, по значению. по результату). локализация переменных, побочные эффекты. Объектно-ориентированное программирование. Классы и объекты, наследование, интерфейсы. Распределенное программирование.

Основы построения трансляторов. Структура оптимизирукнцего транслятора. Промежуточные представления программы: последовательность символов, последовательность лексем, синтаксическое дерево, абстрактное синтаксическое дерево. Уровни промежуточного представления; высокий, средний, низкий. Формы промежугочного представления. Анализ исходной программы в компиляторе. Оптимизация программ при их компиляции.

Генерация объектного кода в компиляторах. Машинно-ориентированные языки, язык ассемблера. Представление машинных команд и констант. Команды транслятору. Их типы, принципы реализации. Макросредства„макровызовы, языки макроопределений, условная макрогенерацня, принципы реализации. Системы программирования 1СП), типовые компоненты СП: языки, трансляторы, редакторы связей, отладчики, текстовые редакторы. Модульное про| раммирование.

Гипы модулей. Связывание модулей по управлению и данным. Пакеты прикладных программ (ППП). Системная часть и иапо:шсние. Языки обшения с ППП. Машинная графика. Средства поддержки машинной графики. Графические пакеты. '1'ехнология разрабогки и сопровождения программ. Жизненный цикл программы.

Этапы разработки. степень и пути их автоматизации. Обратная инженерия. Декомпозиционные и сборочные технологии, механизмы наследования, нгцсапсуляции. задания типов. Модули, взаимодействие между модулями, иерархические структуры программ. Отладка. тестирование, верификация и оцениванне сложности программ. Генерация тестов. Системы генерации тестов. Методы спецификации программ. Методгя проверки спецификации. Схемное. структурное, визуальное программирование, Разработка пользовательского интерфейса.

5. Операционные системы Режимы функционирования вычислительных систем, структура и функции опсрационных систем. Основные блоки и модули. Основные средства аппаратной поддержки функций операционных систем (ОС): система прерываний, зшцита памяти, механизмы преобразования адресов в системах виртуальной памяти, управление каналами и периферийными устройствами. Виды процессов и управления ими в современных ОС.

Представление процессов. их контексты, иерархии порождения, состояния и нзаимодействие. Многозадачный (многопрограммный) режим рабо~ы. Команды управления процессами. Средства взаимодействия процессов. Модель клиент-сервер и ее реализация в современных ОС. Параллельные процессы, схемы порождения и управления, Операционные средства управления процессами при их реализации на параллельных и распределенных вычислительных системах и сетях. Управление доступом к данным.

Файловая система, организация, распределение дисковой памяти. Управление обменом данными между дисковой и оперативной памятью. Рабочее множество страниц (сегментов) программы, шггоритмы его определения, Управление внешними устройствами. Оптимизация многозадачной работы компьютеров. Операционные системы Ъ1пс1омз, Пьйх, 1лпих. Особенности организации, предоставляемые услуги пользовательского взаимодействия. Операционные средства управления сетями. Эталонная модель взаимодействия открытых систем 1ЯО/ОЯ1, Маршрутизация и управление потоками данных в сети.

Локальные и глобальные сети. Сетевые ОС, модель клиент — сервер. средства управления сетями в ОС 1Лл(1Х, %'1пдозсз ~)Т. Семейство протоколов ТСР,'1Р. структура и типы 1Р-адресов, доменная адресация в 1п1егпеп Транспортные протоколы ТСР. П()Р . Удаленный доступ к ресурсам сети. Организация злектронной почты, телеконференций. Протоколы передачи файлов РТР и НТТР, язык разметки гипертекста НТМ1., разработка %'ЕВ-страниц, %%'%-серверы. б. Методы хранения данных и доступа к ним.

Организация баз данных и зна- ний Концепция типа данных. Абстрактные типы данных. Объекты (осиовные свойства и отличительные признаки). Основные структуры данных, алгоритмы обработки и поиска. Сравнительная характеристика методов хранения и поиска данных. Основные понятия реляционной и объектной моделей данных. Теоретические основы реляционной модели данных (РДМ). Реляционная алгебра. реляционное исчисление. Функциональные зависимости и нормализация отношений.

САЯЕ-средства и их использование при проектировании базы данных (БД). Организация и проектиронание физического уровня БД. Методы индексирования. Обобшенная архитектура, состав и функции системы управления базой данных (СУБД). Характеристика современных технологий БД. Примеры соответствующих СУБД. Основные принципы управления транзакциями, журнализацней и восстановлепи- ем. Язык баз данных ЯО1.. Средства определения и изменения схемы БД, определения ограничений целостности. Контроль достугнь Средства манипулирования данными. Сз андарты языков Я 1.. Интерактивный, встроенный, динамический ЯО1..

Основные понятия технологии клиент †серв. Характеристика ЯО1.-сервера и клиента. Сетевое нзаимодействие клиента и сервера. Информационно-поисковьзе системы. Классификация. Методы реализации и ускорения поиска, Методы представления знаний: процедурные представления. логические предо пизления, семантические сети, фреймы. системы продукций. Интегрированные методы представления знаний.

Языки представления знаний, Ьазы знаний. Экспертные системы (ЭС). Области применения ЭС. Архи гектура 'ЭС. Механизмы вывода, подсистемы объяснения, общения. приобретения знаний ".ЭС. )Кизненный цикл экспертной системы. Примеры конкретных ЭС. 7. Профессиональные программные среды Модели и этапы жизненного цикла программного изделия. Характеристики современных информационных систем и требования к технологиям проектирования. Средства н методы моделирования и структурного анализа. Методологии (ЮЕР). Диаграммы бизнес-процессов, диаграммы потоков данных. диаграммы потоков работ (%от!сйов.-диаграммы).