Содержание программы

1. Информатика. Теоретические основы информатике. Информационные системы. Базы данных. Основы искусственного интеллекта

1. Информатика и кибернетика. Предмет информатики. Объект информатики. История развития информатики. Основные вопросы, изучаемые информатикой. Основные направления развития информатики. Информационные процессы.

2. Информация и сообщение. Свойства информации. Виды информации. Аналоговая и дискретная информация. Методы и модели оценки количества информации. Объемный способ измерения количества информации. Вероятностный способ измерения количества информации. Формула Хартли. Формула К. Шеннона. Алгоритмический способ измерения количества информации. Способы измерения количества информации. Единицы измерения количества информации.

3. Представление информации в компьютере. Формы представления информации. Знаки, наборы знаков и алфавиты. Двоичное кодирование числовой информации. Представление целых и действительных чисел в ЭВМ. Естественная и нормальная форма записи числа. Нормализация числа. Представление чисел в формате с фиксированной запятой. Представление чисел в формате с плавающей запятой. Арифметические операции с использованием прямого, обратного и дополнительных кодов.

4. Математические основы информатики. Системы счисления: непозиционные системы счисления, позиционные системы счисления. Двоичная арифметика. Арифметические действия (сложение, вычитание, деление, умножение) над числами в различных позиционных системах счисления. Системы счисления, используемые в вычислительной технике. Алгоритмы перевода действительных и целых чисел в системы счисления по разным основаниям. Алгоритмы «быстрого» перехода между числом в двоичной системе счисления и числом в восьмеричной и шестнадцатеричной системах счисления. Логические основы построения цифровых автоматов.

5. Коды и кодирование дискретных сообщений. Двоичное кодирование текстового сообщения. Международные стандарты кодировки символов: ASCII, Unicode и т.д. Двоичное кодирование графического изображения. Двоичное кодирование звуковой информации.

6. Принципы формирования компьютерных изображений, их виды. Цветовые модели. Программы обработки графических изображений. Форматы графических файлов.

7. Кодирование Теория кодирования. Кодирование и декодирование. Первичный и вторичный алфавит. Код. Длина кода. Относительная избыточность кода. Задачи теории кодирования информации. Постановка задачи кодирование информации. Влияние вторичного алфавита на способ кодирования. Виды кодирования.

8. Оптимальные коды. Задача оптимизации кода. Задача построения Кодирование Хаффмана. Построение кода Хаффмана, эффективного кода. Первая теорема Шеннона. Префиксные коды. Построение кода Шеннона-Фано. Построение неравномерного кода с разделителями. Равномерное алфавитное кодирование. Байтовый код. Алфавитное кодирование с неравной длительностью сигнала. Код Морзе. Блочное двоичное кодирование.

9. Задача обеспечения надежности передачи информации по каналам связи с шумом. Вторая теорема Шеннона. Принципы построения систем помехоустойчивого кодирования. Помехоустойчивый код. Информационные и проверочные (корректирующие) биты. Расстояние Хемминга. Корректирующая способность кода. Кодовое расстояние. Относительная избыточность помехоустойчивого кода. Кратность ошибки. Связь между кодовым расстоянием и минимальной кратностью ошибки.

10. Классификация корректирующих кодов. Оценка минимального количества контрольных бит, достаточных для обнаружения и исправления одиночной ошибки. Помехоустойчивый код. Код Хэмминга. Построение кодовой таблицы, процедура определения ошибок передачи. Помехоустойчивый код. Кодирование по методу четности-нечетности.

11. Задача тайной передачи информации. Криптология: криптография и криптоанализ. Цель и задачи криптографии. Шифрование с ключом. Существование абсолютно стойкого шифра. Криптостойкость. Классификация шифров. Древние шифры: скитала, атбаш, Цезаря, квадрат Полибия, таблица Плейфера, таблица Виженера и др. Шифрование с помощью методов многоалфавитной замены, методов одиночной/двойной перестановки и перестановки по ключевому слову, аддитивных методов, методом гаммирования. Шифрование с помощью системы Хилла. Алгоритм шифрования Эль Гамаля. Алгоритм шифрования DES. Алгоритм шифрования ГОСТ 28147-89. Алгоритм шифрования RSA.

12. Технические средства обработки информации. История ВТ. Поколения ЭВМ. Принцип открытой архитектуры. IBM-совместимые компьютеры. Архитектура ЭВМ. Принципы Джона фон Неймана. Устройство управления и арифметико-логическое устройство. Процессор. Общие принципы действия процессора. Характеристики.

13. Общие принципы действия памяти. Виды памяти. Оперативная память (ОЗУ, RAM). Характеристики. Постоянная память (ПЗУ, ROM). Характеристики. Внешняя память прямого и последовательного доступа. Структура данных на магнитном диске. Носители информации. CD-диски, DVD-диски и другие виды дисков. Форматирование. Дефрагментация. Магнитный принцип записи и считывания информации. Оптический принцип записи и считывания информации.

14. Устройство ввода-вывода. Общие принципы действия устройств ввода-вывода. Оборудование для компьютерных коммуникаций. Модемы. Классификация модемов.

15. Программное обеспечение. Классификация программного обеспечения. Особенности каждого типа ПО.

16. Операционная система (ОС). Назначение операционной системы. Особенности различных поколений ОС. Основные семейства ОС. Основные функции ОС. Интерфейс ОС. Ядро ОС. Конфигурация ОС. Особенности ОС CP/M, MS-DOS, Windows, UNIX. Понятия “файл”, “каталог” или “папка”, “путь к файлу”, “имя файла”. Ограничениях на имя файла, имя каталога (папки), накладываемое различными ОС. Атрибуты файлов. Назначение атрибутов.

17. Модель данных. Типы моделей данных. База данных. Классификация баз данных. Банк данных.

18. Система управления базами данных. Классификация СУБД. Основные функции СУБД. ИПС. Классификация ИС. Основные функции ИС.

19. Основные этапы проектирования баз данных на примере БД “Деканат”, БД “Библиотека” (на Ваш выбор).

20. Алгоритмы. Алгоритмизация. Понятие алгоритма. Различные подходы к формированию понятия «алгоритм». Свойства алгоритмов. Исполнитель алгоритмов. Различные способы записи алгоритмов. Язык блок-схем. Основные понятия теории алгоритмов. Алгоритмы: линейные, разветвляющиеся, циклические алгоритмы. Циклы. Виды циклов. Подпрограммы. Итерация и рекурсия. Примеры.

21. Формализация понятия алгоритма. Машина Поста. Абстрактная машина А. Тьюринга. Нормальные алгоритмы Маркова.

22. Понятие сложности алгоритма. Различные подходы к понятию «сложность алгоритма». Временная и ёмкостная сложности алгоритмов. Задачи разработки программ с учетом временной или ёмкостной сложности алгоритма. Асимптотическая сложность. Весовые критерии. Верхняя оценка сложности алгоритма. Средняя сложность алгоритма. Сложность в лучшем или худшем случае. Различные методы оценки сложности итерационного алгоритма. Различные методы оценки сложности рекурсивного алгоритма.

23. Методы разработки алгоритмов: метод частных целей, метод подъема, полный перебор, динамическое программирование, программирование с отходом назад, алгоритмы ветвей и границ, разложение задачи в последовательность разнородных подзадач, разложение задачи в последовательность однородных подзадач (итерация), сведение задачи к самой себе (рекурсия).

24. Различные виды моделей. Этапы компьютерного моделирования (этапы решения задач на компьютере).

25. Основные направления исследований в области искусственного интеллекта. Модели представления знаний.

26. Экспертные системы: структура, назначение, особенности.

27. Классификация языков программирования. Системы программирования и инструментальные среды. Этапы трансляции программ.

28. Компьютерные вирусы. Классификация компьютерных вирусов по среде обитания, по способу заражения, по деструктивным возможностям, по особенностям алгоритма. Файловые вирусы. Загрузочные вирусы. Простые и полиморфные вирусы. Стелс-вирусы. и др.

29. Способы борьбы и средства защиты от компьютерных вирусов. Антивирусные программы. Классификация и назначение антивирусных программ.

30. Компьютерные сети. Классификация компьютерных сетей. Локальные сети. Классификация локальных сетей. Топология локальных сетей. Сервер, рабочие станции. Архитектура «клиент-сервер». Оборудование для локальных сетей. Концентраторы (хабы), коммутаторы. Различные способы передачи данных при беспроводной связи, например, оптический и радиочастотный.

31. Глобальные сети. Internet. Предпосылки и история возникновения Internet. Принципы организации сети. Глобальные сети. Модель «клиент-сервер». Сервер, рабочие станции (клиент), межсетевые шлюзы. Маршрутизаторы. Способы подключения к глобальной сети Internet. Передача информации: компьютер, телефонные сети, модем, маршрутизатор (Router), свитч (Switch), хаб (Hub). Выделенная линия – типы соединений и их характеристики. Система адресации URL. Доменная система имен. Понятие о протоколах. Иерархия протоколов Internet. Базовый транспортный протокол TCP (Transmission Control Protocol) и межсетевой протоколом IP (Internet Protocol). Протокол TCP/IP. Понятие о FTP, HTTP, IRC и др.

32. Информационные ресурсы Internet: электронная почта (e-mail). Виды e-mail: простая электронная почта, почтовые списки, телеконференции; электронные доски объявлений (BBS); группы новостей или телеконференции; групповые дискуссии в реальном времени (Chat); FTP - система файловых архивов; WWW – распределенная гипертекстовая информационная система; поисковые сервера. Стратегия поиска информации в сети Internet. Поисковые сервера (Rambler, Yandex, Yahoo!, Aport, Altus и др.). Принципы организации поиска (по ключевым словам, использование логических связок). Браузеры Netscape Navigator или Internet Explorer.

33. Защита информации. Направления деятельности по защите информации: защита информации от утечки; защита информации от несанкционированного воздействия; защита информации от непреднамеренного воздействия. Юридические методы защиты информации.