Специальность 40 02 01 Вычислительные машины, системы и

Учреждение образования
«Белорусский государственный университет информатики
и радиоэлектроники»
УТВЕРЖДАЮ
проректор по учебной работе
и менеджменту качества
________________ Е.Н. Живицкая
____________20__ г.
Программа государственного экзамена
по специальности 1-40 02 01
«Вычислительные машины, системы и сети»
Минск БГУИР 2015
2
Программа составлена на основании
типового учебного плана специальности 1-40 02 01 «Вычислительные
машины, системы и сети» утвержден 23.07.2007г. №140-004/тип.;
типовых учебных программ дисциплин:
«Конструирование программ и языки программирования» ТД –
I.083/тип. от 24.09.2008г.;
«Структурная и функциональная организация ЭВМ» ТД –
I.352/тип. от 14.04.2010г.;
«Вычислительные комплексы, системы и сети» ТД – I.186/тип. от
31.08.2009г.;
рабочих учебных планов специальности 1-40 02 01 «Вычислительные
машины, системы и сети» рег. №11.05.05/043(дн) от 04.04.2011, рег.
№10.00.05/980(зо) от 13.06.2014 и рег. №12.08.05/344(иит-во)изм от
06.07.2012;
рабочих учебных программ дисциплин:
«Конструирование программ и языки программирования»,
утвержденной 15.09.2008, регистрационный №УД-5-05-16/р.;
«Структурная
и
функциональная
организация
ЭВМ»,
утвержденной 14.09.2009, регистрационный №УД-5-05-96/р.;
«Вычислительные комплексы, системы и сети», утвержденной
10.09.2010, регистрационный №УД-5-05-135/р.
Составители: Самаль Д.И., Глецевич И.И., Калабухов Е.В., Искра Н.А.
Программа рассмотрена и рекомендована к утверждению кафедрой ЭВМ
протокол №7 от 16.11.2015г.
Заведующий кафедрой ЭВМ ____________ Д.И. Самаль
Одобрена и рекомендована к утверждению Советом факультета
компьютерных систем и сетей учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники»
протокол №3 от 16.11.2015г.
Председатель
СОГЛАСОВАНО
Начальник ОМОУП
______________ В.А. Прытков
______________ Д.А. Фецкович
3
Цель государственного экзамена
Целью государственного экзамена по специальности «1 – 40 02 01
Вычислительные машины, системы и сети» является определение
теоретической и практической готовности выпускника к выполнению
социально-профессиональных задач в соответствии с образовательной
программой первой ступени высшего образования по специальности.
Список дисциплин, вынесенных на государственный экзамен
На государственный экзамен выносятся вопросы по следующим базовым
дисциплинам специальности «1 – 40 02 01 Вычислительные машины,
системы и сети»:
1. Конструирование программ и языки программирования.
2. Структурная и функциональная организация ЭВМ.
3. Вычислительные комплексы, системы и сети.
Список вопросов по каждой дисциплине
3.1. Список вопросов по дисциплине «Конструирование программ и
языки программирования»
1.
Понятие класса и виды классов. Отличия классов от структур.
Пример класса и экземпляров класса.
2.
Структура класса и спецификаторы доступа к элементам класса.
Связь спецификаторов доступа с принципами объектно-ориентированного
программирования. Пример объявления и использования базового класса.
3.
Статические и константные члены класса. Особая инициализация
таких переменных-членов класса. Необходимость создания и пример
использования.
4.
Конструктор и деструктор. Виды, необходимость создания и
пример использования.
5.
Дружественные
функции
и
дружественные
классы.
Необходимость создания и пример использования.
6.
Указатели на объекты. Указатель this. Применение указателей
базового типа при работе с производными типами. Необходимость
применения указателей и пример использования.
7.
Ссылки на объекты. Применение ссылок базового типа при
работе с производными типами. Необходимость применения и пример
использования.
4
8.
Массивы экземпляров классов. Статические и динамические
массивы экземпляров классов. Инициализация объектов массива. Вызов
конструкторов и деструкторов при работе с массивами объектов.
9.
Перегрузка функций. Связь понятия с принципами объектноориентированного программирования. Неоднозначности при перегрузке
функций. Влияние аргументов функции по умолчанию на перегрузку
функций.
10. Особенности перегрузки унарных и бинарных операторов.
Необходимость использования дружественных функций для перегрузки
операторов.
11. Перегрузка операторов new и delete. Виды, особенности,
необходимость создания и пример использования.
12. Функции преобразования. Необходимость создания и пример
использования.
13. Простое наследование. Связь понятия с принципами объектноориентированного программирования. Передача параметров конструктору
базового класса. Вызов конструкторов и деструкторов при наследовании.
Необходимость применения и пример использования.
14. Множественное наследование. Связь понятия с принципами
объектно-ориентированного программирования. Неоднозначности при
множественном наследовании и их разрешение. Пример разрешения
неоднозначностей.
15. Применение базовых указателей и ссылок при работе с
производными типами. Связь с принципами объектно-ориентированного
программирования. Необходимость применения и пример использования.
16. Виртуальные функции. Наследование виртуальных функций.
Необходимость создания и пример использования.
17. Чисто виртуальные функции и понятие абстрактного класса.
Необходимость создания и пример использования.
18. Сравнение раннего и позднего связывания. Связь понятия с
принципами объектно-ориентированного программирования. Критерии
практического использования.
19. Шаблонные функции. Конструкция шаблонной функции.
Перегрузка шаблонной функции и явная специализация шаблонной функции.
Необходимость создания и пример использования.
20. Шаблонные классы. Конструкция шаблонного класса. Аргументы
по умолчанию в шаблонных классах и явные специализации шаблонных
классов. Необходимость создания и пример использования.
5
21. Обработка
исключительных
ситуаций.
Перехват
всех
исключительных
ситуаций.
Классы
исключительных
ситуаций.
Необходимость создания и пример использования.
22. Динамическая
идентификация
типов.
Динамическая
идентификация объектов шаблонных классов. Необходимость применения и
пример использования.
23. Оператор dynamic_cast. Отличие dynamic_cast от оператора
static_cast. Необходимость применения и пример использования. Применение
оператора dynamic_cast к шаблонным классам.
24. Форматированный ввод-вывод с использованием флагов
форматирования и манипуляторов формата. Пример использования.
25. Понятие файла. Связь файла с потоком ввода-вывода. Получение
информации о статусе ввода-вывода. Пример использования.
26. Доступ к данным файла в текстовом режиме: открытие и
закрытие файла, операции чтения и записи. Пример использования.
27. Доступ к данным файла в бинарном режиме: открытие и
закрытие файла, операции чтения и записи. Пример использования.
28. Пространства имен. Вложенные и неименованные пространства
имен. Обращение к элементам пространства имен. Необходимость создания
и пример использования.
29. Библиотека STL и стандартная библиотека C++. Сравнительный
анализ и области применения.
30. Контейнеры
последовательностей
в
библиотеке
STL.
Необходимость применения и пример использования.
31. Ассоциативные контейнеры в библиотеке STL. Необходимость
применения и пример использования.
32. Итераторы в библиотеке STL. Области применения и пример
использования.
33. Реализация пользовательского контейнера STL. Области
применения и пример использования.
34. Алгоритмы в библиотеке STL. Области применения и пример
использования.
35. Функторы в библиотеке STL. Необходимость применения и
пример использования.
3.2. Список
вопросов
по
дисциплине
функциональная организация ЭВМ»
1.
«Структурная
Принципы концепции вычислительной машины фон Неймана.
и
6
2.
Уровень «архитектура системы команд», его задачи. Какие
факторы влияют на длину команды? Возможные пути сокращения длины
команды.
3.
Проблема семантического разрыва. Способы её решения.
4.
Аккумуляторная архитектура системы команд, достоинства и
недостатки. Стековая архитектура системы команд,
достоинства и
недостатки.
5.
Регистровая архитектура системы команд, достоинства и
недостатки. Архитектура системы команд с выделенным доступом к памяти.
6.
Принципы СISC, RISC и ЕPIC (IA-64) архитектур.
7.
В чём состоит особенность SIMD-команд, в каком формате
должны быть представлены операнды? Что такое «арифметика с
насыщением», где применяется?
8.
Способы адресации операндов.
9.
Определение понятий «шина», «транзакция шины». Целевое
назначение шин. Иерархия шин.
10. Арбитраж шин. Алгоритмы смены приоритетов при арбитраже
шин.
11. Понятие протокола шины. Последовательность действий в
процедуре квитирования установления связи. Синхронные и асинхронные
шины, достоинства и недостатки. Методы повышения эффективности шин.
12. Основная проблема памяти и способ её решения. Иерархия
запоминающих устройств. Принципы и свойства.
13. Статические и динамические оперативные запоминающие
устройства. Принципы и свойства.
14. Схемы расслоения памяти. Режимы доступа к микросхеме
запоминающего устройства.
15. Способы регенерации динамических запоминающих устройств.
Микросхемы SDRAM, отличия от асинхронных DRAM.
16. Микросхемы DDR SDRAM. Принципы организации и работы,
свойства.
17. Ассоциативная память. Гарвардская архитектура в организации
кэш.
18. Организация кэш-памяти: с полностью ассоциативным
отображением, с прямым отображением, с множественно-ассоциативным
отображением.
19. Синхронизация
данных
кэш-памяти
и
оперативного
запоминающего устройства. Методы сквозной записи и обратной записи.
20. Система ввода-вывода, понятие и задачи. Совмещенное адресное
пространство системы ввода-вывода, достоинства и недостатки. Выделенное
(изолированное) адресное пространство системы ввода-вывода, достоинства
и недостатки.
21. Структура периферийного устройства. Модули ввода-вывода.
Структура и функции.
7
22. Программно
управляемый
ввод/вывод.
Ввод/вывод
по
прерываниям.
23. Типы прерываний. Контроллеры прерываний.
24. Идентификация устройств при вводе/выводе по прерываниям
25. Конвейеризация вычислений. Линейные и нелинейные
конвейеры. Основные ступени конвейеров команд. Конфликты в конвейере
команд. Типы рисков.
26. Программное и аппаратное устранение конфликтов по данным.
27. Риски по управлению. Потери производительности на переходах.
Способы решения проблемы условного перехода. Способы сокращения
издержек на переходы.
28. Предсказание переходов – статический и динамический.
Стратегии статического перехода.
29. Динамические схемы предсказания: А1-А5. Какая информация и
как используется в качестве шаблона доступа к таблице предыстории
переходов (PHT).
30. Суперконвейерные процессоры. Особенности реализации.
Переупорядочивание команд с использованием технологии «шелвинга».
31. Суперскалярные
процессоры.
Особенности
реализации.
Переименование регистров. Буфер восстановления последовательности
команд.
32.
Способы организации устройства управления. Понятия
микрооперации, микрокоманды, микропрограммы.
33. Способы организации памяти микропрограмм. Кодирование
микрокоманд. Горизонтальный, вертикальный способы кодирования.
Кодирование микрокоманд. Смешанный способ кодирования команд.
34. Параллелизм. Уровни параллелизма. Закон Амдала. Закон
Густафсона.
35. Мультипроцессорная когерентность кэш-памяти. Протокол
MESI.
3.3. Список вопросов по дисциплине «Вычислительные комплексы,
системы и сети»
1.
Определение, классификация и топологии компьютерных сетей.
2.
Иерархическая модель управления в компьютерных сетях.
3.
Детерминированные методы доступа к среде передачи данных.
4.
Случайные методы доступа к среде передачи данных.
5.
Алгоритм работы и форматы кадров сетей Ethernet.
6.
Физические уровни сетей Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet.
7.
Алгоритм работы и форматы кадров сетей Token Ring.
8.
Общие сведения о технологиях FDDI и 100VG-AnyLAN.
9.
Беспроводные компьютерные сети.
10. Структура и особенности локальных компьютерных сетей и
внутренних сетей компаний.
8
11. Структура и особенности глобальных компьютерных сетей.
12. Структура и особенности компьютерных сетей для подключения
удаленных пользователей.
13. Повторители, концентраторы и другое пассивное оборудование
компьютерных сетей.
14. Сетевые адаптеры.
15. Мосты и шлюзы в компьютерных сетях.
16. Коммутаторы и маршрутизаторы в компьютерных сетях.
17. Семейство протоколов TCP/IP.
18. Протокол IPv4.
19. Протокол IPv6.
20. Адресация на различных уровнях иерархической модели.
Протоколы ARP, RARP и DNS.
21. Динамическое назначение адресов. Протоколы BOOTP, DHCP и
PXE.
22. Динамическая маршрутизация на основе анализа векторов
расстояний. Протоколы RIPv1 и RIPv2.
23. Динамическая маршрутизация на основе анализа состояния
каналов. Протокол OSPF.
24. Передача управляющих сообщений. Протоколы ICMP и SNMP.
25. Протокол UDP.
26. Протокол ТСР.
27. Удаленные виртуальные терминалы. Протоколы TELNET и SSH.
28. Протокол FTP.
29. Электронная почта. Протоколы SMTP, POP3 и IMAP.
30. Семейство протоколов IPX/SPX.
31. Конвейерные вычислительные системы.
32. Вычислительные системы типа ОКМД.
33. Вычислительные системы типа МКОД.
34. Вычислительные системы типа МКМД.
35. Кластерные вычислительные системы.
4. Перечень практических заданий, задач
Перечень практических задач и заданий отсутствует.
Литература
5.1. Литература по дисциплине «Конструирование программ и
языки программирования»
5.1.1. Страуструп, Б. Язык программирования С++. Специальное
издание / Б. Страуструп. – М.: БИНОМ, 2012. – 1136 с.
5.1.2. Дейтел, Х. Как программировать на С++ / Х. Дейтел, П. Дейтел. –
М.: Бином-Пресс, 2014. – 1454 с.
9
5.1.3. Шилдт, Г. Полный справочник по C++ / Г. Шилдт – 4-е изд. – М.:
Вильямс, 2014. – 679 с.
5.1.4. Шилдт, Г. C++. Базовый курс / Г. Шилдт – 3-е изд. – СПб.: BHM,
2014. – 474 c.
5.1.5. Буч, Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с
примерами приложений на С++ (3-е издание) / Г. Буч − Rational Санта-Клара,
Калифорния, 2012. – 359 с.
5.2. Литература по дисциплине «Структурная и функциональная
организация ЭВМ»
5.2.1. Проектирование
цифровых
систем
на
комплектах
микропрограммируемых БИС / С.С. Булгаков [и др.]; под ред. В.Г.
Колесникова. – М.: Радио и связь, 1984.
5.2.2. Гивоне, Д. Микропроцессоры и микрокомпьютеры. Вводный
курс / Д. Гивоне, Р. Россер ; пер. с англ. – М. : Мир, 1983.
5.2.3. Мик, Дж. Проектирование микропроцессорных устройств с
разрядно-модульной организацией связей / Дж. Мик, Дж. Брик. – М.: Мир,
1984.
5.2.4. Столингс, У. Структурная организация и архитектура
компьютерных систем / У. Столингс; пер. с англ. – 5-е изд. – М.: Издат. дом
«Вильямс», 2001.
5.2.5. Угрюмов, Е. Цифровая схемотехника / Е. Угрюмов. – СПб.:
БХВ-Петербург, 2001.
5.2.6. Хамахер, К. Организация ЭВМ / К. Хамахер, З.Вранешич, С.
Заки ; пер. с англ. – 5-е изд. – СПб.: Питер; Киев: Издат. группа BHV, 2003.
5.2.7. Корнеев, В. Вычислительные системы / В. Корнеев. – М.:
Гелиос АРВ, 2004.
5.2.8. Гук М. Аппаратные интерфейсы. Энциклопедия. – СПб.:
Питер, 2002.
5.2.9. Цилькер, Б. Я. Организация ЭВМ и систем / Б. Я. Цилькер, С.А.
Орлов. – 2-е изд. – СПб.: Питер, 2011.
5.2.10. Паттерсон, Д. Архитектура компьютера и проектирование
компьютерных систем / Д. Паттерсон, Дж. Хеннесси ; пер. с англ. – 4-е изд. –
СПб.: Питер, 2012.
5.2.11. Танненбаум, Э. Архитектура компьютера / Э. Таненбаум, Т.
Остин – 6-е изд. – СПб.: Питер, 2013.
5.3. Литература по дисциплине «Вычислительные комплексы,
системы и сети»
5.3.1. Злотов, С. Протоколы Internet / С. Злотов. – СПб.: ВНV, 1998. –
304 с.
5.3.2. Андэрсон, К., Локальные сети / К. Андерсон, М. Минаси. – СПб.:
Корона, 1999. – 387 с.
10
5.3.3. Ларионов, А. М. Вычислительные комплексы, системы и сети:
учеб. пособие для вузов / А. М. Ларионов, С. А. Майоров, Г. И. Новиков. –
Л.: Энергоатомиздат, 1987. – 285 с.
5.3.4. Чаппел, Л. Анализ локальных сетей Net Ware / Л. Чаппел, Д.
Хейкс. – М.: ЛОРИ, 1995. – 595 с.
5.3.5. Протоколы информационно-вычислительных сетей : справочник
/ под ред. А. М. Мизина. – М.: Радио и связь 1990. – 504 с.
5.3.6. Шпаковский, Г. И. Организация параллельных ЭВМ и суперскалярных процессоров : учеб. пособие для вузов / Г. И. Шпаковский. – М.:
Университетское, 1996. – 287 с
5.3.7. Олифер, В. Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. – 4-е изд. – СПб.: Питер, 2013. – 944 с.
5.3.8. Таненбаум, Э. Компьютерные сети / Э. Таненбаум, Д. Уэзерхолл.
– 5-е изд. – СПб.: Питер, 2013. – 960 с.