направление 09.06.01 (05.13.11 — Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей)

1, Математические основы программирования 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 )чР. Полиномиальная сводимость задач. Примеры Ь1Р-полных задач. подходы к их решешпо. '1'очные и приближенныс 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). Алгебра логики.

Булевы функции, 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 прсдикатов первого порядка. Отношения и функции.

Отношение эквивалентности и разбиения. Фактор множества. Отношения частичного порядка. Формальные языки и способы их описания. Классификация формальных грамматик. Их использование в лексическом и синтаксическом анализе. ),-исчисление, правила редукции, единственность нормальной формы и правила се достижения, представление рекурсивных функций.

Основы комбинаторного анализа. Метод производящих функций. метод включений и исключений. Примеры применения. Коды с исправлением ошибок. Алфавитное кодирование. Мегоды сжатия информации. Основы криптографии. Задачи обеспечения конфиденциальности и целое~ности информации. 2. Применение систем компьютерной математики (СМЕ: Ма)Ьсаг), Мат1аЬ, Мар1е, МагЬета!1са и др.) и систем визуального математического моделировании (СВМ: В(ши!1н1с, У!зЯш, МВТУ и др.) для анализа и синтеза систем управления 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 (Майсад, Ма!!аЬ. Мар1е, Ма!)зепшпса и др.) для решения различных задач анализа и синтеза систем управления, Обзор расширений Ма11аЬ.

используемых для решения задач теории управления. Обзор, краткая характеристика и способы применения СВМ (Япш11п)с. Ъ'(вЯт и др.) лля анализа и синтеза систем управления. 3. Вычислительные машины, системы и сети Архитектура современных компьютеров, Ор|анизации памяти и архитектура процессора современных вычислительных машин.

Страничная и сегментная организация виртуальной памяти. Кэш-память. Командный и арифметический конвейеры, параллельное выполнение независимых команд, векторные командьь Специализированные процессоры. Машины, обеспечивающие выполнение вычислений, управляемых потоком данных. Организация ввода-вывода„каналы и процессоры авода-вывода. устройства сопряжения с объектами. 2 Классификация вычислительных систем (ВС) 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 (ИНС). Локальные и глобальные ИВС, технические и программные средства объединения различных сетей. Методы и средства передачи данных в ИВС, протоколы передачи данных. Особенности архитектуры локальных сетей (Е|1зептек То|сел Влпя, Р|)И). Сеть |п1егпе1, доменная организация, семейство протоколов ТСР/1Р. Информационно-вычислительные сети и распределенная обработка информации.

4. Языки и системы программирования. Технология разработки программного обеспечения Языки программирования. Процелурные языки программирования (Фортран, Си). Функциональные языки программирования (Лисп), логическое программирование (Пролог), объектно-ориентированные языки программирования (Ява). Процедурные языки программирования. Основные управляющие конструкции. структура программы.

Работа с данными: переменные и константы, типы данных (булевский, целочисленные, плавающие. символьные, типы диапазона и перечисления, указатели), структуры данных (массивы и записи). Процедуры (функции): 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 оптимизирующего транслятора. Промежуточные представления программы: последовательность символов, последовательность лексем, синтаксическое дерево. абстрактное синтаксическое дерево. Уровни промежуточного представления: высокий, средний, низкий. Формы промежуточного представления. Анализ исходной программы в компиляторе. Оптимизация программ при их компиляции.

Генерация объектно~ о кода в компиляторах. Машинно-ориентированные языки. язык ассемблера. Представление машинных команд и констант. Команды транслятору. Их типы, принципы реализации. Макросредства, макровызовы, языки макроопределений, условная макрогецерапия, принципы реализации. Системы программирования (СП), типовые компоненты СП: языки, трансляторы. редакторы связей„отладчики, текстовые редакторы. Модульное программирование. '1 нпы модулей. Связывание модулей по управлению и данным. Пакеты прикладных программ (ППП). Системная часть и наполнение. Языки общения с ППП. Машинная графика. Средства поддержки мшпинной графики. Графические пакеты.

Технология разработки и сопровождения программ. Жизненный цикл программы. Этапы разработки, степень и пути их автоматизации. Обратная инженерия. Декомпозиционные и сборочные технологии, механизмы наследования, инкапсуляции, задания типов. Модули, взаимодействие между модулями, иерархические структуры программ. Отладка, тестирование, верификация и оценивание сложности программ. Генерация тестов.

Системы генерации тес~оп. Методы спецификации программ, Методы проверки спецификации. Схемнос. структурное, визуальное программирование. Разработка пользовательского интерфейса. 5. Операционные системы Режимы функционирования вычислительных систем, структура и функции операционных систем. Основные блоки и модули. Основные средства аппаратной поддержки функций операционных систем (ОС): система прерываний, защита памяти, механизмы преобразования адресов в системах виртуальной памяти, управление каналами и периферийными устройствами. Виды процессов и управления ими в современных ОС.

Т!редставление процессов„ их контексты, иерархии порождения, состояния н взаимодействие. Многозадачный (многопрограммный) режим работы. 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 памяп кь Рабочее множество страниц (сегментов) программы, алгоритмы е1 о определения. Управление внешними устройствами. Оптимизация многозадачной работы компьютеров. Операционные системы %1пдоиъ, 1)п)х, Ыпцх. 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 клиен~ — — сервер. средства управления сетями в ОС БХ1Х, Мпдозтз 1ч'Т. Семейство протоколов ТСРДР. структура и типы 1Р-адресов. доменная адресация в 1п!етпеь Транспортные протоколы ТСР, 1Л)Р . Удаленный доступ к ресурсам сети. Организация электронной почты, телеконференций. Протоколы передачи файлов ГТР и НТТР, язык разметки гипертекста НТМ1., разработка %ЕВ-страниц, % ЗУ%'-серверы. б. Методы хранения данных и доступа к ним. Организация баз данных и зна- ний Концепция типа данных.

Абстрактные типы данных. Объекты (основные 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).