Программа дисциплины "Программное обеспечение вычислительных систем и сетей" для магистерской программы "

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины "Программное обеспечение вычислительных систем и сетей" для магистерской программы "Сети ЭВМ и телекоммуникации"

Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Факультет Информационных технологий и вычислительной техники

Программа дисциплины
"Программное обеспечение вычислительных систем и сетей"

для направления 230100.68 "Информатика и вычислительная техника подготовки магистра

для магистерской программы "Сети ЭВМ и телекоммуникации"

Автор программы:

Карпов В.Э., к.т.н, доцент

vkarpov@hse.ru

Одобрена на заседании кафедры "Вычислительные системы и сети" «___»____________ 2012 г.

Зав. кафедрой Вишнеков А.В. ____________________

Рекомендована Комиссией по учебной

и учебно-методической деятельности МИЭМ НИУ ВШЭ «___»_________________ 20 г

Председатель Тумковский С.Р. _________________________

Утверждена Ученым советом МИЭМ НИУ ВШЭ «___»_____________20 г.

Ученый секретарь Симонов В.П. ________________________

Москва, 2012

Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.

1Область применения и нормативные ссылки

Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности.

Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления 230100.68 "Информатика и вычислительная техника подготовки магистра для магистерской программы "Сети ЭВМ и телекоммуникации", изучающих дисциплину "Программное обеспечение вычислительных систем и сетей".

Программа разработана в соответствии с:

Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 230100.68 "Информатика и вычислительная техника" (квалификация "магистр");
Образовательной программой по направлению 230100.68 "Информатика и вычислительная техника" для подготовки магистров по специализации "Сети ЭВМ и телекоммуникации";
Рабочим учебным планом университета по направлению 230100.68 "Информатика и вычислительная техника" подготовки магистров по специализации "Сети ЭВМ и телекоммуникации", утвержденным в 2012 г.

2Цели освоения дисциплины

Дисциплина является вводной в цикле общих дисциплин специальности, в рамках которой изучаются основные понятия операционных систем, информационных систем, систем управления базами данных, основы построения сетевых и распределенных систем.

Главная цель преподавания курса – получение общих представлений по вопросам программного обеспечения вычислительных систем и сетей.

Объектами изучения в данной дисциплине являются: архитектура ЭВМ, языки программирования, системное программное обеспечение, базы данных, сетевые протоколы, технологии и протоколы, языки программирования web-приложений.

3Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

В результате освоения дисциплины студент должен:

Знать:

мировые тенденции развития вычислительной техники и информационных технологий (ПК 1);
тенденции развития функций и архитектур программных систем и комплексов;
методы, способы и средства разработки программ (ПК 5);
методы организации работы в коллективах разработчиков ПО, направления развития методов и программных средств коллективной разработки ПО (ПК 7);
принципы организации и архитектуру базовых компонент системного программного обеспечения;
основные приемы работы в ОС UNIX,

Уметь:

находить, анализировать и обрабатывать научно-техническую информацию, полученную в результате проектирования и реализации ПО (ОК 2);
работать в команде разработчиков ПО, применять знания, полученные в результате изучения дисциплины, на практике (ОК 4);
грамотно пользоваться терминами программирования и описания предметной области;
извлекать полезную научно-техническую информацию из электронных библиотек, реферативных журналов, сети Интернет (ОК 6).

Иметь навыки:

совершенствования и развития своего интеллектуального и общекультурного уровня (ОК 1);
самостоятельного обучения новым методам исследования (ОК 2);
применения перспективных методов исследования и решения профессиональных задач на основе знания мировых тенденций развития вычислительной техники и информационных технологий (ПК 1);
использования основных методов, способов и средств получения, хранения, переработки информации, навыки работы с компьютером как средством управления информацией;
использования современных операционных систем, операционных и сетевых оболочек, сервисных программ;
выбора архитектуры современных компьютеров, систем, комплексов и сетей;
выбора, проектирования, реализации, оценки качества и анализа эффективности программного обеспечения для решения задач в различных предметных областях.

работы с ОС класса UNIX.

4Место дисциплины в структуре образовательной программы

Настоящая дисциплина относится к циклу дисциплин АД (Адаптационные дисциплины) и блоку дисциплин по выбору.

Изучение данной дисциплины предлагается магистрам, которые пришли на направление 230100.68 "Информатика и вычислительная техника" с других направлений. Дисциплина читается в первом модуле первого курса.

Основные положения дисциплины должны быть использованы в дальнейшем при изучении следующих дисциплин:

М2.1.1. Вычислительные системы;
М2.1.2. Технология разработки программного обеспечения.

5Тематический план учебной дисциплины

№	Название раздела	Всего часов	Аудиторные часы		Самостоятельная работа
№	Название раздела	Всего часов	Лекции	Семинары	Самостоятельная работа
	Введение	12	1		11
	Основы теории компиляторов	15	1	2	12
	Языки программирования	14	1		11
	Программирование в ОС UNIX			2
	Операционные системы	15	1		12
	Работа с командным интерпретатором ОС UNIX			2
	Базы данных	12	1		11
	Инженерия знаний	15	1	2	12
	Сетевые технологии	13	1		12
	Сохранность и защита программных систем	12	1		11
	Итого:	98	8	8	82

6Формы контроля знаний студентов

Курс является ознакомительным, поэтому контроль не предусмотрен.

7Содержание дисциплины

1. Введение. Предмет курса и его связь со смежными дисциплинами. Понятие программного обеспечения. Системы обработки, хранения и передачи информации. Классы информационных систем. Информационное окружение. Прикладные программные системы.

Обзор современного системного программного обеспечения. Основные характеристики и особенности.

Литература:

Акулов О.А. Информатика: базовый курс: учеб. для студентов вузов, бакалавров, магистров, обучающихся по направлениям 552800, 654000 «Информатика и вычислительная техника» / О.А. Акулов, Н.В. Медведев. – 4-е изд., стер. – М.: Омега-Л, 2007. – 560 с.

2. Основы теории компиляторов

Основные понятия и определения. Логическая структура компилятора. Понятие лексического, синтаксического и семантического анализа. Промежуточные формы представления программы. Грамматики и языки. Основные определения и понятия формальной теории языков. Загрузчики и компоновщики.

Литература:

Донован Дж. Системное программирование. / Пер.с англ. – М.: Мир, 1975. – 542 с.
Карпов В.Э. Теория компиляторов. Учебное пособие. – Московский государственный институт электроники и математики. М., 2003. – 80 с.

3. Языки программирования.

История алгоритмических языков. Языки низкого и высокого уровней. Процедурное, объектно-ориентированное, логическое и функциональное программирование. Языки искусственного интеллекта. Специализированные (предметно-ориентированные) языки.

Литература:

Фути К., Судзуки Н. Языки программирования и схемотехника СБИС: Пер. с япон. – М.: Мир, 1988. – 224 с.
Бородич Ю.С. и др. Паскаль для персональных компьютеров: Справ. пособие / Ю.С.Бородич, А.Н.Вальвачев, А.И.Кузьмич. – Мн.: Выш.шк.: БФ ГИТМП "Ника", 1991. – 365 с.
Эллис М., Строуструп В. Справочное руководство по языку программирования C++ с комментариями: Пер.с англ. – М.:Мир, 1992. – 445 с.
Бадд Тимоти. Объектно-ориентированное программирование в действии / Пер. с англ. СПб.: Питер, 1997. – 464 с.

4. Операционные системы

Взаимодействие пользователя с ЭВМ. Однозадачные и многозадачные ОС. Системы разделения времени. Введение в UNIX. История создания. Структура ядра UNIX. Файловая система UNIX. Типы файлов. Пользователи и права доступа. Файловые таблицы. Процессы в UNIX. Управление процессами. Межпроцессное взаимодействие.

Литература:

Соловьев Г.Н., Никитин В.Д. Операционные системы ЭВМ. – М.: Высш.шк., 1989. – 255 с.
Хэвиленд К., Грей Д., Салама Б. Системное программирование в UNIX. Руководство программиста по разработке ПО. Пер. с англ. – М., ДМК Пресс, 2000.-368 с.

5. Базы данных

Терминология. Данные, подготовка информации и обработка данных. Управление данными. Информационно-поисковые системы и системы обработки данных. Документальные и фактографические системы.

Определение СУБД. Интерфейсы между логическими структурами данных в программах и БД и между логической и физической структурами БД. Структура СУБД: ядро и сервисные средства.

Организация БД. Физическая, логическая семантическая целостность данных.

Модели представления данных. Элемент данных, агрегат данных запись. Сетевая, иерархическая и реляционная модели представления данных. Реляционная алгебра. Нормализация отношений. ЯОД и ЯМД. Уровни абстракции описания данных: концептуальный уровень, уровень реализации, физический уровень. Средства манипулирования данными: расширения языков программирования общего назначения, реализация специальных языков. Защита данных от несанкционированного доступа. Коллективный доступ к данным. Распределенные базы данных.

Литература:

Коннолли Т., Бегг К. Базы данных: проектирование, реализация, сопровождение. Теория и практика, 3-е изд. : Пер. с англ. : Уч. пос. – М.: Изд. дом "Вильямс", 2003. – 1440 с.

6. Инженерия знаний

Знания и системы, основанные на знаниях. Понятие знания. Модели представления знаний. Языки описания знаний. Экспертные системы. Назначения и особенности экспертных систем. Структура и режимы работы экспертной системы. Приобретение знаний.

Литература:

Андрейчиков А.В., Андрейчикова О.Н. Интеллектуальные информационные системы : Учебник. / А.В. Андрейчиков, О.Н. Андрейчикова – М.: Финансы и статистика, 2006. – 424 с.

7. Сетевые технологии

Взаимодействие в сети. Протоколы. Системные вызовы для работы с сокетами.

Сетевые ОС. Распределенные системы. Периферийные процессоры. "Прозрачные" распределенные файловые системы.

Литература:

Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. Учебник. – Издат. дом “Питер”, 2001.
Кустов Н.Т. Администрирование информационно-вычислительных сетей: учебное пособие. – Томск: Томский государственный университет, 2004. – 247 с.
Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. – СПб: Издательство «Питер», 2003.

8. Сохранность и защита программных систем

Программные и аппаратные средства защиты. Надежность программно-аппаратных комплексов. Интерфейсы и основные стандарты в области системного программного обеспечения.

Литература:

Акулов О.А. Информатика: базовый курс: учеб. для студентов вузов, бакалавров, магистров, обучающихся по направлениям 552800, 654000 «Информатика и вычислительная техника» / О.А. Акулов, Н.В. Медведев. – 4-е изд., стер. – М.: Омега-Л, 2007. – 560 с.

8Образовательные технологии

В рамках учебного процесса по дисциплине будут реализованы традиционные (лекции, демонстрации, объяснения) и активные методы обучения:

 дискуссионные (групповое обсуждение проблемы, анализ практических ситуаций),

 тренинговые (выработка практических умений при возникновении стандартных и исключительных ситуаций),

 индивидуальные (самостоятельное обучение, поисковая работа).

8.1Методические рекомендации преподавателю

В виду малого количества часов аудиторных занятий предлагать студентам на каждом занятии список разделов учебников, которые желательно изучить самостоятельно, указывая цели изучения и те вопросы, на которые надо обратить особое внимание.

8.2Методические указания студентам

Вести рабочую тетрадь с проработкой и заметками по изучаемым вопросам.

Готовиться дома к практическим занятиям и приходить на занятия с подготовленными вопросами по изучаемой теме.

Для лучшего усвоения материала после каждой лекции самостоятельно изучать указанные материалы учебников и по всем возникающим вопросам консультироваться лично у преподавателя в часы занятий, консультаций или по электронной почте.

9Оценочные средства для текущего контроля и аттестации студента

9.1Тематика заданий текущего контроля

Текущий контроль не предусмотрен.

9.2Вопросы для самостоятельной оценки качества освоения дисциплины

Примерный перечень вопросов для самопроверки студентов:

Содержание, основные этапы и тенденции развития информационных технологий.
Тенденции развития функций и архитектур программных систем и комплексов.
Программное обеспечение. Классификация по функциональным возможностям. Деление ПО на системное и прикладное.
Понятия уровня ПО. Основные уровни современного ПО.
Методы, способы и средств разработки программ.
Методы организации работы в коллективах разработчиков ПО, направления развития методов и программных средств коллективной разработки ПО.
Принципы организации и архитектура базовых компонент системного программного обеспечения.
Основные приемы работы в ОС UNIX.
Выбор, проектирование, реализация, оценка качества и анализ эффективности программного обеспечения для решения задач в различных предметных областях.
Аппаратное и программное обеспечение вычислительной системы. Требования к серверу и клиенту.
Сетевая и персональная ОС. Клиент-серверная и одноранговая ОС.
Основные виды прикладного ПО.
Знания и системы, основанные на знаниях. Понятие знания. Модели представления знаний. Экспертные системы.
Базы данных. Основные понятия. Модели данных. Основные функции СУБД.

10Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

10.1Базовый учебник

Акулов О.А. Информатика: базовый курс: учеб. для студентов вузов, бакалавров, магистров, обучающихся по направлениям 552800, 654000 «Информатика и вычислительная техника» / О.А. Акулов, Н.В. Медведев. – 4-е изд., стер. – М.: Омега-Л, 2007. – 560 с.

10.2Основная литература

Донован Дж. Системное программирование. / Пер.с англ. – М.: Мир, 1975.
Карпов В.Э. Теория компиляторов. Учебное пособие. – Московский государственный институт электроники и математики. М., 2003. – 80 с.
Хэвиленд К., Грей Д., Салама Б. Системное программирование в UNIX. Руководство программиста по разработке ПО. Пер. с англ. – М., ДМК Пресс, 2000. – 368 с.
Фути К., Судзуки Н. Языки программирования и схемотехника СБИС: Пер. с япон. – М.: Мир, 1988. – 224 с.
Эллис М., Строуструп В. Справочное руководство по языку программирования C++ с комментариями: Пер.с англ. - М.: Мир, 1992. – 445с.
Соловьев Г.Н., Никитин В.Д. Операционные системы ЭВМ. – М.: Высш.шк., 1989. – 255 с.
Коннолли Т., Бегг К. Базы данных: проектирование, реализация, сопровождение. Теория и практика, 3-е изд.: Пер. с англ. : Уч. пос. – М.: Изд. дом "Вильямс", 2003. – 1440 с.
Андрейчиков А.В., Андрейчикова О.Н. Интеллектуальные информационные системы: Учебник. / А.В. Андрейчиков, О.Н. Андрейчикова – М.: Финансы и статистика, 2006. – 424 с.
Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. Учебник. – Издат. дом “Питер”, 2001.

10.3Дополнительная литература

Tanenbaum A., Woodhull A. Operating systems. Design and implementation. – Third edition. Upper Saddle River, New Jersey 07458. – Pearson Education, 2006. – 704 pp.
Бородич Ю.С. и др. Паскаль для персональных компьютеров: Справ. пособие /Ю.С.Бородич, А.Н.Вальвачев, А.И.Кузьмич. – Мн.: Выш. школа: БФ ГИТМП "Ника", 1991. – 365 с.
Бадд Тимоти. Объектно-ориентированное программирование в действии / Пер. с англ. СПб.: Питер, 1997. – 464 с.
Кустов Н.Т. Администрирование информационно-вычислительных сетей: учебное пособие. – Томск: Томский государственный университет, 2004. – 247 с.
Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В.Г.Олифер, Н.А.Олифер. – СПб: Издательство «Питер», 2003.
Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В.Г.Олифер, Н.А.Олифер. – СПб: Издательство «Питер», 2003.
Материалы сайта citforum.ru.

10.4Справочники, словари, энциклопедии

Электронная энциклопедия Википедия (wikipedia.org).

10.5Программные средства

Для успешного освоения дисциплины студент использует следующие программные средства:

Базовая версия ОС LINUX (Ubuntu) либо FreeBSD, коммуникационные программы (Putty).
СУБД MySQL.
Офисные приложения из пакета OpenOffice.

10.6Дистанционная поддержка дисциплины

Дополнительные учебно-методические материалы по дисциплине расположены по адресу rema44.ru/resurs/students/karpov в свободном доступе.

11Материально-техническое обеспечение дисциплины

Лекционные занятия проходят в мультимедийной аудитории, оснащенной компьютером и проектором. Каждая лекция сопровождается презентацией, содержащей теоретический материал и иллюстративный материал.