Файл: 1 Обобщенная структура государственной итоговой аттестации.pdf

2
1Паспорт государственного экзамена
1.1 Обобщенная структура государственного экзамена
Обобщенная структура государственного экзамена приведена в таблице 1.1.1.
Таблица 1.1.1
Коды
компетенций
Показатели сформированности
Вопросы
государственного
экзамена
ОК.5
участвовать в коллективной разработке программного обеспечения в различных формах организации и самоорганизации коллектива
Р.2. В.11
ОК.6
управлять коллективной разработкой программного обеспечения в различных формах организации и самоорганизации коллектива
Р.2. В.10-12
ОК.8
устанавливать, конфигурировать и тестировать работоспособность аппаратно-программных средств для параллельных вычислений
Р.1. В.21
ПК.1
знать основные философские проблемы и методологические концепции современной науки
Р.1. В.22-25
ПК.3
знать основные математические методы оптимизации процесса функционирования объектов профессиональной деятельности
Р.1. В.27
P.3. В.1-12
ПК.5
основные алгоритмы и средства цифровой обработки сигналов
Р.1. В.15-16
ПК.6
методы верификации программного обеспечения
Р.2. В.13-18
Р.1. В22
ПК.7
программные средства, среды поддержки и разработки для перспективных направлений профессиональной деятельности
Р.4.В.1-21
Р.2.В.24-28
Р.1.В.2-5,13
ПК.9
архитектуры и классификацию вычислительных кластеров
Р.1. В.19-21
ПК.18
методы создания и анимирования трехмерного объекта
Р.1. В.17-18
ПК.19
знать принципы построения архитектуры программного обеспечения и виды архитектур программного обеспечения
Р.1. В.1,6-10,14
Р.2. В.5-8,
Р.4. В.1-21
ПК.19
этапы, технологические процессы, артефакты унифицированного процесса разработки ПО, содержание свода знаний о программной инженерии
SWEBOK, стандартов по процессам жизненного цикла ПО
Р.2. В.1,3-6
ПК.19
технологии программирования
Р.2. В.19-28
ПК.19
методы и приемы формализации задач
Р.2. В.2,9
Р.1. В.11-12
ПК.20.В
методы и средства обеспечения информационной безопасности компьютерных систем
P.3. В.1-12
P.1. В.26

3
1.2Пример билета
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет автоматики и вычислительной техники
Экзаменационный билет № 1
к государственному экзамену по направлению 09.04.01 Информатика и вычислительная техника
1. Управление памятью в ОС. Виртуальное и физическое адресное пространство. Понятие виртуального адреса и его преобразования в логический адрес. Аппаратные средства управления памятью. Стратегии управления ОП, свопинг (замещение задач). Образ процесса, сегменты виртуального адресного пространства. Файл подкачки.
2. Понятие архитектуры, ее многомерность. Основные методы проектирования и их особенности: структурное, функциональное, объектно-ориентированное, компонентное, проектирование на основе структур данных. Архитектурные аспекты технологического процесса проектирования (по SWEBOK)
3. Применение шифров для идентификации и аутентификации субъектов и данных. Хэш- функции. Электронно-цифровая подпись. Схемы цифровой подписи.
4. Технология AJAX. Выполнение запросов и обработка полученных результатов.
Инструментальные средства, применяемые в AJAX.
Утверждаю: зав. кафедрой ВТ С.В. Брованов
(подпись)
(дата)
1.3 Методика оценки
По каждому разделу программы билет содержит 1 вопрос. Оценка по каждому вопросу производится по 25-бальной шкале. Предварительная оценка получается суммированием баллов по всем вопросам. Критерии оценки по отдельным вопросам:

25 баллов - развернутый ответ на вопрос, на дополнительные вопросы и тестовые примеры по теме, знание основных терминов и определений по другим темам предмета;

20 баллов - неполный ответ на вопрос, либо отрицательный ответ на некоторые дополнительные вопросы и тестовые примеры по теме, незнание основных терминов и определений по другим темам предмета;

15 баллов - неполный ответ на вопрос и отрицательные ответы на дополнительные вопросы;

10 баллов - фрагментарный ответ по наводящим вопросам;

5 баллов - знание основных терминов и определений при отсутствии ответа на вопрос;

0 баллов - незнание основных терминов и определений при отсутствии ответа на вопрос.

4
1.4Критерии оценки
На основании предварительной оценки государственная экзаменационная комиссия оцениваетсформированность компетенций на разных уровнях.
Соответствие уровней сформированности компетенций, критериев оценки и баллов по
100-бальной шкале приведено в таблице 1.4.1.
Таблица 1.4.1
Критерии оценки
Уровень
сформированности
компетенций
Диапазон
баллов
студент правильно и полностью ответил на четыре вопроса экзаменационного билета, а также дополнительные вопросы, уточняющие суть ответа, чем показал углубленные знания
Продвинутый
87-100 студент правильно ответил на все вопросы, но недостаточно развернуто или ответил минимум на три вопроса билета абсолютно правильно и достаточно развернуто
Базовый
73-86 студент в целом правильно ответил минимум на два вопроса билета, знания не структурированы и поверхностны
Пороговый
50-72 студент правильно ответил не более чем на один вопрос экзаменационного билета
Ниже порогового
0-50
Итоговая оценка по государственному экзаменувыставляется по 100-балльной шкале, по буквенной шкале ECTS и в традиционной форме (в соответствии с действующим
Положением о балльно-рейтинговой системе оценки достижений студентов НГТУ).
1.5Перечень теоретических вопросов

5 3. Модульная разработка программы: проект, файл, объектный модуль, программный
(загрузочный) модуль, библиотека объектных модулей. Внешние ссылки и точки входа.
Редактирование связей (компоновка загрузочного модуля). Статическое и динамическое связывание, DLL. Модульное программирование на Си++ в технологии ООП.
Представление программы: заголовочный файл, cpp-файл, объектный модуль.
Особенности представления имен внешних ссылок.Модульное программирование на
Java. Файлы class и jar, их структура. Особенности представления Java-программы, динамической загрузки и динамического связывания кода.
4. Синхронизация процессов в ОС. Механизмы синхронизации процессов в ядре ОС и на уровне прикладного программирования: ожидание событий на объектах, семафоры, почтовые ящики, порты. Пример синхронизации (задача «поставщик-потребитель»).
Внутренний параллелизм в приложениях. Потоки – определение, составные части и способы описания на уровне API (системных вызовов) и в языках программирования.
5. Мультипрограммирование, системы пакетной обработки, разделения времени, реального времени. Задание, задача, процесс, поток. Системные и прикладные задачи
(процессы). Процесс как основной компонент ОС. Структура адресного пространства процесса. Ядро. Концепция ОС как системы независимых квазипараллельных процессов. Защита процессов, Режим пользователя и режим ядра. Системные вызовы.Управление ЦП в ОС. Понятие состояния процесса и потока, контекста процесса в ядре ОС. Переключение процессов и потоков. Диспетчер. Стратегии и алгоритмы разделения ЦП: пакетная обработка, разделение времени, реальное время.
6. Ресурсы ВС и управление ими в ОС. Базовые ресурсы ОС: ЦП, ОП, ВЗУ, данные.
Концепция ОС как системы распределения ресурсов между процессами (задачами).
Тактика и стратегия управления ресурсами – диспетчеры и планировщики. Основные принципы планирования ресурсов в ОС, критерии эффективности ОС.
7. Управление памятью в ОС. Виртуальное и физическое адресное пространство. Понятие виртуального адреса и его преобразования в логический адрес. Аппаратные средства управления памятью. Стратегии управления ОП, свопинг (замещение задач). Образ процесса, сегменты виртуального адресного пространства. Файл подкачки.
8. Виртуальная память и еѐ организация, таблицы страниц. Особенности страничного прерывания, алгоритм его обработки. Структура таблиц на примере микропроцессора
Intel. Методы управления виртуальной памятью, сегментно-страничное распределение с динамической загрузкой страниц. Сущность конкуренции страниц за физическую память. Глобальное и локальное вытеснение. Алгоритмы вытеснения страниц: оптимальный, LRU, FIFO. Понятие локальности обращений к памяти. Рабочий набор страниц, способы его определения (отслеживания). Работа ос в условиях дефицита памяти: свопинг рабочих наборов, пробуксовка.
9. Управление вводом/выводом в ОС. ВУ последовательного и произвольного доступа.
Физический параллелизм работы ЦП и ВУ. Очереди ввода/вывода, буферизация.
Драйверы.
Диспетчер ввода-вывода.
Отложенная запись, кэширование.
Последовательные файлы и файлы прямого доступа. Двоичные и текстовые файлы.
Сериализация объектов.
10. Управление данными в ОС. Файлы, файловая система. Уровни файловой системы: физический, базовый, логический, их функции. Примеры реализации: контроль свободного пространства, размещение файла, индексный файл, доступ и защита, система каталогов, работа в файле с записями произвольной длины. Надежность и восстановление файловой структуры, методы и средства.Сравнительная характеристика структуры и функциональности файловых систем (FAT, NTFS, EXT)

6 11. Трансляторы. Компиляция и интерпретация. «Чистые» компиляторы и интерпретаторы, смешанные системы (на примере Си++, Java, C#). Фазы трансляции: лексический, синтаксический, семантический анализ, генерация кода, оптимизация. Их сущность.
Примеры лексических, синтаксических и семантических ошибок и ошибок времени исполнения.
12. Формализация описания процесса трансляции: формальные грамматики и конечные автоматы. Основные компоненты транслятора: синтаксическое дерево, семантические таблицы, семантические процедуры, связь лексической, синтаксической и семантической компонент.Лексический анализ. Конечные автоматы и построение лексических анализаторов. Синтаксический анализ. Формальные грамматики и языки. Восходящий и нисходящий разбор. Магазинные автоматы и их использование в синтаксических анализаторах.
13. Среда исполнения Си-программы. Стек. Организация контекста исполнения функции – формальные/фактические параметры и локальные переменные. Механизмы вызова виртуальных функций и динамического приведения типов.Среда исполнения Java- программы. Мета-уровень представления объектов и классов (классы Object и Class).
Виртуальная машина (JVM), система команд. Контекст вызова метода.
14. Банки данных. База данных, банк данных СУБД. Модели данных: иерархическая, сетевая, реляционная. Функции и языковые средства СУБД. Системы искусственного интеллекта. Отличия знаний и данных. Процедурные и декларативные знания. Методы представления знаний: продукции, логика предикатов, семантические сети, фреймы.
Языки логического программирования
15. Основы теории сигналов. Временное и частотное представление. Дискретизация и дискретные преобразование сигналов. Алгоритмы и методы цифрового преобразования сигналов.
16. Архитектуры систем цифровой обработки сигналов. Сигнальные процессоры.
17. Концептуальные основы моделирования объектов. Геометрическое моделирование с использованием модификаторов. Составные и полигональные объекты. Освещение, источники света и тени. Использование камер. Проектирование материалов.
18. Анимационные концепции. Ключевая анимация и анимация с использованием контроллеров.Итоговая визуализация.
19. Архитектура высокопроизводительных вычислительных систем, классификация высокопроизводительных вычислительных систем. Векторные и массивно-параллельные системы. Системы с распределенной памятью. Основные компоненты кластеров, их аппаратное обеспечение.
20. Структура программного обеспечения высокопроизводительных вычислительных систем, способы организации и управления параллельно протекающими и взаимодействующими процессами в сети ЭВМ. Современные средства разработки параллельных программ. Современные средства для организации распределенных вычислений. Основные компоненты кластеров, их программное обеспечение
21. Разработка параллельных программ для решения практических задач с использованием технологий OpenMP, CUDA и MPI. Управление вычислительным кластером, разработка скриптов запуска параллельных заданий
22. Проблемы теории программирования. Развитие и проблемы языков, методов и технологий программирования; новые парадигмы программирования. Верификация программ
23. Современные проблемы кибернетики и синергетики . Проблемы анализа данных и знаний Основные проблемы систем искусственного интеллекта

7 24. Проблемы прикладной информатикиПроблемы информационных систем (ИС).
Современные тенденции в развитии ИС. Корпоративные ИС. Проблемы интеграции ИС.
Модели и проблемы человеко-машинного взаимодействия
25. Проблемы технологической информатики. Проблемы информационных технологий.
Поколения информационных технологий. Направления развития информационных технологий
26. Методы и средства защиты информации в компьютерных системах и сетях
27. Оптимизация и оптимальное управление процессами функционирования прикладного и системного ПО: управление памятью, оптимизация кода, трудоемкость и производительность алгоритмов
Раздел 2. Технология разработки программного обеспечения
1. Жизненный цикл (ЖЦ) программного продукта и проекта. «Легкие» и «тяжелые» модели процессов разработки ПО. Этапы и технологические процессы (дисциплины) ЖЦ.
Каскадная, итеративная и спиральная модели.
2. Модели проектирования ПО. Структурные модели: функциональные диаграммы, модели потоков данных, модели
«сущность-связь».
Объектно-ориентированное программирование и проектирование.
3. Свод знаний программной инженерии (SWEBOK) и унифицированный процесс UP о фазах жизненного цикла и рабочих потоках: их сущность и содержание
4. Фазы исследования и анализа. Моделирование предметной области и анализ требований.
Бизнес- и системная аналитика
5. Понятие архитектуры, ее многомерность. Основные методы проектирования и их особенности: структурное, функциональное, объектно-ориентированное, компонентное, проектирование на основе структур данных. Архитектурные аспекты технологического процесса проектирования (по SWEBOK)
6. Фаза анализа и проектирования. Многоуровневая архитектура клиент-серверных приложений. Тонкие и толстые клиенты. Локальное и сетевое взаимодействие слоев через интерфейсы и протоколы. Совместное использование кода различными типами клиентов.
7. Распределенные системы и клиент-серверные приложения. Синхронное и асинхронное взаимодействие. Клиент и сервер как роли. Интерфейсы и протоколы. Реализация протокола на базе локального интерфейса. Протоколы прикладного уровня: структурная, процедурная и процессная компоненты.
8. Проектирование графического интерфейса (GUI). Основные аспекты. Архитектурное проектирование, основанное на
GUI.Факторы, характеризующие
GUI: производительность, человеческие ошибки, обучение, субъективное восприятие, запоминание, поиск, визуализация, навигация
9. Сущность UML как средства моделирования. Структура UML, статическая и динамическая составляющие модели. Составные элементы: сущности, отношения, диаграммы. Виды отношений. Принятые деления: классификатор-экземпляр, интерфейс- реализация. Виды диаграмм.