Приложение № 4.16

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования Московской области

«Международный университет природы, общества и человека «Дубна»

(университет «Дубна»)

ИСАУ

кафедра системного анализа и управления

УТВЕРЖДАЮ

проректор по учебной работе С.В. Моржухина «_»_20 г.

Программа дисциплины Теоретические основы информатики. Имитационное моделирование Направление подготовки 080500 Бизнес-информатика Профиль подготовки Электронный бизнес Квалификация (степень) выпускника Бакалавр Форма обучения Очная г. Дубна, 2011г.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки – 080500 «Бизнес-информатика» профиль «Электронный бизнес».

Программа рассмотрена на заседании кафедры системного анализа и управления (название кафедры) Протокол заседания № _ от «» 20 г.

Заведующий кафедрой /проф. Е.Н. Черемисина / (подпись) (ФИО)

СОГЛАСОВАНО

директор института САУ _ /проф. Е.Н. Черемисина/ (подпись) (ФИО) Дата «» _ 20 г.

Рецензент: _ (ученая степень, ученое звание, место работы, должность) // (подпись) (ФИО) Дата «» _ 20 г.

Руководитель библиотечной системы _ / В.Г. Черепанова/ (подпись) (ФИО) Дата «» _ 20 г.

1. Цели освоения дисциплины Формирование универсальных и общепрофессиональных компетенций будущих специалистов в области информатики, вычислительной техники и бизнес-аналитики, таких как умение грамотно пользоваться языком предметной области, знание корректных постановок фундаментальных задач информатики;

Понимание того, что фундаментальное знание является основой компьютерных наук.

Задачи дисциплины:

Подготовка студентов в области информатики.

Освоение основных понятий и представлений о теориях, методах и средствах, используемых в информатике.

2.Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата Дисциплина «Теоретические основы информатики. Имитационное моделирование»

входит в базовую часть Математического и естественнонаучного цикла (Б2.Б.7).

Программа состоит из 3 разделов:

Информатика. Информация. Данные Форматы представления данных в ЭВМ Информационные системы.

Дисциплина «Теоретические основы информатики. Имитационное моделирование»

читается на в 1-ом семестре и направлена на обучение такой технологии работы с информацией, которая позволяет извлекать информацию из различных источников, представлять ее в понятном виде и эффективно использовать в принятии решений.

Перечень дисциплин с указанием разделов (тем), усвоение которых студентами необходимо для изучения дисциплины «Теоретические основы информатики.

Имитационное моделирование»:

Знания по математике и информатике в объеме школьной программы (10- Офисные информационные технологии (1 семестры) Изучение дисциплины «Теоретические основы информатики. Имитационное моделирование» дает основу для изучения как последующих курсов профиля «Электронный бизнес»:

ИТ-инфраструктура предприятия (5 семестр) Информационные системы управления производственной компанией ( Технологии проектирования информационных систем (6 семестр) Архитектура корпоративных информационных систем (6 семестр) Информационные технологии бухучета и аудита (4 семестр) 3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Теоретические основы информатики. Имитационное моделирование».

Результат обучения компетенц Образовательная технология Вид контроля информации и основные ПК- способы представления, ПК- сообщения и процесс передачи информации, предпосылки формализации и количественного описания обоснование методов ОК- определения энтропии ПК- дискретного источника ПК- информации принципы кодирования ОК- сообщений и сигналов, ОК- характеристики кодов ПК- разного типа, понятие ПК- оптимального кодирования, методы исследования кодов и их применение в ЭВМ и каналах связи наименования и записи ПК- чисел в позиционных ПК- системах счисления, методы перевода чисел, модульное представление числа и вычеты, представление информации в цифровых автоматах особенности выполнения ПК- арифметических операций в ЭВМ умения:

Результат обучения компетенц Образовательная технология Вид контроля расчета количества ПК- информации в сообщении ПК- некоторого дискретного источника;

кодирование сообщения ПК- вещественное число в ПК- любой натуральной системе ПК- счисления арифметические действия по ПК- арифметики с плавающей запятой Интренет и электронных ОК- базах различных библиотек ПК- отредактировать текст, ОК- содержащий рисунки, ПК- обработать числовые данные в электронной таблице обеспечивающие и функциональные информационные технологии работы числами в разрядной ОК- машинных кодов применение:

Результат обучения компетенц Образовательная технология Вид контроля полученные при изучении ОК- теоретических основ ОК- хранения и обработки ОК- алгоритмизации и решения ОК- экономических и научно- ПК- исследовательских задач. ПК- оценка:

Результат обучения компетенция Образовательная Вид контроля оценить погрешность ОК- перевода и округления ОК- информатики. Имитационное моделирование»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2,25 зачетных единиц 89 часов, из них 34 часа аудиторной нагрузки.

Общая трудоемкость Аудиторные занятия:

Практические занятия (ПЗ) Семинары (С) Лабораторные работы (ЛР) Самостоятельная работа:

Курсовая работа Расчетно-графические работы Вид промежуточного Информатика.

Информация. Данные информатики, ее место в ряду других наук.

основные свойства и особенности.

Передача информации.

информации представления данных Моделирование арифметики вещественных чисел в машинных кодах.

свойства использованием сетей Информационные системы Цифровые автоматы система как средство реализации информационных технологий.

Раздел 1. Информатика. Информация. Данные Понятие информатики. История развития информатики, ее место в ряду других наук. Понятие информации, ее основные свойства и особенности. Понятие сообщения и его формы, знаки, алфавиты, понятие формального языка. Информация и данные.

Конечный вероятностный источник сообщений. Энтропия источника. Кодирование сообщений источника и текстов. Равномерное и неравномерное кодирование. Дерево кода.

Однозначное декодирование, префиксные коды. Условия существования префиксного кода с заданными длинами слов, теорема Крафта. Методы построения префиксных кодов.

Код Фано. Средняя длина кодового слова. Нижняя граница средней длины кодового слова. Оптимальное кодирование, свойства оптимальных кодов, построение оптимального кода методом Хафмена. Сжатие данных.

(последовательный, параллельный, синхронный и асинхронный). Модель процесса передачи (двоичный симметричный канал). Надежность передачи сообщений, способы исправляющих ошибки. Расстояние Хемминга. Связь минимального расстояния кода с его характеристиками. Корректирующие возможности кодов, границы Хэмминга и Варшамова-Гилберта. Понятие линейного группового кода. Построение линейного группового кода по заданной проверочной матрице. Свойства линейного группового кода.

Декодирование с использованием синдрома. Защита информации при передаче, основные угрозы и методы защиты от них. Симметричная, асимметричная и комбинированная криптосистемы. Электронная цифровая подпись и принципы ее использования.

Основные виды задач поиска. Описание запросов и объектов поиска. Модели информационного поиска. Структуры хранения данных и методы доступа. Взаимосвязь способов хранения и эффективности поиска. Основы технологии баз данных. Модели данных, реляционная модель данных. Реляционная алгебра. Запросы в виде реляционных выражений. Эквивалентность, сложность и оптимизация запросов.

Организация данных на устройствах с прямым и последовательным доступом.

Файлы и файловые структуры. Носители информации и технические средства для ее хранения.

Раздел 2. Форматы представления данных в ЭВМ Позиционные системы счисления и их свойства. Теорема о представлении вещественного числа в позиционной системе счисления с основанием p и базисными числами от 0 до (p-1).

Общий принцип перевода чисел. Методы перевода чисел из системы счисления с основанием p в систему счисления с основанием q, если 1) p = 10, q – натуральное; 2) p – натуральное, q = 10; 3) q = p**n, где n – натуральное; 4) q = p**(1/n), где n – натуральное;

метод упрощенного перевода.

Операция округления в позиционных системах счисления и способы ее реализации.

Ошибки округления. Выбор системы счисления с минимальной ошибкой округления при замене "лишних" разрядов нулями. Троичная уравновешенная система счисления Форматы представления чисел в ЭВМ (фиксированная и плавающая запятая).

Нормализованное представление числа. Диапазоны представимых чисел в зависимости от вида разрядной сетки и формата представления. Понятие о переполнении и исчезновении порядка, машинный нуль. Зависимость точности вычислений от выбранной формы представления чисел в машине. Неассоциативность машинной арифметики: зависимость результата от порядка выполнения действий в ЭВМ.

Двоичная арифметика. Моделирование арифметики вещественных чисел в машинных кодах. Коды: прямой, обратный, дополнительный, модифицированный.

Выполнение арифметических действий в ЭВМ над числами с фиксированной и плавающей запятой. Алгебраическое сложение, умножение, деление с восстановлением остатка.

Понятие алгоритма и его свойства. Способы формальной записи алгоритмов.

Моделирование процессов обработки данных конечными автоматами. Распределенная обработка информации и проблемы взаимодействия параллельно выполняемых процессов обработки. Методы описания и анализа процессов распределенной обработки, Сети Петри. Основные задачи, решаемые с использованием сетей Петри (ограниченность, активность, достижимость, покрываемость). Дерево достижимости и матричный метод анализа сетей Петри. Язык сети Петри.

Раздел 3. Информационные системы Представление информации в цифровых автоматах. Информационные основы контроля цифровых автоматов. Систематические коды и их свойства. Ошибки, возникающие из-за неисправностей в работе, как объект для работы системы контроля.

Контроль по четности, по нечетности по Хеммингу.

Информационная система как средство реализации информационных технологий.

Функции и ресурсы информационных систем. Структура и принципы функционирования информационных систем. Основные типы информационных систем. Перспективные направления развития информационных систем.

5. Образовательные технологии В учебном процессе, помимо чтения лекций, которые составляют 30% аудиторных занятий, широко используются активные и интерактивные формы (обсуждение отдельных разделов дисциплины, выполнение практических работ и домашних заданий). В сочетании с внеаудиторной работой это способствует формированию и развитию профессиональных навыков обучающихся.

Перечень обязательных видов работы студента:

посещение лекционных занятий;

выполнение самостоятельных работ:

Интерактивные образовательные технологии, используемые в аудиторных занятиях Методы обучения на лекционных занятиях включают использование средств мультимедийного представления информации (презентации, ролики, схемы, иллюстрации).

Проводится шесть самостоятельных работ, предусмотрен реферат. Итогом изучения дисциплины является сдача экзамена.

Построение линейного группового кода по заданной Методы перевода чисел из системы счисления с основанием p Моделирование процессов обработки данных конечными Дерево достижимости и матричный метод анализа сетей Петри Структура и принципы функционирования информационных 6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов 1. Основные свойства информации.

2. Вычисление энтропии конечного вероятностного источника.

3. Построение кодового дерева по заданному множеству кодовых слов.

4. Проверка существования префиксного кода с заданными длинами кодовых слов с использованием неравенства Крафта.

5. Кодирование двоичным кодом Фано множества сообщений (для различного числа сообщений и частот их появления).

6. Определение средней длины слова для заданного кода и частоты появления сообщений источника.

7. Кодирование методом Хаффмена заданного конечного источника.

8. Определение кодового расстояния Хемминга для заданного кодового множества.

9. Доказательство неравенства треугольник для расстояния Хемминга.

10. Построение линейного кода по заданной проверочной матрице.

11. По заданной проверочной матрице найти порождающую матрицу.

12. По заданной проверочной матрице произвести разбиение пространства на классы, выбрать лидеров и декодировать заданное сообщение (обнаружить и исправить, если возможно, ошибки).

13. Проверка восстановления синхронизации после ошибки в стартовом бите в процессе передачи заданного сообщения.

14. Используя матричный метод анализа сетей Петри, решить задачу о достижимости (покрываемости) заданной разметки сети.

15. Проверка возможности тупикового состояния заданной сети Петри.

16. Проверка достижимости заданной разметки сети Петри матричным методом.

17. Понятие информационной системы. Назначение информационных систем.

18. Ресурсы информационных систем.

19. Функции информационных систем.

20. Структура информационной системы.

Задания и вопросы на экзамене:

Пример экзаменационного билета Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Международный университет природы, общества и человека «Дубна»

Направление 080500.62 — Бизнес-информатика Курс I (2-й семестр) 1. Формы адекватности информации.

2. Глобальные концепции развития информационных технологий.

Перечень вопросов, выносимых на экзамен по курсу «Теоретические основы информатики. Имитационное моделирование»:

1. Понятие информации.

2. Основные свойства информации.

3. Информационные процессы в живой природе, обществе и технике: получение (сбор), передача, обработка (преобразование), хранение и использование 4. Информация и сообщения, формы сообщений.

5. Вероятностный подход к определению количества информации, конечный вероятностный источник сообщений, энтропия.

6. Кодирование знаков и слов. Условия однозначности декодирования.

7. Префиксный код. Свойства префиксного кода, полный префиксный код. Дерево 8. Условие существования префиксного кода, неравенство и теорема Крафта.

9. Построение префиксных кодов, код Фано.

10. Оптимальное кодирование, свойства оптимальных кодов.

11. Код Хаффмена, сжатие источника и расщепление кода, оптимальность кода 12. Передача информации, общая схема передачи информации, двоичный симметричный канал, способы борьбы с помехами в канале.

13. Расстояние Хэмминга, помехоустойчивое кодирование.

14. Минимальное расстояние кода, коды, обнаруживающее и исправляющие ошибки.

15. Линейные групповые коды, способы задания, проверочная и порождающая матрицы кода, систематический вид кода.

16. Связь минимального расстояния линейного кода с проверочной матрицей.

17. Декодирование линейных кодов, синдром, разбиение пространства Bn на смежные классы, лидеры классов.

18. Защита информации при передаче, основные угрозы и методы защиты от них.

19. Симметричная, асимметричная и комбинированная криптосистемы.

20. Электронная цифровая подпись и принципы ее использования.

21. Основные виды задач поиска. Описание запросов и объектов поиска. Модели информационного поиска.

22. Структуры хранения данных и методы доступа.

23. Модели данных, реляционная модель данных. Отношения, кортежи, атрибуты, 24. Реляционная модель данных. Реляционная алгебра. Поисковые запросы в виде реляционных выражений.

25..Операции реляционной алгебры (объединение, пересечение, разность, произведение, проекция, селекция, естественное соединение, деление).

26. Организация данных на устройствах с прямым и последовательным доступом.

Файлы и файловые структуры.

27. Позиционные системы счисления и их свойства. Общий принцип перевода чисел.

28. Форматы представления чисел в ЭВМ (фиксированная и плавающая запятая).

Нормализованное представление числа.

29. Двоичная арифметика. Моделирование арифметики вещественных чисел в машинных кодах.

30. Понятие алгоритма и его свойства. Способы формальной записи алгоритмов.

31. Моделирование систем с использованием сетей Петри. Структура сети, разметка сети, функционирование сети.

32. Свойства сетей Петри безопасность, ограниченность, сохранение, достижимость.

33. Матричный метод анализа сетей Петри.

34. Дерево достижимости и его свойства, алгоритм построения дерева, теорема оконечности дерева достижимости (без доказательства). Анализ сетей Петри с использованием дерева достижимости.

35. Представление информации в цифровых автоматах.

36. Информационные основы контроля цифровых автоматов. Систематические коды и 37. Ошибки, возникающие из-за неисправностей в работе, как объект для работы системы контроля. Контроль по четности, по нечетности по Хеммингу.

38. Функции и ресурсы информационных систем.

39. Перспективные направления развития информационных систем.

самостоятельных работ и реферата, посещение всех занятий, что является допуском к сдаче экзамена по теоретическим вопросам.

Итоги посещаемости и успеваемости фиксируются в промежуточных контрольных точках (8, 12, 16 недели обучения) при помощи трех значений:

«0» – студент имеет низкую посещаемость и успеваемость (много «1» – студент имеет среднюю посещаемость и не все задания сдал;

«2» – студент имеет посещаемость и сдачу заданий на 90-100%.

Результирующая оценка по дисциплине (сдача экзамена) формируется следующим образом:

«неудовлетворительно» – студент не сдал все задания и не ответил на «удовлетворительно» – студент имеет допуск к экзамену, но не все задания сданы или отвечает менее, чем на 40%, вопросов в экзаменационном билете;

«хорошо» – студент сдал все задания и отвечает 40-80% вопросов в «отлично» – студент сдал все задания и ответил на все вопросы в Руководство работой студентов со стороны преподавателя осуществляется в следующих формах:

- требование вести конспекты, обучение конспектированию;

- контроль за выполнением: просмотр конспектов – по ходу лекции, после лекции;

- использование приемов управления вниманием: контрольные вопросы, риторические вопросы, варьирование интонацией, другие ораторские приемы;

- использование приемов закрепления: повторение основных положений и выводов с использованием различных формулировок, вопросы к аудитории на проверку внимания.

Форма проверки знаний студентов (степени овладения компетенциями) по результатам самостоятельной работы включает контроль непосредственного участия студента в работе сдачу реферата.

Общая картина успеваемости студента складывается из посещаемости и сдачи всех заданий, что при полном выполнении дает право на допуск к экзамену.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) основная литература 1. Акулов О.А. Информатика. М.: Омега-Л, 2008. 560с.

2. Зверев, Геннадий Никифорович. Теоретическая информатика и её основания, 3. Информатика. Базовый курс. 2-е издание / Под ред. С.В. Симоновича. – СПб.:

4. Постников, А.И. Теория автоматов и машинная арифметика: Учебное пособие / А.И. Постников, Е.А. Вейсов. – Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006.

5. Тушко Т.А. Информатика. Математические основы: Учебное пособие / Т.А. Тушко.

Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006.

6. Черемисина Е.Н., Прогулова Т.Б. Информатика. Учебное пособие. Дубна:

Международный университет природы, общества и человека «Дубна», 2006. 176 c.

7. Лугачев М.И., Анно Е.И., Когаловский М.Р. и др.; Экономическая информатика:

Введение в экономический анализ информационных систем. М.: ИНФРА-М, 2005.

б) дополнительная литература 1. Морелос-Сарагоса М. Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. М.: Техносфера, 2005.

2. Домрачев С.А., Харьков В. П. Информатика. - Ростов н/Д; М.: Феникс: Национальный институт бизнеса, 2007. 224с.

3. Каймин В.А. Информатика. М.: ИНФРА-М, 2006. 285с.

4. Лесничая И.Г., Миссинг И.В., Романова Ю.Д., Шестаков В.И. Информатика и иинформационные технологии. М.: Эксмо, 2007. 544с.

5. Яглом А.М., Яглом И.М. Вероятность и информация. М.: Ком Книга 2006.

в) программное обеспечение и Интернет- ресурсы http://site.ebrary.com/lib/mrsu - Электронная библиотека ebrary's Academic http://www.oecdilibrary.org/oecd/ - Электронная библиотека OECD iLibrary http://www.cir.ru - Университетская информационная система РОССИЯ http://www.infomag.ru:8080 - Служба ИНФОМАГ http://www.edulib.ru - Центральная библиотека образовательных http://www.csrs.ru/gost/gost.htm - Online-доступ к государственным г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы http://www.inion.ru/product/db.htm - Базы данных ИНИОН hhttp://www.findarticles.com/cf_0/PI/subject.jhtml - База данных

FINDARTICLES

ttp://www.ingenta.com - Библиографическая база данных Ingenta http://liinwww.ira.uka.de/bibliography/ - Библиографическая база данных по 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины.

Cпециализированный компьютерный класс (ауд. 1-307, 1-321, 1-322, 1-318), подключенный к сети Интернет и к локальной сети университета (директория GROUPS для обучающихся), обеспечивающей доступ к программному обеспечению для проведения семинарских занятий:

ГИС пакеты свободного доступа;

ГИС INTEGRO (лицензия ВНИИГеосистем);

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПООП ВПО по направлению и профилю подготовки 080500 Бизнесинформатика.

Авторы: к.т.н., доцент Крейдер О.А.

Рецензент: директор ФГУП ГНЦ РФ ВНИИГеосистем _/ д.т.н. Чесалов Л.Е./ (ученая степень, ученое звание, Ф.И.О., место работы, должность)