2. Структуры и алгоритмы обработки данных

• Основные этапы проектирования программ: математическая модель решения задачи, разработка структур данных и алгоритма, реализация структур данных и алгоритма на языке программирования. Математическая модель данных. Примеры математических моделей данных: вектор, матрица, последовательность, очередь, стек, дерево, хеш-таблица, граф. Взаимосвязь алгоритма и структур данных. Применение структурной технологии проектирования программ и структур данных.

• Классификация АТД: линейные и нелинейные АТД. Линейные АТД с прямым доступом: массивы, записи, файлы. Линейные АТД с доступом по ключу: словарь, хеш-таблица. Линейные АТД с последовательным доступом: файл, список, стек, очередь. Иерархические нелинейные АТД: дерево.

• Деревья. Рекурсивное определение структуры дерева. Терминология деревьев. Упорядоченные и неупорядоченные деревья. Обход дерева: прямой, обратный, симметричный. АТД "Дерево". Операторы АТД "Дерево". Реализация АТД с помощью массива родителей, с помощью списков сыновей, с помощью массива левых сыновей и правых братьев.

• Блочная структура файла. АТД "Файл" и его операторы. Хешированный файл. Индексированный файл и его структура. Разреженный индексный файл. Внешние деревья поиска файлов. В-дерево. АТД "В-дерево" и его операторы. Реализация АТД с помощью указателей.

• Основные алгоритмы обработки орграфа: алгоритм нахождения кратчайшего пути (алгоритм Дейкстры), алгоритм нахождения всех кратчайших путей в графе (алгоритм Флойда), алгоритм транзитивного замыкания (алгоритм Уоршелла), алгоритм нахождения центра орграфа. Обход орграфа. Метод поиска в глубину. Глубинный остовный лес орграфа.

3. Архитектура вычислительных систем

• Понятие ВС, история ВС и параллелизма. Скалярная и векторная обработка информации. Сети ЭВМ. Систематика Флинна.

• Архитектуры RISC и CISC, SMP архитектура, MPP архитектура, Гибридная архитектура (NUMA), Гибридная архитектура с когерентным кешем (ccNUMA), PVP архитектура, Кластерная архитектура.

• Основные принципы устройства процессоров, ассоциативные процессоры, конвейерные процессоры, матричные процессоры, волновые, систалические процессоры, транспьютеры, клеточные и ДНК процессоры, коммуникационные процессоры, процессоры баз данных, потоковые процессоры, нейронные процессоры, процессоры с многозначной (нечеткой).

• Простые коммутаторы с временным разделением, алгоритмы арбитража, особенности реализации шин, простые коммутаторы с пространственным разделением, составные коммутаторы, коммутатор Клоза, баньян-сети Распределенные составные коммутаторы, граф межмодульных связей Сonvex Exemplar SPP граф межмодульных связей МВС, граф межмодульных связей МВС.

• Пиковая и реальная производительность. Закон Гроша. Способы измерения реальной производительности. Методы оценки производительности.

• Отношение стоимость/производительность, масштабируемость, совместимость и мобильность программного обеспечения надежность и отказоустойчивость ВС