Предлагаемая программа предназначена для подготовки и сдачи вступительного экзамена в магистратуру Учреждения образования «Гродненский государственный университет имени Янки Купалы» по специальности 1-40 80 03 «Вычислительные машины и сети».

Программа для поступающих в магистратуру по специальности 1 40 80 03 «Вычислительные машины и сети» разработана на основе

• 
  образовательных стандартов высшего образования Республики Беларусь данной специальности и смежных специальностей;
  
• 
  в соответствии с действующими программами дисциплин учебных планов Гродненского государственного университета имени Янки Купалы.
  

Перечень вопросов общепрофессиональных и специальных дисциплин, включенных в программу, определен с учетом профессиональной квалификации, присваиваемой выпускникам данной и смежных специальностей.

Программа включает вопросы по 4 разделам – «Теоретические основы информатики», «Архитектуры компьютерных систем и сетей», «Технологии разработки программных систем», «Базы и хранилища данных».

Программа снабжена списком обязательной (22 наименования) и дополнительной (10 наименований) литературы, в которые включены современные и классические учебные издания и работы, ссылки на современные Интернет-ресурсы.

В структуру программы также включены критерии знаний и компетенций, экзаменующихся по 10-балльной шкале, в которых отражены характеристики, позволяющие определить уровень профессиональной подготовки, уровень усвоения учебного материала, уровень информационной и коммуникационной культуры.

Экзаменующийся должен показать высокий уровень теоретической и практической подготовки, знание общих концепций и методологических вопросов математического и программного обеспечения вычислительных машин, комплексов, систем и сетей, истории их формирования и развития, глубокое понимание их основных разделов, а также умение применять свои знания для решения исследовательских и прикладных задач.

Понятие графа. Типы графов. Маршруты и связность. Деревья. Описания деревьев. Связность, реберная связность, разбиения. Плоские и планарные графы. Характеристики планарных графов. Описание графов матрицами связности и инцидентности. Перечисления. Помеченные графы. Перечисления графов, деревьев. Орграфы. Орграфы и соединимость. Орграфы и матрицы.

Основные абстрактные типы данных. Списки, очереди, стеки, деки, отображения. Представление выражений в обратной польской записи. Определение хеш-функции, требования к хеш-функциям, определение хеш-таблицы, назначение хеш-таблиц.

Деревья. Алгоритмы обхода деревьев. Прошивка деревьев. Деревья двоичного поиска.

Алгоритмы на графах. Алгоритмы обхода графов. Алгоритм Дейкстры. Методы анализа алгоритмов. Алгоритмы «разделяй и властвуй».

Динамическое программирование. Поиск с возвратом. Алгоритмы локального поиска. Структуры данных и алгоритмы для внешней памяти.

Теория информации

Непрерывная и дискретная информация. Мера количества информации. Понятие энтропии. Энтропия дискретной случайной величины. Свойства энтропии.

Схема передачи информации по каналу связи. Преобразование информации: кодирование, сжатие и шифрование. Метод Шеннона-Фэно. Метод Хаффмена. Подстановочные или словарно-ориентированные алгоритмы сжатия информации. Методы Лемпела-Зива.

Классические алгоритмы шифрования. Абсолютно секретные системы шифрования, одноразовый блокнот. Шифры гаммирования, потоковые системы шифрования, генераторы псевдослучайных чисел. Алгоритмы ассиметричного шифрования, RSA, электронная цифровая подпись.

Структурная схема персонального компьютера. Процессоры. Материнские платы. Средства долговременного хранения данных. Вспомогательные устройства. Общие архитектурные свойства и принципы.

Архитектурные особенности современных микропроцессоров: суперскалярная архитектура, раздельное кэширование кода и данных, предсказание адреса перехода. Многоядерные микропроцессоры. Форматы и типы данных, поддерживаемые микропроцессором. Набор регистров микропроцессора. Назначение регистров.

Режимы работы микропроцессора. Характеристики реального режима работы микропроцессора. Ключевые моменты защищенного режима. Сегментированная и страничная модели ОП. Плоская модель памяти. Структуры данных защищенного режима. Классификация прерываний. Аппаратные и программные средства системы прерываний. Работа системы прерываний в реальном и защищенном режимах.

Системное программное обеспечение

Назначение операционной системы. Основные функции операционной системы. Классификация операционных систем. Примеры операционных систем. Принципы построения операционных систем. Архитектура операционных систем. Микроядерные и монолитные операционные системы. Технология микроядра. Основные тенденции в проектировании операционных систем. Сетевые операционные системы.

Основные архитектурные особенности операционных систем семейства Windows. Режим ядра. Режим пользователя. Уровень аппаратных абстракций HAL. Исполнительная система. Компоненты исполнительной системы. Системные службы.

Основные архитектурные особенности операционной системы Unix. Процесс. Адресное пространство. Таблица процессов. Особые типы процессов. Дерево процессов, дочерние процессы. Управление памятью. Пакетный монитор. Защита памяти. Управление адресным пространством процесса. Виртуальная память. Файловая система. Каталог. Иерархия. Каналы. Управление учетными записями. Удаленный доступ в систему.

Компьютерные системы и сети

Открытые системы. Назначение стандартных моделей взаимодействия открытых систем. Понятие протокола и интерфейса. Эталонная семиуровневая модель взаимодействия открытых систем (OSI/ВОС). Назначение, характеристики и примеры реализации уровней взаимодействия модели OSI. Стеки протоколов. Модель взаимодействия TCP/IP: структура и область применения.

Понятия гетерогенных и мультисервисных компьютерных сетей. Особенности передачи аудио- и видеосигналов. Способы обеспечения качества обслуживания QoS. Схемы построения мультисервисных сетей VoIP.

Построение локальных сетей и задачи межсетевого взаимодействия с точки зрения модели OSI. Функции мостов и маршрутизаторов. Способы формирования таблиц маршрутизации. Методы и средства обеспечения межсетевой безопасности. Назначение и организация виртуальных частных сетей VPN. Структура и управление базовыми ресурсами сети Интернет: IP-адресация, система DNS.

Понятие объекта и фундаментальные характеристики (инкапсуляция, наследование, полиморфизм). Понятие класса и иерархии классов. Классы и объекты. Наследование. Полиморфизм. Множественное наследование.

Основные признаки сложной системы. Роль декомпозиции, абстракции и иерархии при построении сложных систем. Связи между объектами. Связи между классами.

Основные принципы концепции SOLID, используемые при дизайне классов в объектно-ориентированном проектировании. Принцип единственной обязанности. Принцип открытости/закрытости. Принцип подстановки Барбары Лисков. Принцип разделения интерфейса. Принцип инверсии зависимостей.

Понятие платформы в контексте информационных технологий. Обзор Microsoft .Net: .Net Framework, библиотека классов FCL, общеязыковая исполняющая среда CLR, управляемый модуль и метаданные, понятие сборки, схема выполнения .Net-приложения, структура проектов и решений в Visual Studio. Система типов .Net (CTS), управление ресурсами в .Net и сборщик мусора, механизм обработки исключительных ситуаций.

Cобытийно-управляемая модель приложений: события и делегаты, объявление и использование делегатов, событийная модель «publisher/subscribers», обработка событий, стандартный делегат EventHandler. Процесс создания приложений Windows Forms: форма, типы элементов управления и работа с ними, обработка событий в windows-приложениях.

Основные этапы жизненного цикла программного обеспечения. Модели жизненного цикла, влияние модели жизненного цикла на технологию разработки программного обеспечения.

Особенности анализа и проектирования программного обеспечения. Идеи, принципы и методы структурного анализа. Средства структурного анализа и их взаимосвязь. CASE-средства для поддержки структурного анализа, их архитектура и основные возможности. Технология использования CASE-средств.

Понятие процесса. Принципы построения модели процессов. Графический язык описания бизнес-процессов. Методология IDEF0. Типы диаграмм (контекстная диаграмма, диаграмма декомпозиции, диаграмма дерева узлов, диаграмма только для экспозиции). Дополнение модели процессов диаграммами DFD (диаграммы потоков данных) и Workflow (IDEF3). Основные графические нотации для DFD-диаграмм.

Объектно-ориентированный подход к проектированию программного обеспечения. Унифицированный язык моделирования UML. Построение диаграмм UML.
Современные технологии разработки веб-приложений

Принципы работы веб-приложений в разрезе клиент-серверной модели, в том числе сетевые протоколы для обмена информацией. Историческая классификация развития веба (web 1.0, web 2.0, web 3.0), стандарты обмена информацией в распределенных клиент-серверных приложениях, информационные модели представления данных во Всемирной сети.

Характеристика основных типов серверов Интернета. Основные варианты установки и настройки веб-серверов для различных операционных систем.

Инструменты и языки для создания гипертекстовых документов. Правила оформления веб-страниц, типы верстки, понятие семантической верстки и разделения контента и оформления, основные принципы формирования языков разметки (HTML, семейство языков XML), языки описания DTD и XML Schema. Использование каскадных таблиц стилей CSS.

Основные понятия компьютерной безопасности. Определение объекта защиты (файлы, папки, функции ОС). Обзор механизмов ОС для защиты объектов (назначение прав доступа к файлам и папкам на накопителях, назначение прав доступа к локальным ресурсам из сети, шифрование данных на файловой системе встроенными средствами), аудит доступа к объектам защиты (тестирование правил доступа и конфигурирование правил ведения журналов доступа к объектам).

Определение межсетевого экрана, назначение межсетевого экрана. Классификация межсетевых экранов на прикладном уровне и пакетной фильтрации, отличия в их возможностях и назначениях, структура правил межсетевых экранов этих типов, примеры программ межсетевых экранов.

Базы и хранилища данных
Базы данных

Понятие базы данных. Понятие модели данных. Инфологическая (концептуальная) модель. Модель реализации. Основные модели баз данных.

Этапы проектирования базы данных. Концептуальное проектирование данных. Логическая и физическая модели данных и средства их представления. Диаграммы сущность-связь (ER-диаграммы). Основные понятия ER-диаграмм, виды сущностей и связей, отображение различных ограничений. CASE-средства построения моделей данных.

Особенности реляционной модели данных. Основные понятия реляционной модели данных: отношения, кортеж, домен, связи. Методы логического проектирования реляционной базы данных. Метод декомпозиции. Метод синтеза. Нормальные формы отношений.

Типы команд языка SQL и их назначение. DDL – язык определения данных. DML – язык манипулирования данными. DQL – язык запросов к данным, DCL – язык управления данными; команды администрирования данных; команды управления транзакциями.

Защита базы данных. Понятие защиты. Цель организации защиты БД. Понятие опасности. Компьютерные средства контроля. Авторизация пользователей. Представления. Резервное копирование и восстановление. Поддержка целостности. Шифрование. Вспомогательные процедуры. Некомпьютерные средства контроля.

Общие принципы построения систем, предназначенных для хранения и анализа корпоративных данных. Понятие и отличительные особенности хранилища данных. Требования к хранилищу данных. Типы архитектур хранилищ данных. Типовые программно-аппаратные решения (технологические решения) для хранилищ данных.

Многомерная модель для хранилища данных. Факты, атрибуты, измерения, меры, иерархии, гранулированность. Визуальное представление модели в виде куба данных. Операции развертки и свертки. Классификация фактов. Основные схемы многомерной модели данных: «звезда», «снежинка», «созвездие фактов».

Технология OLAP как совокупность средств многомерного анализа данных. Клиентские и серверные OLAP-средства. Технические аспекты многомерного хранения данных. MOLAP, ROLAP, HOLAP. Тест FASMI. Понятие гиперкуба (OLAP-куба). Метки, иерархии, уровни. Операции, выполняемые над гиперкубом. Понятие OLAP-системы. Архитектура OLAP-системы.