[ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Кемеровский государственный университет»
в г. Анжеро-Судженске
«1» марта 2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации»(ОПД.Ф.1) для специальности 080801.65 «Прикладная информатика в экономике»
факультет информатики, экономики и математики курс: 2 семестр: 3 зачет: 3 семестр лекции: 36 часов самостоятельная работа: 36 часов всего часов: 72 Составитель: канд., техн. наук, доцент кафедры информатики Шкуркин А.С.
Анжеро-Судженск Рабочая программа составлена на основании:
«ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ» (2000г.) Рабочая программа обсуждена На заседании кафедры информатики Протокол №6 «31» января 2013г.Зав. кафедрой_ Шкуркин А.С.
(Ф.И.О., подпись) Одобрено методической комиссией Протокол №8 «26» февраля 2013г.
Председатель Якупов Р.Т.
(Ф.И.О., подпись)
1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Цель и задачи курса: изучить принципы построения и функционирования ЭВМ, устройство и работу отдельных узлов компьютера, знать современный уровень развития компьютерной индустрии, уметь правильно выбрать персональный компьютер, учитывая конкретные требования потребителя и предлагаемую номенклатуру компьютеров.Ознакомиться с направлениями и перспективами развития вычислительных средств.
Получить знания об архитектуре и организации функционирования вычислительных систем и режимах работы ЭВМ.
Изучить принципы организации телекоммуникационных вычислительных сетей и телекоммуникационных систем. На практике ознакомиться с функционированием и администрированием в локальных вычислительных сетях.
Ознакомиться с организацией глобальной сети INTERNET, способами обращения к мировым информационным ресурсам. Получить практические навыки работы в глобальной сети. Изучить особенности организации и защиты информации в корпоративных сетях.
Часы самостоятельных занятий должны использоваться для изучения дополнительного теоретического материала, рекомендованного в списке литературы, а также для закрепления практических навыков работы в сетях. На практических занятиях используются ПК с установленными на них сетевыми операционными системами и сетевыми программными компонентами, демонстрируются устройства ЭВМ: системные платы, системные и локальные шины, кабели внутримашинного интерфейса и др.
Студент, прослушавший курс, должен знать:
• Древние вычислительные машины • Египетские, вавилонские и средневековые методы вычислений • Влияние позиционной системы счисления • Зарождение идеи вычислительной машины и программирования.
• Первые вычислительные машины в Германии, США, Европе и СССР.
• БЭСМ-1, Стрела, М-2 и М-20.
• Методы формального описания синтаксиса языков программирования. Первые языки и трансляторы.
• Понятие разделения времени. Первые операционные системы.
• Автомат и полугруппа. Поведение автомата без входа. Неразрешимость множества простых чисел автоматом.
2. ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
Введение. История классификация ЭВМ.Информационнологические основы построения ЭВМ.
Физические основы вычислительных процессов.
Основы построения и функционирования вычислительных машин:
архитектура, структурная и функциональная организация ЭВМ, общие принципы построения, программное управление.
Центральные устройства и основная память.
Внешние устройства ЭВМ, управление внешними устройствами.
Каналы и интерфейсы ввода вывода, периферийные устройства, режим работы, программное обеспечение.
Технические средства человеко-машинного интерфейса.
Выбор и модернизация компьютера (ПК) Архитектурные особенности и организация вычислительных машин различных классов:
многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы, типовые вычислительные структуры, режимы Программное обеспечение ЭВМ Классификация и архитектура вычислительных сетей, информационное и программное обеспечение сетей.
Структура и характеристики систем телекоммуникаций:
коммутация и маршрутизация телекоммуникационных систем, цифровые сети Локальные вычислительные сети (ЛВС): классификация, техническое и программное обеспечение, структура и организация функционирования.
Структура и организация функционирования вычислительной сети на примере сети Internet.
Корпоративные вычислительные сети:
характеристика, оборудование, обеспечение Особенности организации региональных сетей.
Эффективность функционирования вычислительных машин, систем и сетей телекоммуникаций; пути ее повышения.
Перспективы развития вычислительных средств
3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1. Появление и развитие идеи счетно-решающей машины: Стоунхедж и кости мамонтов (астрономия), абак, машина Луллия, арифмометры, часы и первые автоматы, артиллерийские таблицы и вычислительный конвейер во Франции, машина Беббиджа, табуляторы.2. Идея математического моделирования мыслительных процессов. Появление термина Кибернетика у Аристотеля. Метод морфологического ящика и метод полного перебора. Алгебра высказываний (Лейбниц, Эйлер, де Морган). Появление понятия программы. Задача формализации. Программа позитивистов. Понятие абстрактной вычислительной машины.
3. Появление теории систем. Система, обратные связи, устойчивость, управляемость.
4. Автоматы. Алгебраическая характеризация автоматов. Регулярные множества.
Зацикливание автомата без входа.
5. Появление вычислительных машин и связанные с этим идеи. Общая идея кибернетики как науки об управлении. Общая идея программного управления.
Атанасов, Цузе, фон Нейман.
6. Искусственный интеллект и распознавание образов. Роботы, нейронные сети, самообучающиеся системы.
7. Начальные идеи информатики. Появление алгоритмических языков. Plankalkul.
ЯЛС. Фортран. Переход к систематическому описанию. Алгол, Алгол-68.
8. Появление понятия структур данных. Инкапсуляция данных и абстрактные типы данных. Трудности. Связанные с реализацией понятия абстрактных типов данных.
9. Различные типы вычислений и вычислительных машин. Вычисления за нулевое время: аналоговые машины и (потенциально) квантовые. Параллельные вычисления: табуляторы и параллельные машины конвейерного типа.
Последовательные машины. Проблема параллелизма и асинхронности. Обзор основных результатов, связанных с аналоговыми, квантовыми вычислениями и асинхронностью.
10. Проблема представления данных в машинах. Сложности, связанные с представлением чисел. Понятие гарантированных и доказательных вычислений.
Некорректные задачи и методы их регуляризации. Обзор методов анализа задач и выбора представлений.
11. Современные идеи в программировании. Функциональное программирование.
Программирование над процессами. Методы объектно-ориентированного программирования и дизайна. Middleware.
12. Развитие вычислительной техники и информатики в России. Первые российские вычислительные машины БЭСМ, Стрела, Урал, Минск. Борьба против философов и роль военного ведомства и КГБ. Машина Мир и появление идеи riscпроцессоров.
13. Развитие теории информатики в России. Теория схем программ. Теория трансляции. Смешанные вычисления. Сентенциальное программирование.
Коллективное поведение автоматов и распознавание образов. Теория перебора и теория детерминированных игр с большой информацией.
4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Основная литература 1. Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации : учеб. пособие / В.Л. Бройдо, О.П. Ильина. - 4-е изд. - СПб.: Питер, 2011. - 555 с.2. Калинкина Т.И. Телекоммуникационные и вычислительные сети: архитектура, стандарты и технологии : учеб. пособие / Т.И. Калинкина, Б.В. Костров, В.Н.
Ручкин. - СПб.: БХВ- Петербург, 2010. - 283 с.
3. Чекмарев Ю. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Издание второе, исправленное и дополненное. – М.: ДМК Пресс, 2009. – 184 с. : ил. Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id= 4. Ногл М. TCP/IP. Иллюстрированный учебник – М.: ДМК Пресс. – 480 с.: ил. Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id= 5. Чекмарев Ю. В. Локальные вычислительные сети. Издание второе, исправленное и дополненное.– М.: ДМК Пресс, 2009. – 200 с. : ил. Режим доступа:
http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id= 6. Истомин Е.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. – СПб.:
Андреевский изд. дом, 2007. – 255 с.
Дополнительная работа 1. Истомин Е.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации : учеб. / Е.П.
Истомин, С.Ю. Неклюдов, А.А. Чертков. - СПб.: Андреевский изд. дом, 2007. - 2. Глушаков С.В. Секреты хакера. Защита и атака / С.В. Глушаков, Т.С. Хачиров, Р.О. Соболев. - 3-е изд. - Ростов н/Д.: Феникс; Харьков: Фолио, 2008. - 415 с.
3. http://www.mmedia.nsu.ru/infohistbd/CGI 4. http://www.mmedia.nsu.ru/infohistbd/CGI/BROKER.EXE?EL=18+MODE=VIEW+PA
RAM=INTERFACE
6. Себест Р.У. Основные концепции языков программирования, М: Наука, 2001.
7. История информатики в России: ученые и их школы, М.:Наука, 2003.
информатики»
5. Формы текущего, промежуточного и рубежного контроля Содержание и методы решения задач выбора информативных характеристик.
Постановка и методы решения задачи распознавания образов.
Обнаружение ошибок и заполнение пробелов в таблицах данных.
Метрика в пространстве знаний. Задачи анализа знаний (Knowledge Mining).
Древние вычислительные машины. Стоунхедж и сибирские костяные календари.
Роль астрономии в развитии математики.
6. Египетские, вавилонские и средневековые методы вычислений. Влияние позиционной системы счисления.
7. Разложение функции в ряд Фурье. Приближение произвольных периодических движений гармониками (принцип часовых механизмов).
8. Зарождение идеи вычислительной машины и программирования.
9. Первые вычислительные машины в Германии, США, Европе и СССР.
10. БЭСМ-1, Стрела, М-2 и М-20.
11. Понятие адресности системы команд. 0, 1, 2, 3, 4-адресные машины.
12. Методы формального описания синтаксиса языков программирования. Первые языки и трансляторы.
13. Понятие разделения времени. Первые операционные системы.
14. Автомат и полугруппа. Поведение автомата без входа. Неразрешимость множества простых чисел автоматом.
15. Отрицательная и положительная обратная связь. Устойчивость и неустойчивость.
Предельные циклы. Простейшие катастрофы.
16. Примеры некорректных задач. Простейшие методы регуляризации некорректных 17. Понятие схемы программ. Абстрактная интерпретация.
18. Понятие аннотированной программы. Пред- и постусловия. Характеризация простейших операторов.
19. Общая идея кибернетики. Примеры успешных кибернетических аналогий.
1. Содержание и методы решения задач выбора информативных характеристик.
2. Постановка и методы решения задачи распознавания образов.
3. Работы Бонгарда по распознаванию образов.
4. Работы по распознаванию речи.
5. Обнаружение ошибок и заполнение пробелов в таблицах данных.
6. Метрика в пространстве знаний. Задачи анализа знаний (Knowledge Mining).
7. Древние вычислительные машины. Стоунхедж и сибирские костяные календари.
8. Египетские, вавилонские и греческие методы вычислений.
9. Методы вычислений в «Альмагесте» Птолемея.
10. Эволюция позиционных систем счисления (вавилоняне, майя, индо-арабская система).
11. Суперэкспоненциальная система Архимеда для ообозначения больших чисел.
12. Методы вычислений в средние века.
13. Появление первых механических вычислительных машин.
14. Появление программного управления (Жаккард).
15. Автоматы 18 века и их отличие от современных автоматов.
16. Аналитическая машина Беббиджа.
17. Августа Ада Лавлейс и появление программирования.
18. Табуляторы от Беббиджа до первых компьютеров.
19. Аналоговые машины.
20. Первые машины Цузе.
21. Марк-1 и ЭНИАК.
22. Первые советские проекты вычислительных машин. МЭСМ.
23. Первые серийные вычислительные машины (США, СССР и Европа).
24. Ряд машин «Урал».
25. Старос и советские управляющие ЭВМ.
26. «Мир» как предтеча персональных машин.
27. «Сетунь» и возможность построения машин на троичной системе.
28. «Эльбрус» и Barroughs. Сравнение систем.
29. Язык Фортран и первые трансляторы.
30. Программирующая программа, язык логических схем и зарождение автоматизации программирования в СССР.
31. Сравнение ассемблера и программирования в содержательных обозначениях по Брудно.
32. Алгол-58, Алгол, Алгол-68 и Паскаль. История развития семейства языков программирования.ъ 33. История появления языка Ada и его развитие.
34. История появления и развития ЛИСПа.
35. История появления и развития Рефала.
36. История появления и развития Пролога.
37. SMALLTALK и появление объектно-ориентированного программирования.
38. Проект пятого поколения (Япония). История его создания и причины неудачи.
39. Алгоритм приближенного перебора Шеннона и его некорректность (Арлазаров, Адельсон-Вельский и др.) 40. Проблема обучения для ЭВМ. Известные подходы к ее решению.
41. ЭЛИЗА и проблема общения на естественном языке.
42. Работы Т. Винограда и проблема понимания предложений естественного языка.
43. Зарождение вычислительной лингвистики в США и в СССР.
44. Общий решатель задач.
45. Проблема машинного поиска доказательства теорем.
46. Р. Луллий и появление идеи автоматического синтеза знания.
47. Дж. Буль и появление алгебры логики.
48. Появление теории алгоритмов (Карри, Тьюринг, Пост, Черч, Гильберт).
49. Какие понятия программирование заимствовало из логики?
50. Проблемы, связанные с представлением действительных чисел в машине.
51. Понятия доказательных и гарантированно точных вычислений.
52. Богданов и появление теории систем.
53. Берталанффи и появление математической теории систем. Основные ее понятия.
54. Понятие обратной связи. Примеры моделей с обратной связью.
55. Дискуссии вокруг кибернетики на раннем этапе ее развития.
56. Некорректные задачи и некоторые из методов их регуляризации.
57. Квантовые компьютеры.
58. Сверхпроводящие компьютеры.
59. Информационная структура генетического кода.
60. Первые операционные системы.
61. Открытое и коммерческое программное обеспечение: их оппозиция.
62. Компьютерное пиратство: способствует оно или мешает развитию российского программирования?
«