Лекции по Информатике, часть 1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Конструирования и технологии радиоэлектронных средств»

ИНФОРМАТИКА ЧАСТЬ 1

(Лекции)

Преподаватель: Алексей Анатольевич Бизяев Место работы: НГТУ, РЭФ, КТРС, IV-530a Контактный телефон: [phone]

Web: http://vk.com/feed#/computer_science_1

Консультации: четверг, 15:25-16:50, IV-530a

Новосибирск, 2013

Зачётные единицы

•Информатика, часть 1

•Основные понятия информатики.

•Основные этапы развития вычислительной техники

•Меры и единицы измерения информации.

•Системы счисления. Кодирование данных в ЭВМ.

•Основные понятия алгебры логики. Логические основы ЭВМ.

•Состав и назначение основных элементов персонального компьютера.

•Запоминающие устройства: классификация, принцип работы, основные характеристики. Устройства вводавывода данных, их разновидности и основные характеристики.

•Классификация программного обеспечения. Виды программного обеспечения и их характеристики.

•Понятие и назначение операционной системы. Разновидности операционных систем. Служебное (сервисное)

обеспечение.

•Файловая структура операционных систем.

•Основы машинной графики.

•Программное обеспечение обработки текстовых данных.

•Принципы построения сетей. Сетевое оборудование.

•Сервисы Интернета.

•Защита информации в локальных и глобальных компьютерных сетях.

•Шифрование данных. Электронная подпись.

2

Зачётные единицы

•Информатика , часть 2

•Моделирование как метод познания.

•Классификация и формы представления моделей.

•Методы и технологии моделирования.

•Информационная модель объекта.

•Алгоритм и его свойства. Способы записи алгоритмов.

•Линейная алгоритмическая структура.

•Разветвляющаяся алгоритмическая структура.

•Циклические алгоритмические структуры.

•Основные операторы циклов и ветвления.

•Типовые алгоритмы.

•Трансляция, компиляция и интерпретация.

•Эволюция и классификация языков программирования.

•Интегрированные среды программирования.

•Этапы решения задач на компьютерах.

•Структурное программирование.

•Объектно-ориентированное программирование.

•Общее понятие о базах данных (БД).

•Модели данных в информационных системах. Реляционная модель базы данных.

•Основные операции с данными.

•Назначение и основы использования систем искусственного интеллекта.

3

Список литературы

•Примерная программ дисциплины «Информатика». Министерство образования РФ, 2000.

•Информатика. Базовый курс. Учебник для ВУЗов. Под ред. С.В. Симановича. Питер, 2006.

•Могилев А.В., Пак Н.И., Хеннер Е.К. Информатика. Учебное пособие для студентов пед. ВУЗов. М.: Академия, 2004.

•Соболь Б.В., Галин А.Б., Панов Ю.В., Рашидова Е.В., Садовой Н.Н. Информатика. Учебник. – Ростов н/Д, Феникс, 2005.

•Сырецкий Г.А. Информатика. Базовый курс.

•Материалы тестов ФЭПО для технических направлений и специальностей. http://www.fepo.ru/index.php?menu=structs_demo

•Таненбаум Э. Архитектура компьютера.

•http://www.3dnews.ru/offsyanka/613751

4

Темы лекций

1.Основные понятия и определения

2.История развития ЭВМ

3.Архитектура ЭВМ

4.Архитектура ЭВМ

5.Архитектура ЭВМ

6.Представление информации в ЭВМ

7.Представление информации в ЭВМ

8.Представление информации в ЭВМ

9.Логические основы построения ЭВМ

10.Телекоммуникационные сети

11.Телекоммуникационные сети

12.Дисковые массивы RAID

13.Виды угроз при работе в сети

14.Способы защиты информации

•Контрольная работа №1

•Контрольная работа №2

5

Аттестация по дисциплине

Для аттестации студентов по дисциплине используется балльно-рейтинговая система. Сумма баллов за текущую деятельность составляет не более 80 баллов, количество баллов по итоговой аттестации (зачёт) не превышает 20 баллов. В течение 1-го семестра необходимо представить и защитить 4 лабораторных работы, самостоятельную работу, выполнить две контрольные работы по материалам лекций в сроки, установленные учебным графиком.

	№	Вид учебной работы	Максимальное	Диапазон	Срок выполнения
			количество баллов	баллов	(неделя семестра)
	1	Лабораторная работа №1	5	3-5	4
	2	Лабораторная работа №2	5	3-5	8
	3	Лабораторная работа №3	5	3-5	12
	4	Лабораторная работа №4	5	3-5	16
	5	Самостоятельная работа (Реферат)	40	5-40	15
	6	Самостоятельная работа студента	10	0-20	15
	7	Контрольная работа №1	10	0-10	6
	8	Контрольная работа №2	10	0-10	12
	9	Зачёт		5-20	17

6

Аттестация по дисциплине

 Рейтинговая система

		Диапазон	Оценка	Традиционная
	Характеристика работы студента	баллов		шкала оценки
			ECTS
		рейтинга
	«Отлично» – работа высокого качества, уровень выполнения отвечает всем требованиям, теоретическое		A+

содержание курса освоено полностью, без пробелов, необходимые практические навыки работы с освоенным		90-100	A
материалом сформированы, все предусмотренные программой обучения учебные задания выполнены, качество			A-	отлично
их выполнения оценено числом баллов, близким к максимальному
«Очень хорошо» – работа хорошая, уровень выполнения отвечает большинству требований, теоретическое			B+
содержание курса освоено полностью, без пробелов, необходимые практические навыки работы с освоенным		80-89	B			зачтено
материалом в основном сформированы, все предусмотренные программой обучения учебные задания
			B-
выполнены, качество выполнения большинства из них оценено числом баллов, близким к максимальному				хорошо
«Хорошо» – уровень выполнения работы отвечает всем основным требованиям, теоретическое содержание курса			C+
освоено полностью, без пробелов, некоторые практические навыки работы с освоенным материалом			C
сформированы недостаточно, все предусмотренные программой обучения учебные задания выполнены, качество		70-79
выполнения ни одного из них не оценено минимальным числом баллов, некоторые из выполненных заданий,			C-	удов.
возможно, содержат ошибки
«Удовлетворительно» – уровень выполнения работы отвечает большинству основных требований, теоретическое			D+
содержание курса освоено частично, но пробелы не носят существенного характера, необходимые практические		60-69	D
навыки работы с освоенным материалом в основном сформированы, большинство предусмотренных			D-			зачтено
программой обучения учебных заданий выполнено, некоторые виды заданий выполнены с ошибками
				удов.
«Посредственно» – работа слабая, уровень выполнения не отвечает большинству требований, теоретическое
содержание курса освоено частично, некоторые практические навыки работы не сформированы, многие		50-59	E
предусмотренные программой обучения учебные задания не выполнены, либо качество выполнения некоторых
из них оценено числом баллов, близким к минимальному
«Неудовлетворительно» (с возможностью пересдачи) – теоретическое содержание курса освоено частично,
необходимые практические навыки работы не сформированы, большинство предусмотренных программой
обучения учебных заданий не выполнено, либо качество их выполнения оценено числом баллов, близким к		25-49	FX			зачтено
минимальному; при дополнительной самостоятельной работе над материалом курса возможно повышение
качества выполнения учебных заданий				неуд.
«Неудовлетворительно» (без возможности пересдачи) – теоретическое содержание курса не освоено,						не
необходимые практические навыки работы не сформированы, все выполненные учебные задания содержат		0-24	F
грубые ошибки, дополнительная самостоятельная работа над материалом курса не приведет к какому-либо
значимому повышению качества выполнения учебных заданий

7

Правила аттестации

Правила текущей аттестации

•К защите лабораторной работы допускается студент, выполнивший задания в полном объеме и представивший отчет по приведенной на сетевом диске кафедры форме.

•К защите самостоятельной работы допускается студент, выполнивший соответствующее задание в полном объеме и представивший отчет в соответствие с предъявленными требованиями.

•На защите лабораторной работы, студент должен ответить на 2-5 вопроса по порядку выполнения работы, выполнить 1-4 практических задания.

•На защите самостоятельной работы студент должен ответить на 3-5 теоретических вопроса.

•Пересдача лабораторной работы или самостоятельной работы назначается в случае, если студент не ориентируется в учебном материале, не может объяснить ход и результаты выполнения работы. Пересдача, как и невыполнение учебного графика, сопровождается потерей 10-30% баллов.

•Контрольные работы по дисциплине проводится по материалам лекций в виде теста, содержащего 10 вопросов, на которые нужно ответить в течение 45 минут. Балльная оценка тестов приведена в таблице.

Правила итоговой аттестации

•К зачёту допускаются студенты, защитившие все лабораторные работы, самостоятельную работу и набравшие не менее 30 баллов по результатам текущего рейтинга.

•Зачёт проводится в письменном виде. В билет входит 3 теоретических вопроса и 2-3 задачи.

•15-20 баллов выставляется, если все задания выполнены полностью, без серьезных замечаний. 10-14 баллов – если выполнены 3 задания из 5, 5-10 баллов – если выполнены два задания из трех, но с замечаниями.

8

Правила аттестации

 Самостоятельная работа

Написать и оформить в соответствие с требованиями реферат на одну из тем:

• Архитектура ЭВМ. Архитектура и принцип работы компьютеров Z4, ENIAC, x86, аналоговых, нейрокомпьютеров, …

•Квантовый компьютер. Квантовый компьютер, квантовые вычисления, квантовая элементная база, языки программирования для квантовых компьютеров, …

•Передача данных. Понятие данные, информация. Способы передачи данных. Обнаружение и исправление ошибок при передаче. Коллизия и способы ее разрешения. OSI. Протоколы передачи данных. Аппаратура передачи данных.

•Компьютерные вирусы. Классификация, способы заражения и обезвреживания. Способы защиты от компьютерных вирусов.

•Запоминающие устройства. Способы записи, хранения, считывания и удаления данных на различных носителях. HDD, Flash, DRAM, SRAM, FRAM, EPROM, EEPROM, на ферритовых сердечниках (core storage), оптические диски (HD DVD, Blu-Ray, CD), молекулярная память, …

•Архитектура вычислительных сетей. Классификация, топология компьютерных сетей. Способы передачи данных. Коллизии и способы их разрешения. Протоколы TCP-IP. OSI, DNS, NetBios, … Аппаратура передачи данных.

•Алгебра логики. Двоичная, троичная логика. Математические операции над целыми и вещественными числами. Представление информации в ЭВМ.

•Операционные системы. Операционные системы реального времени. Объекты ядра операционной системы. Принципы многопоточного программирования. Архитектура операционной системы Windows, Linux.

•Аппаратные платформы компьютеров. Аппаратные платформы i386, x86-64, IA64, Core 2 Duo, Xeon.

•Алгоритмы сжатия. Сжатие без потерь. Сжатие с потерями. Преобразование Барроуза-Уилера (BWT), Шиндлера (ST). Алгоритм Лемпеля — Зива, Prediction by Partial Matching (PPM), вейвлетное сжатие, … Сжатие видео (mpeg,

…), аудио (mp3, …), изображений (jpeg, …).

•Алгоритмы сортировки. Прямое включение, прямой выбор, прямой обмен, с помощью дерева, с помощью разделения, пирамидальная сортировка, Шелла, Бентли-Седжвика, метод пузырька. Прямое слияние, естественное слияние, сбалансированное многопутевое слияние, многофазная сортировка.

9

Правила аттестации

 Самостоятельная работа

Написать и оформить в соответствие с требованиями реферат на одну из тем:

•Алгоритмы поиска. Линейный поиск, двоичный поиск, поиск в таблице, прямой поиск строки. Алгоритм Кнута, Морриса и Пратта, алгоритм Боуера и Мура, Ахо — Корасик, Битапа (Baeza-Yates-Gonnet).

•Безопасность. Безопасность современных электронных подписей. Основы защиты информации и сведений, составляющих государственную тайну. Методы защиты информации. ГОСТы.

•Беспроводные технологии передачи данных. Wi-Fi, радио-Ethernet, Zig-Bee, Bluetooth, GSM.

•Технологии производства панелей мониторов. Преимущества и недостатки, технология изготовления ЖК (TN, PVA, MVA, IPS матриц), стерео, плазменных мониторов.

•Криптография. Симметричные ключи (DES, AES, RC4, IDEA, …), асимметричные ключи (RSA, Elgamal, …),

хеш функции (MD, SHA, …). Область применения. Безопасность.

•Цифровое телевидение. Стандарты цифрового телевидения (DVB, ATSC, ISDB, …). Способы распространения цифрового сигнала. HDTV, DVB-T, HDMI, HDCP, TriplePlay, IPTV, Voice over IP, … Оборудование приема и передачи цифрового вещания.

•Методы моделирования. Непрерывно-детерминированные, дискретно-детерминированные, дискретностохастические, непрерывно-стохастические, сетевые модели.

•История развития ЭВМ. Понятие и основные виды архитектуры ЭВМ. Основные этапы развития вычислительной техники. Принципы работы вычислительной системы. Архитектуры ЭВМ. Состав и назначение основных элементов персонального компьютера. Центральный процессор. Системные шины и слоты расширения.

•Способы представления информации в ЭВМ. Способы представления целых и вещественных чисел в ЭВМ. Способы представления графической информации в ЭВМ. Способы представления видео информации в ЭВМ. Способы представления аудио информации в ЭВМ.

•Печать графической информации. Способы лазерной, струйной печати графической информации.

10