Информационные технологии разработки автоматизированных систем

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)»

(СПбГТИ(ТУ))

УТВЕРЖДАЮ

Проректор СПбГТИ(ТУ)

по учебной и методической работе

Б.В. Пекаревский

«»2015 года

приемная комиссия

ПРОГРАММА

ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ

по дисциплине

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ

для поступающих на обучение по программе магистратуры

«Информационное и программное обеспечение

автоматизированных систем»

по направлению подготовки

09.04.01 «Информатика и вычислительная техника»

Санкт-Петербург

Настоящая программа составлена в соответствии с Федеральным Государственным Образовательным Стандартом по направлению подготовки 09.04.01 «Информатика и вычислительная техника».

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. Техническое обеспечение автоматизированных систем

ЭВМ и периферийные устройства

Классификация средств вычислительной техники и вычислительных систем. Структурная схема ЭВМ. Схемотехнические основы построения ЭВМ.

Выполнение операций в арифметико-логическом устройстве процессора. Принципы построения устройства управления. Регистры процессора. Стековая память. Синхронизация устройств процессора. Порядок выполнения машинной команды.

Иерархия запоминающих устройств ЭВМ. RISC- и CISC-архитектуры.

Система команд ЭВМ. Форматы команд и адресность. Классификация команд по типам операций. Способы адресации памяти. Совмещение во времени выполнения операций.

Интерфейсы периферийных устройств. Порты, адаптеры, контроллеры. Принципы организации межмодульных связей. Шинная организация современных персональных компьютеров. Параллельный и последовательный способы обмена данными. Синхронный и асинхронный режимы передачи по последовательному каналу.

Периферийные устройства ЭВМ. Клавиатура. Устройство и функционирование. Скан-коды. Дисплеи. Устройства печати. Плоттеры. Внешние запоминающие устройства на магнитных носителях.

Сети ЭВМ и телекоммуникации

Определение и классификация информационно-вычислительных сетей. Сети одноранговые и «клиент/сервер».

Способы коммутации: коммутация каналов; частотная коммутация; временная коммутация; коммутация пакетов; стартстоповый способ; передача в окне; коммутация сообщений.

Уровни и протоколы. Эталонная модель взаимосвязи открытых систем.

Аналоговые каналы передачи данных. Способы модуляции: амплитудная модуляция; частотная модуляция; фазовая модуляция.

Модемы. Цифровые каналы передачи данных. Разделение каналов по времени и частоте. Характеристики проводных линий связи. Спутниковые каналы. Сотовые системы связи.

Самосинхронизирующиеся коды. Способы контроля правильности передачи информации. Алгоритмы сжатия данных. Локальные вычислительные сети. Методы доступа. Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов.

Разновидности сетей Ethernet. Аппаратура Ethernet. Разновидности адаптеров Ethernet.

Маркерные методы доступа. Сети Token Ring и FDDI.

Организация корпоративных сетей. Функции сетевого и транспортного уровней.

Алгоритмы маршрутизации.

Протоколы управления.

Особенности технологий Frame Relay, ATM, SDH.

Сетевые операционные системы. Классификация сетевых операционных систем (ОС). Структура ОС Novell NetWare. Программная оболочка рабочей станции, ее состав и модификация. Уровни защиты Novell Netware. Защита регистрации. Защита через права. Защита через атрибуты. Защита файл-сервера. Администрирование сети.

Раздел 2. Информационное обеспечение автоматизированных систем

Базы данных

Понятия «информационная система», «база данных». Виды информационных систем. СУБД: компоненты СУБД, классификация СУБД, функции СУБД. Классификация моделей данных. Модель «сущность – связь». Модели реализации: иерархическая, сетевая, реляционная. Этапы проектирования баз данных. Концептуальное, логическое, физическое проектирование.

Реляционная модель данных. Составляющие реляционной модели. Структурная составляющая. Свойства реляционных таблиц. Ключи, виды ключей, цели создания ключей. Связывание таблиц. Виды связей. Нормализация отношений. Целостная составляющая реляционной модели. Понятие целостности. Виды ограничений целостности. Схема работы системы по проверке ограничений целостности. Классификация ограничений целостности. Манипуляционная составляющая реляционной модели. Языки запросов.

Кортежная и доменная организация данных. В-деревья. Хеширование. Одноуровневая и двухуровневая организация индексов. Кластеризация. Оценка быстродействия используемых индексов.

Транзакции. Свойства транзакции. Управление параллельным выполнением транзакций: блокировки, метки времени, оптимистические методы.

Защита информации

Источники и риски функционирования информационных систем. Угрозы, атаки и уязвимости компьютерных систем. Основные задачи обеспечения безопасности информации.

Классификация средств защиты. Службы и механизмы обеспечения безопасности.

Идентификация и аутентификация. Основные понятия и концепции. Биометрия.

Основы криптографии. Основные понятия и определения. Криптографические алгоритмы. Контроль целостности информации. Функции хеширования. Электронная цифровая подпись.

Формальные модели безопасности. Политика безопасности. Основные модели и критерии защищенности.

Стандарты безопасности. Роль и задачи стандартов. Критерии и классы защищенности средств вычислительной техники и автоматизированных информационных систем.

Методы защиты программ от разрушающих программных воздействий.

Организация информационной безопасности на предприятии. Правовые, организационные и технические мероприятия. Документальное обеспечение. Защита интеллектуальной собственности: защита программ для ЭВМ и баз данных.

Операционные системы

Назначение и классификация ОС. Структура ОС и характеристика основных компонент. Подходы к проектированию ОС. Понятие ядра ОС.

Функции и состав файловой системы. Логическая организация файла и методы доступа. Физическая организация файлов. Операции над файлами. Целостность файловой системы. Примеры реализации файловых систем.

Задачи управления основной памятью. Алгоритмы распределения основной памяти, организация защиты основной памяти. Страничная организация виртуальной памяти. Анализ страничного распределения. Сегментная организация виртуальной памяти. Сегментно-страничная организация виртуальной памяти. Управление виртуальной памятью. Коллективное использование информации и защита информации для различных способов организации памяти.

Процессы. Подходы к программному образованию процессов. Взаимодействие процессов. Проблемы взаимодействия: понятие критического ресурса, синхронизация, взаимоисключение, взаимоблокировка, коммуникация между процессами, процессы в распределенных системах. Способы синхронизации процессов. Уровни планирования и основные стратегии, используемые при диспетчеризации процессов. Тупики. Проблемы возникновения. Методы борьбы с тупиками. Стратегии Хавендера. Алгоритмы обнаружения тупиков. Обход тупиков (алгоритм банкира). Восстановление работоспособности системы. Тупики в распределенных системах.

Средства и факторы защиты информации в ОС. Аппаратные средства защиты информации. Защита данных на логическом уровне.

Проблемы компьютерной вирусологии.

Сравнительные характеристики ОС. Классы современных операционных систем, получивших наибольшее распространение.

Структура системного программного обеспечения. Обзор утилит для персонального компьютера. Универсальные сервисные пакеты, диагностические утилиты, деинсталляторы и средства восстановления предыдущего состояния системы, дисковые утилиты, файловые утилиты.

Программирование

Лексические основы алгоритмического языка программирования. Алфавит языка. Типы данных. Инициализация данных.

Арифметические операции. Операции сравнения. Логические операции. Битовые операции. Операции присваивания. Тернарная условная операция. Операция последовательного вычисления. Операция получения размера. Операция разрешения области видимости. Операции для работы с динамической памятью. Приведение типов.

Оператор выражение. Оператор безусловного перехода. Условный оператор. Пустой и составной операторы. Оператор-переключатель. Операторы цикла. Оператор продолжения. Оператор завершения. Оператор возврата из функции.

Определение и вызов функции. Параметры функции. Массивы в качестве параметров функции. Аргументы функции по умолчанию. Функция с переменным количеством параметров. Указатель на функцию как параметр. Рекурсивные функции. Встраиваемые функции. Перегрузка функций. Шаблоны функций.

Обработка исключительных ситуаций.

Пять видов областей существования имени. Заголовочный файл. Файл реализации.

Объектно-ориентированное программирование. Основные понятия.

Определение класса. Поля данных. Методы обработки данных. Управление доступом к классу. Конструкторы и деструкторы. Дружественные функции и классы. Перегрузка операторов.

Однократное наследование. Управление доступом к базовому классу. Конструкторы, деструкторы и наследование. Множественное наследование. Виртуальные базовые классы. Виртуальные функции. Чистые виртуальные функции и абстрактный класс. Применение полиморфизма.

Основная форма объявления шаблона класса.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1 Основная литература

1 Бройдо, В. Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации : учеб. пособие для вузов / В. Л. Бройдо, О. П. Ильина. – 4-е изд. – М. ; СПб. ; Н. Новгород : Питер, 2011. – 554 с.

2 Гартман, Т. Н. Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов : учеб. пособие для вузов / Т. Н. Гартман, Д. В. Клушин. – М. : Академкнига, 2006. – 416 с.

3 Гиляров, В. Н. Организация ЭВМ и систем : учеб. пособие / В. Н. Гиляров ; СПбГТИ(ТУ). Каф. систем автоматизир. проектирования и упр. – СПб. : [б. и.], 2010. – 79 с.

4 Головин, Ю. А. Информационные сети : учеб. для вузов / Ю. А. Головин, А. А. Суконщиков, С. А. Яковлев. – М. : Академия, 2011. – 376 с.

5 Гольцева, Л. В. Математическое моделирование химико-технологических процессов. Базовый курс : учеб. пособие / Л. В. Гольцева, А. В. Козлов, А. Н. Полосин ; СПбГТИ(ТУ). Каф. систем автоматизир. проектирования и упр. – СПб. : [б. и.], 2012. – 85 с.

6 Гумеров, А. М. Математическое моделирование химико-технологических процессов : учеб. пособие для вузов / А. М. Гумеров. – 2-е изд., перераб. – СПб. ; М. ; Краснодар : Лань, 2014. – 176 с.

7 Жадановская, Н. П. Операционные системы. Базовый курс : учеб. пособие / Н. П. Жадановская ; СПбГТИ(ТУ). Каф. систем автоматизир. проектирования и упр. – СПб. : [б. и.], 2010. – 93 с.

8 Зарубин, В. С. Математическое моделирование в технике : учеб. для втузов / В. С. Зарубин. – 3-е изд. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. – 495 с.

9 Коваленко, В. В. Проектирование информационных систем : учеб. пособие для вузов / В. В. Коваленко. – М. : Форум, 2012. – 319 с.

10 Комаров, П. И. Математическая логика и теория алгоритмов : учеб. пособие / П. И. Комаров, В. Ю. Плонский ; СПбГТИ(ТУ). Каф. систем автоматизир. проектирования и упр. – СПб. : [б. и.], 2011. – 132 с.

11 Компьютерные технологии построения математических моделей химико-технологических процессов на основе полного факторного эксперимента : учеб. пособие / В. А. Холоднов [и др.] ; СПбГТИ(ТУ). Каф. мат. моделирования и оптимизации хим.-технол. процессов. – СПб. : [б. и.], 2010. – 53 с.

12 Марков, Ю. Г. Математические модели химических реакций : учебник / Ю. Г. Марков, И. В. Маркова. – СПб. ; М. ; Краснодар : Лань, 2013. – 192 с.

13 Марчук, Г. И. Методы вычислительной математики : учеб. пособие для вузов / Г. И. Марчук. – 4-е изд., стер. – СПб. ; М. ; Краснодар : Лань, 2009. – 608 с.

14 Мельников, В. П. Информационная безопасность и защита информации : учеб. пособие для вузов / В. П. Мельников, С. А. Клейменов, А. М. Петраков ; под ред. С. А. Клейменова. – 5-е изд., стер. – М. : Академия, 2011. – 331 с.

15 Незнанов, А. А. Программирование и алгоритмизация : учеб. для вузов / А. А. Незнанов. – М. : Академия, 2010. – 304 с.

16 Норенков, И. П. Автоматизированные информационные системы : учеб. пособие / И. П. Норенков. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. – 342 с.

17 Павловская, Т. А. C/C++. Программирование на языке высокого уровня : учеб. для вузов / Т. А. Павловская. – М. ; СПб. ; Н. Новгород : Питер, 2007. – 460 с.

18 Рогов, А. Ю. Технологии программирования : учеб. пособие / А. Ю. Рогов, О. В. Проститенко ; СПбГТИ(ТУ). Каф. систем автоматизир. проектирования и упр. – СПб. : [б. и.], 2010. – 111 с.

19 Самойлов, Н. А. Примеры и задачи по курсу «Математическое моделирование химико-технологических процессов» : учеб. пособие / Н. А. Самойлов. – 3-е изд., испр. и доп. – СПб. ; М. ; Краснодар : Лань, 2013. – 168 с.

20 Системный анализ и принятие решений. Математическое моделирование гидродинамической структуры однофазных потоков в химических реакторах : учеб. пособие / В. А. Холоднов [и др.] ; СПбГТИ(ТУ). Каф. мат. моделирования и оптимизации хим.-технол. процессов. – СПб. : [б. и.], 2009. – 35 с.

21 Советов, Б. Я. Информационные технологии : учеб. для вузов / Б. Я. Советов, В. В. Цехановский. – 3-е изд., стер. - М. : Высш. шк., 2006. – 263 с.

22 Тенишев, Д. Ш. Лингвистическое и программное обеспечение автоматизированных систем : учеб. пособие для вузов / Д. Ш. Тенишев ; под ред. Т. Б. Чистяковой. – СПб. : ЦОП «Профессия», 2010. – 403 с.

23 Хорошевский, В. Г. Архитектура вычислительных систем : учеб. пособие для вузов / В. Г. Хорошевский. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2008. – 519 с.

24 Чистякова, Т. Б. Математическое моделирование химико-технологических объектов с распределенными параметрами : учеб. пособие для вузов / Т. Б Чистякова, А. Н. Полосин, Л. В. Гольцева. – СПб. : ЦОП «Профессия», 2010. – 240 с.

25 Чистякова, Т. Б. Применение универсальных моделирующих программ для синтеза и анализа технологических процессов : учеб. пособие / Т. Б. Чистякова, Л. В. Гольцева, А. В. Козлов ; СПбГТИ(ТУ). Каф. систем автоматизир. проектирования и упр. – СПб. : [б. и.], 2011. – 65 с.

26 Чистякова, Т. Б. Программирование на языках высокого уровня. Базовый курс : учеб. пособие / Т. Б. Чистякова, Р. В. Антипин, И. В. Новожилова ; СПбГТИ(ТУ). Каф. систем автоматизир. проектирования и упр. – СПб. : [б. и.], 2008. – 101 с.

27 Шаньгин, В. Ф. Информационная безопасность компьютерных систем и сетей : учеб. пособие / В. Ф. Шаньгин. – М. : Форум ; М. : ИНФРА-М, 2013. – 415 с.

2.2 Дополнительная литература

28 Антонова, Г. М. Современные средства ЭВМ и телекоммуникаций : учеб. пособие для вузов / Г. М. Антонова, А. Ю. Байков. – М. : Академия, 2011. – 142 с.

29 Аутентификация. Теория и практика обеспечения безопасного доступа к информационным ресурсам : учеб. пособие для вузов / А. А. Афанасьев [и др.] ; под ред. А. А. Шелупанова [и др.]. – М. : Горячая линия – Телеком, 2009. – 552 с.

30 Барботько, А. И. Основы теории математического моделирования : учеб. пособие для вузов / А. И. Барботько, А. О. Гладышкин. – 2-е изд., перераб. и доп. – Старый Оскол : ТНТ, 2009. – 209 с.

31 Волков, Е. А. Численные методы : учеб. пособие / Е. А. Волков. – 5-е изд., стер. – СПб. ; М. ; Краснодар : Лань, 2008. – 248 с.

32 Гражданский кодекс Российской Федерации : части первая, вторая, третья и четвертая : офиц. текст по состоянию на 25 окт. 2012 г. – М. : ОМЕГА-Л, 2012. – 472 с.

33 Жадановская, Н. П. Использование командных файлов Microsoft Windows при автоматизации системных работ : метод. указания / Н. П. Жадановская ; СПбГТИ(ТУ). Каф. систем автоматизир. проектирования и упр. – СПб. : [б. и.], 2006.– 71 с.

34 Жадановская, Н. П. Сервер сценариев Windows Scripting Host и его практическое использование : метод. указания / Н. П. Жадановская ; СПбГТИ(ТУ). Каф. систем автоматизир. проектирования и упр. – СПб. : [б. и.], 2006. – 55 с.

35 Жадановская, Н. П. Сервисные средства операционной системы, расширяющие пользовательский интерфейс : метод. указания / Н. П. Жадановская ; СПбГТИ(ТУ). Каф. систем автоматизир. проектирования и упр. – СПб. : [б. и.], 2006. – 79 с.

36 Жадановская, Н. П. Создание приложений для операционной системы Microsoft Windows : метод. указания / Н. П. Жадановская ; СПбГТИ(ТУ). Каф. систем автоматизир. проектирования и упр. – СПб. : [б. и.], 2006. – 59 с.

37 Киреев, В. И. Численные методы в примерах и задачах : учеб. пособие для втузов / В. И. Киреев, А. В. Пантелеев. – 3-е изд., стер. – М. : Высш. шк., 2008. – 480 с.

38 Кляйн, К. Е. SQL. Справочник / К. Е. Кляйн, Д. Кляйн, Б. Хант ; пер. с англ. – 3-е изд. – М. ; СПб. : Символ-Плюс, 2010. – 651 с.

39 Культин, Н. Б. C++ Builder / Н. Б. Культин. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб. : БХВ-Петербург, 2008. – 463 с.

40 Малыхина, М. П. Базы данных: основы, проектирование, использование : учеб. пособие для вузов / М. П. Малыхина. – 2-е изд. – СПб. : БХВ-Петербург, 2006. – 517 с.

41 Методы и средства защиты компьютерной информации. Межсетевое экранирование : учеб. пособие / В. А. Мулюха [и др.]. – СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2010. – 90 с.

42 Олифер, В. Г. Сетевые операционные системы / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. – 2-е изд. – М. ; СПб. ; Н. Новгород : Питер, 2008. – 668 с.

43 Павловская, Т. А. C#. Программирование на языке высокого уровня / Т. А. Павловская. – М. ; СПб. ; Н. Новгород : Питер, 2014. – 432 с.

44 Парфилова, Н. И. Программирование. Основы алгоритмизации и программирования : учеб. для вузов / Н. И. Парфилова, А. Н. Пылькин, Б. Г. Трусов ; под ред. Б. Г. Трусова. – М. : Академия, 2012. – 232 с.

45 Советов, Б. Я. Базы данных: теория и практика : учеб. для вузов / Б. Я. Советов, В. В. Цехановский, В. Д. Чертовский. – М. : Юрайт, 2012. – 463 с.

46 Шевченко, В. П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации : учеб. для вузов / В. П. Шевченко. – М. : КноРус, 2012. – 288 с.

2.3 Вспомогательная литература

47 Липаев, В. В. Выбор и оценивание характеристик качества программных средств. Методы и стандарты / В. В. Липаев. – М. : Синтег, 2001. – 296 с.

48 Липаев, В. В. Документирование и управление конфигурацией программных средств. Методы и стандарты / В. В. Липаев. – М. : Синтег, 1998. – 212 с.

49 Липаев, В. В. Обеспечение качества программных средств. Методы и стандарты / В. В. Липаев. – М. : Синтег, 2001. – 380 с.

2.4 Интернет-ресурсы

inftech.webservis.ru, citforum.ru (сайты информационных технологий)

www.exponenta.ru (образовательный математический сайт)

model.exponenta.ru (сайт о моделировании и исследовании систем, объектов, технологических процессов и физических явлений)

edu.ru (федеральный портал «Российское образование»)

www.openet.ru (российский портал открытого образования).