ПРОГРАММА

вступительного экзамена в аспирантуру по специальностям

05.13.05 - "Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления"

05.13.15 - " Вычислительные машины, комплексы и компьютерные сети "

05.13.17 - "Теоретические основы информатики "

1. Теоретические основы проектирования элементов, устройств,

систем и сетей ВТ

1.1. Математические методы описания и анализа дискретных процессов функционирования элементов и устройств. Алгебраические системы. Множества и операции над ними. Комбинаторика и Комбинаторные объекты. Методы комбинаторного анализа. Теория графов. Основные понятия и определения. Способы задания графов.

Подграфы. Матрицы графов, маршруты и связность, циклы. Нахождение кратчайших путей в графе. Деревья и их свойства. Операции над графами.

1.2. Алгоритмы. Основные понятия теории алгоритмов. Алгоритмы и вычислимость.

Численные алгоритмы. Операторные схемы алгоритмов: логические, матричные и графсхемы алгоритма. Параллельные граф-схемы алгоритмов. Синтез алгоритмов. Оптимизация алгоритмов. Рекурсивные функции. Тезис Черча. Машины Тьюринга.

1.3. Теория автоматов. Понятие о дискретном автомате. Абстрактный автомат.

Модель конечного автомата. Автоматы Мура и Мили. Анализ и синтез конечных автоматов.

Минимизация абстрактных автоматов. Граф состояний и переходов автомата.

Представление алгоритмов функционирования конечных цифровых автоматов на начальных языках и их преобразование в стандартную форму.

1.4. Недетерминированные цифровые автоматы, способы представления и преобразования. Язык РВАС. Способ преобразования автомата, представленного на языке РВАС, в стандартную форму. Язык ГСАП и его использование для построения распределенных систем управления и формализации алгоритмов взаимодействия параллельных процессов.

1.5. Помехоустойчивое кодирование при хранении и передаче информации 1.6. Арифметические основы ЭВМ. Системы счисления. Формы и стандарты представление чисел. Алгоритмы выполнения арифметических и логических операций с фиксированной и плавающей запятой.

2. Схемотехника средств ВТ и систем управления.

2.1. Логические элементы. Классификация. Статические и динамические параметры и характеристики базовых элементов (ТТЛ, ЭСЛ, ИЛ, МОП) и их модификаций.

2.2 Типовые интегральные логические узлы: регистры, счетчики, сумматоры, дешифраторы, мультиплексоры, арифметико-логические узлы. Принципы построения и основные характеристики.

2.3 Схемотехника запоминающих устройств. Классификация и параметры. БИС биполярных и МОП ОЗУ. Постоянные ЗУ (ПЗУ), программируемые логические матрицы (ПЛМ) и программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС).

2.4. Усилители. Основные характеристики и методы их улучшения. Особенности анализа и проектирования. Широкополосные усилители. Усилители постоянных сигналов.

Операционные усилители, методы компенсации дрейфа. Устойчивость схем операционных усилителей, их коррекция.

2.5. Нелинейные схемы. Функциональные преобразователи на операционных усилителях. Аналоговые умножители и модуляторы. Балансные ключи. Компараторы.

Схемы выборки-хранения. Формирователи и генераторы импульсов.

2.6. Схемотехника цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей.

3. Организация ЭВМ.

3.1. Принцип программного управления. Назначение, состав и структурная организация процессоров. Системы команд. Способы адресации. CISC и RISC процессоры.

3.2. Арифметические устройства ЭВМ. Организация и структура арифметических устройств с фиксированной и плавающей запятой.

3.3. Устройства управления. Методы проектирования УУ с жесткой логикой и программируемой логикой. Организация систем микропрограммного управления.

3.4. Организация памяти современных ЭВМ. Иерархия памяти. Кэш память.

Виртуальная память. Защита памяти.

3.5.Микропроцессоры. Архитектура МП общего назначения. Микропроцессорные комплекты БИС. Организация однокристальных микро-ЭВМ.Микроконтроллеры.

4. Внешние устройства ЭВМ.

4.2. Организация ввода-вывода данных в ЭВМ. Каналы ввода-вывода. Принципы подключения периферийных устройств.

4.2. Интерфейсы вычислительных систем. Классификация и примеры реализации.

4.3. Классификация технические характеристики внешних запоминающих устройств.

Методы записи данных на магнитный и оптический носители. Накопители на магнитных лентах и дисках. Оптические и магнитооптические накопители.

4.4.. Классификация технические характеристики алфавитно-цифровых и графических дисплеев.

4.5.. Классификация технические характеристики печатающих устройств.

Знакосинтезирующие, ударные, барабанные электромеханические устройства посимвольной и построчной печати. Методы немеханической регистрации:

ксерографический, электрохимический, термический, искровой, струйный и лазерный.

4.6. Устройства ввода-вывода данных с линий связи. Преобразование сигналов с линии связи. Модемы. Методы передачи и защита от ошибок.

4.7. Устройства связи с объектом. Структура и принципы взаимодействия с ЭВМ.

5. Организация вычислительных комплексов и многопроцессорных систем.

5.1. Архитектура многомашинных и мультипроцессорных вычислительных систем и комплексов. Системы с МКОД -, ОКМД - и МКМД - архитектурой.

5.2. Мультимикропроцессорные системы. Алгоритмы функционирования централизованных и децентрализованных вычислительных систем.

5.3. Систолические СБИС (организация синхронных вычислений и моделирование).

6. Алгоритмические языки и программирование.

6.1. Общие сведения о языках программирования. Классификация языков: машинноориентированные и процедурно-ориентированные языки. Языки 4-го поколения.

6.2. Основные принципы объектно-ориентированного программирования. Понятие объекта. Инкапсуляция данных. Изоморфизм.

6.3. Общая характеристика процедурно-ориентированного языка. Алфавит. Основные объекты языка. Представление данных. Основные операторы языка. Подпрограммы в языке.

6.4. Организация и хранение данных. Массивы, таблицы, списки, деревья. Организация данных на внешних носителях. Файлы: описания и операции.

6.5 Общая характеристика машинно-ориентированного языка. Алфавит языка, форматы операторов. Способы адресации и команды в языке. Описание данных. Операторы языка.

6.6. Особенности представления и обработки данных в ЭВМ. Классификация типов представления данных на машинном уровне. Преобразование типов числовых данных.

6.7. Структурные уровни ассемблерной программы: модули, сегменты процедуры.

Понятие о моделях памяти. Структура и образ памяти. Простая и оверлейная структура.

6.8. Понятие макроопределения, макрокоманды и макрорасширения. Структура и операторы формирования макроопределения.

6.9. Подпрограммы. Организация подпрограмм. Передача управления. Передача параметров и возврат результатов на уровне машинно-ориентированного и процедурноориентированного языков.

6.10. Основные понятия трансляции. Принципы трансляции с ассемблера. Функции и структура транслятора.

6.11. Функции транслятора с процедурно-ориентированного языка. Лексический анализ. Трансляция выражений и операторов. Синтаксические методы трансляции.

Формальные грамматики и языки и автоматы. Построение синтаксических анализаторов по грамматике.

6.12. Надежность программного обеспечения. Основные положения структурного программирования. Технология разработки программных изделий. Case-системы.

Особенности технологии разработки информационных систем на базе СУБД.

7.1. Понятие и структура программного обеспечения. Системное и прикладное программное обеспечение. Операционная система, системные обрабатывающие программы.

Утилиты.

7.2. Эволюция системного программного обеспечения. Операционная система (ОС).

Принципы построения ОС. Обзор и классификация ОС.

7.3. Понятие процесса, свойства и классификация процессов. управление процессами.

Способы диспетчеризации процессов. Синхронизация параллельных процессов. Семафоры и их использование для управления процессами. Автоматные модели управления взаимодействующими параллельными процессами.

7.4. Понятие ресурса, свойства и классификация ресурсов. Управление памятью.

Концепция виртуализации.

7.5. Виды файлов и структура файла. Операции и основные функции файловой системы.

7.6. Понятие базы данных и системы управления базами данных. Модели данных.

Проектирование базы данных.

7.7. Организация и функции СУБД. Языки описания данных и манипулирования данными. Сервисные подсистемы СУБД.

7.8. Распределенная обработка и распределенные базы данных. Запросы и транзакции.

7.9. Физическая организация данных в СУБД. Методы доступа к файлам в СУБД.

8.1. Структуризация сетей. Сетевые сервисы. Основные программные и аппаратные компоненты сети. Сравнительный анализ различных методов коммутации данных (коммутация каналов, сообщений и пакетов). Статистическое уплотнение - базовая идея построения сетей пакетной коммутации. Деление сетей по степени территориальной распределенности: глобальные (WAN), городские (MAN) и локальные (LAN).

8.2. Семиуровневая модель взаимодействия открытых систем в вычислительных сетях.

Стандартные стеки коммуникационных протоколов. Основные функции протоколов передачи данных (сборка/разборка, инкапсуляция, управление соединением, контроль качества, управление потоком, защита от ошибок).

8.3. Передача данных в сетях ЭВМ. Коммутация каналов, пакетов и сообщений. Типы и особенности каналов передачи данных. Физические пары (неуплотненная линия связи).

Медные кабельные каналы, симметричные кабели, коаксиальные кабели, применяемые на них системы частотного и временного уплотнения. Спутниковые каналы. Оптоволоконные каналы, принципы передачи сигналов с помощью светового луча.

8.4. Принципы передачи цифровой информации по аналоговому каналу, модемы.

8.5. Цифровая передача, ее особенности, форматы синхронного потока данных.

8.6 Методы передачи данных в ЛВС. Семейство стандартов IEEE 802.x, уровни управления логическим каналом и доступа к физической среде. Стандарты технологии Ethernet,Token Ring, FDDI. Высокоскоростные технологии Fast и Gigabit Ethernet, 100VGAnyLAN.

8.7 Архитектура ЛВС. Программное обеспечение ЛВС. Общие сведения об операционных системах Novell Netware, Windows NT/2000, UNIX/Linux.

9. Глобальные и территориально-распределенные сети.

9.1. Технология сетей Х.25: стек протоколов, защита от ошибок, адресация. Понятие виртуального соединения, службы виртуальных соединений, логические каналы. Основные услуги сетей Х.25. Методы асинхронного доступа в сеть Х.25, ПАДы, их назначение.

9.2. Технология функционирования сетей Frame Relay. Принципы организации пользовательского доступа к сети Frame Relay, параметры качества в Frame Relay, определение параметров качества при подключении абонента. Место технологии Frame Relay.

9.3. Концептуальные основы технологии АТМ. Основные достоинства и недостатки технологии АТМ: Виртуальные соединения в АТМ. Типы уровней адаптации АТМ, их назначение, классы качества сервиса для различных уровней адаптации. Сосуществование АТМ с традиционными технологиями.

9.4. Сетевой уровень как средство построения больших сетей. Место стека TCP/IP и Internet в сетевом мире. Многоуровневая архитектура стека TCP/IP. Сообщения, потоки, сегменты, дейтаграммы, пакеты, кадры. Cетезависимые и сетенезависимые уровни стека TCP/IP. Сравнение с семиуровневой моделью ISO/OSI.

9.5. Стандарты сетей TCP/IP. Протокол межсетевого взаимодействия IP. Адресация в сетях TCP/IP. Отображение доменных имен на IP-адреса - служба DNS. Использование масок и подсетей. Разрешение адресов в сетях стека TCP/IP.

9.6. Маршрутизация в составной сети с помощью IP-адресов. Типы протоколов обмена маршрутной информацией. Функции протокола IP по согласованию разнородных сетей и по мультиплексированию и демультиплексированию вложенных в него протоколов.

9.7. Протокол доставки пользовательских дейтаграмм UDP. Протокол надежной доставки сообщений TCP. Понятие TCP-соединения. Квитирование в TCP и концепция скользящего окна. Процедура установления TCP-соединения.

9.8. Протоколы прикладного уровня (Служба WWW, Протоколы передачи файлов FTP, TFTP. Протоколы удаленного входа TELNET.. Почтовые протоколы SMTP, MIME).

Информационные сервисы Internet.

9.9. Проблема безопасности в сетях. Конфиденциальность, целостность и доступность данных. Выбор стратегии защиты данных: шифрация, аутентификация, авторизация, аудит.

Специфика защиты данных в сетях TCP/IP. Internet как дополнительный источник опасности.

Межсетевые экраны и proxy-серверы, трансляция сетевых адресов. Организация виртуальных локальных сетей (VLAN) и виртуальных частных сетей (VPN) и их использование для защиты от несанкционированного доступа в корпоративных сетях..

1. Цилькер Б. Я., Орлов С. А.. Организация,:ЭВМ и систем:: Учебник для вузов. - СПб.:

Питер, 2007,2011.

2. Таненбаум Э., Архитектура компьютера. - СПб.: Питер, 2007.

3. Столлингс В. Структурная организациями архитектура компьютерных систем. 5-е издание. - М.: Издательский дом "Вильяме", 2002.

4. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерны сети. Принципы, технологии, протоколыСПб, Питер, 2010.

5. Столингс В. Современные компьютерное сети - СПБ, Вильямс. 6. Е.П.Угрюмов, Цифровая схемотехника: учебн. пособие для вузов. - 3-е изд. перераб. и яоп. - СПб-:

- БХВ-Петербург, 7. Горбатов В.А. Фундаментальные основы дискретной магематики. Информационная математика: Учебник для втузов. - М.: Наука. Физматлит, 2009.

8. Олифер В., Олифер Н. Сетевые операционные системы: Учебник для вузов. 2-е изд. — СПб.: Питер, 9. 2. Новиков Ф.А. Дискретная математика для программистов,- СПб: Питер, 2010.

10. Бьерн Страуструп. Язык программирования;'C++. - Бином, 2011.

11. Аблязов Р. Программирование на ассемблере на платформе х86-64. - ДМК Пресс, 2011.

12. 13. П.Б.Хорев. Методы и средства защиты информации в компьютерных системах. М.:

Академия, 2005.

13. Гордеев А.В., Молчанов А.Ю. Системное программное обеспечение, - СПб.: Питер, 2003.

14. Вашкевич Н.П. Недетерминированные автоматы в проектировании систем параллельной обработки: Учебное пособие – Пенза: Изд-во ПГУ, 2004.