Основная образовательная программа высшего профессионального образования (стр. 9 )

Современный процесс обучения основывается как на классических формах, так и на новых технологиях. Однако специфика данной дисциплины предполагает более широкое использование новейших образовательных технологий.

Таким образом, при обучении программированию на языках высокого уровня используются следующие образовательные технологии:

- Технология информационно-коммуникативного обучения

- Технология модульного обучения

- Технология тестирования

- Технология обучения в сотрудничестве

- Проектные технологии

- Личностно-ориентированные технологии

- Технология развития критического мышления

6. Требования к результатам освоения дисциплины.

Процесс изучения дисциплины «Языки программирования» направлен на формирования следующих компетенций:

Коды формируемых компетенций	Компетенции
Общекультурные компетенции
ОК-5 ОК-6 ОК-7 ОК-8 ОК-11 ОК-12	·  способностью к кооперации с коллегами, работе в коллективе ·  способностью находить организационно-управленческие решения в нестандартных ситуациях и готовностью нести за них ответственность ·  способностью осознавать социальную значимость своей будущей профессии, обладать высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности в области компьютерных технологий, готовностью и способностью к активной состязательной деятельности в условиях информационного противоборства ·  способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения, владеть культурой мышления ·  способностью к саморазвитию, самореализации, приобретению новых знаний, повышению своей квалификации и мастерства ·  способностью критически оценивать свои достоинства и недостатки, определять пути и выбрать средства развития достоинств и устранения недостатков
	Профессиональные компетенции
ПК-3 ПК-6 ПК-11 ПК-12 ПК-14 ПК-24	·  готовность к использованию методов и инструментальных средств исследования объектов профессиональной деятельности ·  способность формализовать предметную область программного проекта и разработать спецификации для компонентов программного продукта  ·  сформировать навыки чтения, понимания и выделения главной идеи прочитанного исходного кода, документации ·  сформировать навыки моделирования, анализа и использования формальных методов конструирования программного обеспечения ·  способностью оформить рабочую техническую документацию с учетом действующих нормативных и методических документов в области информационных технологий ·  способностью осуществлять подбор, изучение и обобщение научно-технической литературы, нормативных и методических

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать

·  основные принципы алгоритмизации;

·  основные методы обработки данных;

·  этапы разработки программ и методы автоматизации программирования;

·  основные понятия и методы технологии программирования;

·  конструкции языка Си.

Уметь

·  самостоятельно работать на ПЭВМ с соблюдением основных принципов работы на машине;

·  осуществлять декомпозицию решения задачи и составлять алгоритмы отдельных его частей в соответствии с современной технологией программирования;

·  применять основные операторы языка Си, общие для всех языков программирования;

·  использовать отладчик как средство изучения и тестирования программ;

·  работать с ресурсами компьютера программными средствами.

Владеть

·  основными принципами работы персональных машин IBM PC и совместимых с ними;

·  иметь представление об организации вычислительного процесса в среде MS-DOS и Windows;

·  иметь представление о возможностях языков программирования различного уровня;

·  иметь представление о современных тенденциях в области разработки языков программирования.

8.Общая трудоемкость дисциплины.

180академических часов.

9.Формы контроля.

Промежуточная аттестация –зачет, экзамен (2,3 семестр).

10.Составитель:

15.Операционная система UNIX

1.Цель дисциплины:

Дисциплина включена в вариативную часть математического и естественнонаучного цикла и является дисциплиной по выбору.

2. Цельизучения дисциплины.

Основной целью дисциплины «Операционные системы UNIX» является освоение студентами знаний в области построения и функционирования современных операционных систем, и осмысленное применение полученных знаний при изучении других дисциплин.

3. Структура дисциплины

Наименование раздела	Содержание раздела
Введениев дисциплину	1.  Цели и задачи курса. Понятие о вычислительном комплексе. Системное программное обеспечение и операционные системы. 2.  Краткая история эволюции вычислительных систем. Взаимное влияние software и hardware. 3.  Автономные, сетевые и распределенные операционные системы. 4.  Классификация автономных операционных систем по их назначению и структуре.
Процессы и их планирование в операционных системах семейства UNIX.	1.  Понятие процесса. Процесс и программа. Состояния процесса. 2.  Управляющий блок процесса и его контекст. 3.  Операции над процессами. Переключение контекста. 4.  Уровни планирования процессов. 5.  Критерии планирования и требования к алгоритмам планирования. Параметры планирования. Вытесняющее и невытесняющее планирование. 6.  Алгоритмы планирования: FCFS, RR, SJF, гарантированное планирование, приоритетное планирование, многоуровневые очереди, многоуровневые очереди с обратной связью.
Кооперация процессовв операционных системах семейства UNIX.	1.  Взаимодействующие и независимые процессы. Категории средств связи. 2.  Установление и завершение связи. Прямая и косвенная адресация. Информационная валентность процессов и средств коммуникации. Симплексная, дуплексная и полудуплексная связь. 3.  Потоки ввода‑вывода и сообщения. Буферизация данных. 4.  Надежность обмена информацией. 5.  Нити исполнения и их отличие от процессов. 6.  Interleaving, racecondition и взаимоисключения. Условия Бернстайна. Понятие критической секции процесса. 7.  Программные алгоритмы организации взаимодействия процессов и предъявляемые к ним требования. 8.  Семафоры, мониторы Хора и сообщения.
Управление памятьюв операционных системах семейства UNIX.	1.  Связывание адресов. Простейшие схемы управления памятью: схема с фиксированными разделами, своппинг, схема с переменными разделами. 2.  Проблема размещения больших программ. Понятие виртуальной памяти. 3.  Страничная память. Сегментная и сегментно-страничная организации памяти. Таблица страниц. Ассоциативная память. 4.  Иерархия памяти. Размер страницы. 5.  Исключительные ситуации при работе с памятью. Стратегии управления страничной памятью: выборки, размещения и замещения страниц. Алгоритмы замещения страниц. 6.  Thrashing. Свойство локальности. Модель рабочего множества.
Файловые системы в операционных системах семейства UNIX.	1.  Имена, структура, типы и атрибуты файлов. Операции над файлами. Директории. Операции над директориями. 2.  Защита файлов. 3.  Методы выделения дискового пространства: непрерывная последовательность блоков, связный список, связный список с индексацией, индексные узлы. Управление свободным и занятым дисковым пространством: битовый вектор, связный список.
Система управления вводом‑выводом в операционных системах семейства UNIX..	1.  Общие сведения об архитектуре компьютера. Структура контроллера устройства. Опрос устройств и прерывания. Исключительные ситуации и системные вызовы. Прямой доступ к памяти (DirectMemoryAccess – DMA). 2.  Структура системы ввода-вывода. Систематизация внешних устройств и интерфейс между базовой подсистемой ввода-вывода и драйверами. 3.  Функции базовой подсистемы ввода-вывода. Блокирующиеся, не блокирующиеся и асинхронные системные вызовы. Буферизация и кэширование. Spooling и захват устройств. Обработка прерываний и ошибок. Планирование запросов. 4.  Алгоритмы планирования запросов к жесткому диску: FCFS, SSTF, SCAN, C-SCAN, LOOK, C-LOOK.
Сети в операционных системах семейства UNIX..	1.  Причины объединения компьютеров в сети. Сетевые и распределенные операционные системы. 2.  Взаимодействие удаленных процессов как основа работы вычислительных сетей. 3.  Многоуровневая модель построения сетевых вычислительных систем. Семейства и стеки протоколов. Эталонная модель OSI/ISO. 4.  Удаленная адресация и разрешение адресов. Понятие о DNS. Локальная адресация. Понятие порта. Полные адреса. Понятие сокета (socket). 5.  Фиксированная, виртуальная и динамическая маршрутизация. 6.  Связь с установлением логического соединения и передача данных с помощью сообщений.
Проблемы безопасности операционных систем семейства UNIX..	1.  Классификация угроз. Формализация подхода к обеспечению информационной безопасности. Классы безопасности. Политика безопасности. 2.  Криптография как одна из базовых технологий безопасности ОС. Шифрование с симметричными и ассиметричными ключами. Правило Кирхгофа. Алгоритм RSA. 3.  Идентификация и аутентификация. Пароли, уязвимость паролей. Авторизация. 4.  Разграничение доступа к объектам ОС. Домены безопасности. Матрица доступа. Недопустимость повторного использования объектов. Аудит, учет использования системы защиты.

4. Основные образовательные технологии

В учебном процессе используются следующие образовательные технологии: по организационным формам: лекции, практические занятия, индивидуальные занятия, контрольные работы; по преобладающим методам и приемам обучения: объяснительно-иллюстративные (объяснение, показ демонстрация учебного материала и др.) и проблемные, поисковые (решение учебных задач и др.); активные (анализ учебной и научной литературы, составление схем и др.) и интерактивные, в том числе и групповые (взаимное обучение в форме подготовки и обсуждения докладов и др.); информационные, компьютерные, мультимедийные (работа с источниками сайтов академических структур, научно-исследовательских организаций, электронных библиотек и др., разработка презентаций сообщений и докладов, работа с электронными обучающими программами и т. п.).

5. Требованияк результатам освоения дисциплины

В результате изучения дисциплины специалист должен

Знать:

-  историю эволюции вычислительных систем, основные функции, выполняемые современными операционными системами, принципы их внутреннего построения;

-  концепцию процессов в операционных системах;

-  основные алгоритмы планирования процессов;

-  логические основы взаимодействия процессов;

-  концепцию нитей исполнения и их отличие от обычных процессов;

-  программные алгоритмы организации взаимодействия процессов и предъявляемые к ним требования;

-  основные механизмы синхронизации в операционных системах;

-  организацию управления оперативной памятью использующиеся при этом алгоритмы;

-  основные принципы управления файловыми системами:

-  организацию управления устройствами ввода-вывода на уровне как технического, так и программного обеспечения, основные функции подсистемы ввода-вывода;

-  принципы сетевого взаимодействия вычислительных систем и построения работы сетевых частей операционных систем;

-  основные проблемы безопасности операционных систем и подходы к их решению.

Уметь:

-  пользоваться командами командного интерпретатора операционной системы Linux;

-  порождать новые процессы, запускать новые программы и правильно завершать их функционирование;

-  порождать новые нити исполнения и правильно завершать их функционирование;

-  организовывать взаимодействие процессов через потоковые средства связи, разделяемую память и очереди сообщений;

-  использовать семафоры и сигналы для синхронизации работы процессов и нитей исполнения;

-  использовать системные вызовы для работы с файловой системой;

-  разрабатывать программы для сетевого взаимодействия.

Владеть:

-  навыками использования команд командного интерпретатора в операционной системе Linux;

-  навыками написания и отладки программ, порождающих несколько процессов или нитей исполнения;

-  навыками написания и отладки программ, использующих системные вызовы для взаимодействия локальных процессов;

-  навыками написания и отладки программ, использующих системные вызовы для работы с файловыми системами и устройствами ввода-вывода;

навыками написания и отладки сетевых приложений.

6. Общая трудоемкость дисциплины

4зачетных единицы (144 академических часа)

7.Формы контроля

Промежуточная аттестация –экзамен(4 семестр).

8. Составитель.

Доцент кафедры ВВиПММ

16.Системное программное обеспечение

Цель дисциплины:

Дисциплина относится к базовой (общепрофессиональной) части учебного цикла. Профессиональный цикл.

Освоение данной дисциплины необходимо как предшествующее для ряда дисциплин базовой части профессионального цикла – Б3 Профессиональный цикл (ЭВМ и периферийные устройства; Сети и телекоммуникации; Защита информации; Базы данных; Микропроцессорные системы).

Место дисциплины в модульной структуре ООП.

Дисциплина «Системное программное обеспечение» является самостоятельным модулем.

Цель изучения дисциплины.

Целью освоения дисциплины «Системное программное обеспечение» является изучение основных научных результатов, полученных в области построения, функционирования и использования функций и подсистем ОС, планирования выполнения процессов, организации и управления памятью; файловой системой, управлением вводом/выводом в вычислительных системах, используемых для проведения фундаментальных и прикладных научных исследований, а также для решения практических задач в рамках своей специализации.

В рамках изучения дисциплины предполагается решение следующих основных задач:

теоретическая подготовка студентов по вопросам проектирования операционных систем, их компонентов, особенностей автоматизации процессов системного администрирования; принципов проектирования компиляторов; особенностей их использования; особенностей выполнения программ;

практическая подготовка студентов по администрированию вычислительных машин, по использованию систем программирования: редакторов, отладчиков, компиляторов, компоновщиков.

Структура дисциплины.

№ раздела	Наименование раздела	Содержание раздела	Форма текущего контроля
1	2	· 3	·  4
1	Операционные системы и среды	Введение. Роль и место дисциплины «Системное программное обеспечение» в процессе подготовки бакалавров направления 230100.62. Понятие и состав СПО. Понятие операционной среды. Вычислительный процесс и ресурс. Диаграмма состояний процесса. ·  Процессы и треды. Прерывания. Основные виды ресурсов. Классификация ОС.	·  РК, ·  Т
2	Управление задачами и памятью в ОС	Планирование и диспетчеризация процессов и задач. Стратегии планирования, дисциплины диспетчеризации, алгоритмы диспетчеризации, качество диспетчеризации и гарантии обслуживания, диспетчеризация задач с использованием динамических приоритетов. Память и отображения. Виртуальное адресное пространство. Простое непрерывное распределение и распределение с перекрытием (оверлейные структуры). ·  Распределение статическими и динамическими разделами (с фиксированными и подвижными границами). Сегментная, страничная и сегментно-страничная организация памяти. Распределение оперативной памяти в современных ОС для ПК (MS-DOS, Windows95/98, Windows NT).	·  ЛР, ·  РК, ·  Т
3	Управление вводом/выводом и файловые системы	Основные понятия и концепции организации ввода/вывода в ОС. Режимы управления вводом/выводом. Закрепление устройств, общие устройства ввода/вывода. Синхронный и асинхронный ввод/вывод. ·  Функции файловой системы ОС и иерархия данных. Структура магнитного диска (разбиение на разделы). Файловая система FAT. Файловые системы VFAT и FAT32. Файловая система HPFS. Файловая система NTFS. Структура тома с файловой системой NTFS. Ограничение доступа к файлам и каталогам в NTFS. Отличия FAT и NTFS.	·  ЛР, ·  РК, ·  Т
4	Архитектура ОС и интерфейсы прикладного программирования	Основные принципы построения ОС: модульности, функциональной избирательности, генерируемости ОС, функциональной избыточности, виртуализации, независимости программ от внешних устройств, совместимости, открытой и наращиваемой ОС, мобильности, обеспечения безопасности вычислений. Микроядерные ОС. Монолитные ОС. Требования, предъявляемые к ОСРВ. ·  Принципы построения интерфейсов ОС. Интерфейсы прикладного программирования. Реализация функций API на уровне: ОС; системного программирования; с помощью внешних библиотек. ·  Мобильность программного обеспечения. Платформенно-независимый интерфейс POSIX. Пример программирования в различных API ОС: для Windows, для Linux	·  РК, ·  Т
5	Обзор современных ОС	Семейство ОС Unix. Общая характеристика семейства ОС Unix, особенности архитектуры. Основные понятия Unix: виртуальная машина, пользователь, интерфейс пользователя, привилегированный пользователь, команды и командный интерпретатор, процессы. Функционирование системы Unix: выполнение процессов, подсистема ввода/вывода, перенаправление ввода/вывода. Файловая система Unix. Межпроцессные коммуникации в Unix: сигналы, семафоры, программные каналы, очереди сообщений, разделяемая память, вызовы удаленных процедур (RPC). ОС Linux. ·  Семейство ОС OS/2 Warp компании IBM. Особенности архитектуры и основные возможности ОС OS/2 Warp. Особенности интерфейса ОС OS/2 Warp. Сетевая ОСРВ QNX. Архитектура системы QNX. Основные механизмы QNX для организации распределенных вычислений.	·  РК, ·  Т
6	Формальные языки и грамматик	Языки и цепочки символов. Операции над цепочками символов. Понятие языка. Формальное определение языка. Способы задания языков. Синтаксис и семантика языка. Особенности языков программирования. ·  Формальное определение грамматики. Форма Бэкуса–Наура. Принцип рекурсии в правилах грамматики. Способы задания грамматик с помощью метасимволов, в графическом виде. Классификация языков и грамматик.	·  ЛР, ·  РК, ·  Т
7	Основы построения трансляторов	Определение транслятора. Определение компилятора. Отличие компилятора от транслятора. Определение интерпретатора. Разница между интерпретаторами и трансляторами. Назначение трансляторов, компиляторов, интерпретаторов. Примеры реализации. Этапы трансляции. Общая схема работы транслятора. Понятие прохода. Однопроходные и многопроходные компиляторы. Трансляторы с языка ассемблера. Реализация компиляторов с языка ассемблера. Макроопределения и макрокоманды. Лексические анализаторы. Принципы построения лексического анализатора. Синтаксические анализаторы. Дерево разбора. Преобразование дерева разбора в дерево операций.	·  РК, ·  Т
8	Генерация и оптимизация кода	Назначение и этапы семантического анализа. Идентификация лексических единиц языков программирования. Распределение памяти. Глобальная и локальная память. Статическая и динамическая память. Дисплей памяти процедуры (функции). Стековая организация дисплея памяти. Память для типов данных (RTTI-информация). Общие принципы генерации кода. Синтаксически управляемый перевод. Способы внутреннего представления программ. Схемы СУ-перевода. Общие принципы оптимизации кода. Оптимизация линейных участков программы. Свертка объектного кода. Исключение лишних операций. Оптимизация вычисления логических выражений. Оптимизация передачи параметров в процедуры и функции. Оптимизация циклов. Машинно-зависимые методы оптимизации.	·  РК, ·  Т
9	Современные системы программирования	Понятие и структура систем программирования. Принципы функционирования систем программирования. Функции текстовых редакторов в системах программирования. Компилятор как составная часть системы программирования. Назначение и функции компоновщика. Загрузчики и отладчики. Библиотеки подпрограмм как составная часть систем программирования. Заключение.	·  РК, ·  Т

Основные образовательные технологии.

В учебном процессе используются следующие образовательные технологии: по организационным формам: лекции, практические занятия, индивидуальные занятия, контрольные работы; по преобладающим методам и приемам обучения: объяснительно-иллюстративные (объяснение, показ - демонстрация учебного материала и др.) и проблемные, поисковые (анализ конкретных ситуаций («casestudy»), решение учебных задач и др.); активные (анализ учебной и научной литературы, составление схем и др.) и интерактивные, в том числе и групповые (деловые игры, взаимное обучение в форме подготовки и обсуждения докладов и др.); информационные, компьютерные, мультимедийные (работа с источниками сайтов академических структур, научно-исследовательских организаций, электронных библиотек и др., разработка презентаций сообщений и докладов, работа с электронными обучающими программами и т. п.).

Требования к результатам освоения дисциплины.

Выпускник должен обладать следующими общекультурными компетенциями:

ПК-5: способностью владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных.

ПК-31: готовностью производить инсталляцию и настройку системного, прикладного и инструментального программного обеспечения систем автоматизации и управления.