II. Современные математические методы для задач механики сплошной среды

ПРОГРАММА

Государственного междисциплинарного экзамена по направлению подготовки магистров 010500.68 «Прикладная математика и информатика».

Магистерская программа «Математическое моделирование сложных систем»

Таганрог 2013

В соответствии с государственным образовательным стандартом, государственный междисциплинарный экзамен по направлению 010400.68 «Прикладная математика и информатика» является одним из видов аттестационных испытаний в составе итоговой государственной аттестации выпускников на академическую степень «Магистр». Он проводится с целью проверки уровня и качества общей и общепрофессиональной подготовки магистрантов по данному направлению и наряду с требованиями к содержанию отдельных дисциплин учитывает также общие требования к знаниям и умениям выпускника по циклам дисциплин, предусмотренные Государственным образовательным стандартом по направлению 010400.68 «Прикладная математика и информатика».

I. Современные операционные системы.

1. Понятие ОС. ОС как расширенная машина. ОС в качестве менеджера ресурсов.

2. Обзор аппаратного обеспечения компьютера. Процессоры. Многоядерные микропроцессоры. SMP. NUMA. Память. Устройства ввода-вывода.Шины.

3. Загрузка компьютера. Понятия ОС. Адресное пространство. Файлы. Ввод-вывод данных. Безопасность. Оболочка.

4. Системные вызовы. Системные вызовы для управления процессами, файлами, каталогами. Win32 API.

5. Структура ОС. Монолитные системы. Многоуровневые системы. Микроядра. Клиент-серверная модель. Виртуальные машины. Экзоядра.

6. Процессы. Модель процесса. Создание, завершение процесса. Иерархия процессов. Состояния процессов. Реализация процессов.

7. Потоки. Применение потоков. Классическая модель потоков. Потоки POSIX. Реализация потоков в пользовательском пространстве. Реализация потоков в ядре.

8. Сравнение процессов и потоков. Взаимодействие процессов. Состязательная ситуация. Критические области.

9. Взаимное исключение с активным ожиданием. Запрещение прерываний. Строгое чередование. Блокирующие переменные. Алгоритм Петерсона. Команда TSL.

10. Семафоры. Мьютексы. Передача сообщений. Решение задачи производителя потребителя с помощь. передачи сообщений.

11. Планирование. Поведение процесса. Когда планировать? Категории алгоритмов планирования. Задачи алгоритма планирования.

12. Планирование в пакетных системах. Первым пришел - первым обслужен. Сначала самое короткое задание. Приоритет наименьшему времени выполнения.

13. Планирование в интерактивных системах. Циклическое планирование. Приоритетное планирование. Использование нескольких очередей. Выбор самого короткого процесса. Гарантированное планирование. Планирование в системах реального времени.

14. Память. Управление памятью без использования абстракций. Запуск нескольких программ без абстракций памяти. Абстракция памяти: адресное пространство. Понятие адресного пространства. Базовый и ограничительный регистры.

15. Свопинг. Управление свободной памятью. Управление с помощью битовых матриц. Управление с помощью связанных списков.

16. Виртуальная память. Преобразование адресов. Страничная организация памяти. Таблицы страниц. Структура записи в таблице страниц.

17. Ускорение работы страничной организации памяти. Буферы быстрого преобразования адреса. Программное управление буфером TLB. Многоуровневые таблицы страниц. Инвертированные таблицы страниц. Алгоритмы замещения страниц.

18. Сегментация памяти. Сегментация со страничной организацией памяти на примере Intel Pentium.

19. Имена файлов. Типы файлов. Доступ к файлам. Атрибуты файлов. Каталоги. Структура файловой системы. Реализация файлов. Непрерывное размещение. Размещение с использованием связанного списка(в том числе использующее FAT). I-узлы.

20. Структура MBR. Реализация каталогов. Совместно используемые файлы. LFS(log-structured File System). Журналируемые ФС.

21. Устройство файловой системы ext2.

22. Стек протоколов TCP/IP. Формат заголовка IP. Маршрутизация(маска сети, шлюз).

23. Протоколы TCP и UDP. Формат заголовков. Назначение полей. Установление и закрытие TCP соединения.

24. Протокол ICMP. Механизм работы ping и traceroute. Служба DNS. Типы записей DNS.

25. Протокол SMTP и HTTP. Пример сессий. Механизм работы NAT.

II. Современные математические методы для задач механики сплошной среды.

1. Задача транспорта веществ.

2. Методы построения конечно-разностных схем.

3. Каноническая форма сеточных уравнений.

4. Сеточные уравнения для задачи диффузии-конвекции-реакции.

5. Алгоритм работы программы, предназначенной для решения задач транспорта веществ.

6. Уравнения гидродинамики в гидростатическом приближении (теория мелкой воды).

7. Граничные условия для двумерной математической модели гидродинамики мелководных водоемов.

8. Схемы расщепления по физическим процессам.

9. Дискретная математическая модель гидродинамики.

10. Сеточные уравнения для задачи двумерной математической модели гидродинамики мелководных водоемов.

11. Двумерная математическая модель волновой гидродинамики.

12. Граничные условия для двумерной математической модели волновой гидродинамики.

13. Уравнения волновой гидродинамики в дискретном виде.

14. Уравнения волновой гидродинамики в канонической форме.

15. Алгоритм программы для решения задач волновой гидродинамики.

16. Уравнения для трехмерной математической модели гидродинамики мелководных водоемов.

17. Граничные условия трехмерной математической модели гидродинамики мелководных водоемов.

18. Аппроксимация трехмерной задачи гидродинамики мелководных водоемов по временной переменной.

19. Аппроксимация трехмерной задачи гидродинамики мелководных водоемов по пространственным координатам.

20. Аппроксимация задачи расчета поля скорости на промежуточном временном слое по пространственным переменным в трехмерной задаче гидродинамики мелководных водоемов.

21. Сеточные уравнения для задачи расчета поля скорости на промежуточном временном слое в трехмерной задаче гидродинамики мелководных водоемов.

22. Аппроксимация задачи расчета давления по пространственным переменным в трехмерной задаче гидродинамики мелководных водоемов?

23. Сеточные уравнения для задачи расчета давления в трехмерной задаче гидродинамики мелководных водоемов.

24. Аппроксимация задачи уточнения поля скорости по давлению в трехмерной задаче гидродинамики мелководных водоемов.

25. Алгоритм работы программы для расчета трехмерной математической модели гидродинамики мелководных водоемов.