Информатика

Бакалавриат 2020/2021

Статус: Курс обязательный (Информационная безопасность)

Направление: 10.03.01. Информационная безопасность

Кто читает: Департамент компьютерной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 1-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Альбатша Ахмад Мухаммад Хусайн, Геращенко Людмила Андреевна, Ролич Алексей Юрьевич, Романова Ирина Ивановна

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 56

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Настоящая дисциплина относится к циклу математических и естественнонаучных дисциплин и блоку дисциплин, обеспечивающих профессиональную подготовку. Дисциплина является базовой. Изучение данной дисциплины базируется на знании студентами основ математики и информатики в пределах программы средней школы, умении применять математический аппарат при выборе метода решения задачи. Для освоения учебной дисциплины, студенты должны владеть школьными знаниями. Основные положения дисциплины должны быть использованы в дальнейшем при изучении следующих дисциплин: Алгоритмизация и программирование Дискретная математика Теория вероятностей и математическая статистика Теория автоматов и управление Электротехника, электроника и метрология Схемотехника Вычислительные системы и компьютерные сети

Цель освоения дисциплины

Формирование базовых знаний в областях теоретической информатики, истории информатики, математической логики, теории информации и кодирования.
Формирование базовых знаний в методах преобразования логических выражений, методах анализа и синтеза логических схем.
Формирование базовых навыков по использованию современных инструментов для повседневной деятельности инженера в области вычислительной техники.

Планируемые результаты обучения

Знать: способы представления различной информации в компьютере.
Уметь: производить арифметические операции в различных системах счисления.
Знать: основы проектирования логических схем.
Уметь: проектировать простейшие комбинационные схемы.
Знать: что такое энтропия Шеннона, условная энтропия Шеннона, взаимная информация.
Уметь: вычислять энтропию Шеннона, условную энтропию Шеннона, взаимную информацию.
Знать: принципы оцифровки аналоговой информации, что такое пропускная способность простейших дискретных каналов без памяти.
Уметь: вычислять пропускную способность простейших дискретных каналов без памяти.

Содержание учебной дисциплины

Математические основы вычислительной техники.
Системы счисления: основные определения, классификация. Методы перевода чисел из одной системы счисления в другую систему: алгоритмы замещения, целочисленного деления, последовательного умножения, группирования, расщепления. Двоичная арифметика. Машинные коды: прямой, обратный, дополнительный. Арифметические операции с отрицательными числами. Представление чисел в ЭВМ: разрядные сетки с фиксированной и плавающей запятой. Арифметические действия с числами в форме с плавающей запятой
Логические основы вычислительной техники
Двоичная булева алгебра. Логическая переменная, логическая функция, таблица истинности. Применение булевой алгебры. Аксиомы и теоремы булевой алгебры. Минтерм, ДНФ и СДНФ. Макстерм, КНФ и СКНФ. Аналитический способ перехода от нормальной формы к СДНФ и СКНФ. Методы минимизации логических выражений. Построение СДНФ и СКНФ по таблице истинности логической функции. Основные логические элементы. Классификация цифровых схем. Анализ и синтез комбинационных логических схем. Примеры схем последовательной логики и цифровых функциональных узлов. Понятие архитектуры и микроархитектуры ЭВМ.
Основы теории информации
Основы комбинаторики и теории вероятностей. Понятие информации и энтропии по Шеннону.
Применение теории информации, примеры.
Применение теории информации на примере генерации случайных чисел. Подробный разбор ситуации.
Применение теории информации для передачи сообщений.
Кодирование источника информации. Модели дискретных двоичных каналов. Примеры использования понятия энтропии в различных разделах науки и техники. Понятие условной энтропии, взаимной информации. Алгоритм построения произвольного дискретного канала без памяти. Понятие пропускной способности канала связи. Понятие о кодах, корректирующих ошибки. Сигналы, их свойства в теории информации. Методы оцифровки непрерывных сигналов. Теорема Котельникова.
Приложение теории информации в криптографии
Понятие одноразового блокнота. Классификация шифров. Связь энтропии с секретностью криптосистемы по Шеннону. Связь сложности перебора ключей с энтропией. Понятие секретной пропускной способности канала связи

Элементы контроля

Активность на семинарах
Практическая работа
Домашняя работа
Экзамен

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (2 модуль)
0.4 * Активность на семинарах + 0.2 * Домашняя работа + 0.2 * Практическая работа + 0.2 * Экзамен

Программа дисциплины