1. Структура ЭВМ: определение, схема, назначение и взаимодействие основных функциональных частей ЭВМ. Понятие о микропроцессорной системе (МПС) и микроконтроллере. Типы компьютеров по условиям эксплуатации, по производительности и характеру использования.
2. Понятие и основы теории информации. Происхождение и значение слова «информация». Философская, физическая и математическая сущность понятия «информация».
3. Количественная оценка информации. Равновероятностные события. Понятие «уменьшение неопределенности знаний в два раза» и его применение. Формулы Хартли и Шеннона для измерения количества информации. Единица измерения количества информации. Кратные единицы измерения количества информации.
4. Формы представления информации. Аналоговая и дискретная формы представления информации. Преобразование аналоговой формы представления информации в дискретную. Способы физического представления информации: импульсный и потенциальный. Последовательная и параллельная передача информации.
5. Кодирование текстовой информации в форматах ASCII, Unicode, ISO 10646. Структура и назначение таблиц кодировок символов.
6. Кодирование графической информации. Растровый и векторный способы кодирования графической информации. Базовые понятия: пиксель, растр, разрешающая способность экрана, объем видеопамяти.
7. Кодирование звуковой информации. Представление звука в ЭВМ.
8. Система счисления, непозиционная система счисления, позиционная система счисления (ПСС), основание ПСС. Развернутая форма записи числа, выраженного в ПСС.
9. Формы представления чисел в ЭВМ. Выполнение арифметических операций в ЭВМ. Представление чисел с фиксированной и плавающей запятой в ЭВМ. Целочисленные разрядные сетки и сетки для чисел с плавающей запятой. Нормализация двоичных чисел. Прямой, обратный и дополнительный коды положительных и отрицательных чисел. Модифицированные коды.
10. Коды с выявлением ошибок. Коды с исправлением ошибок. Причины искажения кодов данных. Коды с выявлением ошибок. Формирование кода с проверкой на четность. Коды с исправлением ошибок. Основные принципы построения кодов Хемминга.
11. Синтез логических схем. Комбинационные схемы (КС) или автоматы без памяти. Последовательностные схемы или автоматы с памятью. Этапы синтеза КС. Обоснование синтеза КС в различных базисах.
12. Определение и назначение дешифраторов и шифраторов, их условные графические обозначения (УГО). Синтез дешифраторов и шифраторов.
13. Определение и назначение мультиплексоров и демультиплексоров, их условные графические обозначения (УГО). Синтез мультиплексоров и демультиплексоров.
14. Определение и назначение компараторов,их УГО. Синтез компараторов.
15. Назначение и классификация сумматоровпо принятой системе счисления и кодирования, по способу организации суммирования и обработки многоразрядных чисел. УГО и синтез полусумматора и полного одноразрядного сумматора. Схемы и принцип работы последовательного и параллельного сумматоров.
16. Определение триггера. Обобщенное УГО триггера, назначение его входов и выходов. Классификация триггеров в зависимости от используемых информационных входов, от наличия синхровходов.
Асинхронный RS-триггер: реализация на двух элементах ИЛИ-НЕ и И-НЕ, УГО, таблицы состояний, временные диаграммы функционирования.
Синхронизируемые RS-триггеры (одноступенчатые и двухступенчатые): логические схемы, УГО, таблицы состояний, временные диаграммы функционирования.
Т-триггеры и D-триггеры: назначение, схемы реализации, УГО, временные диаграммы функционирования.
JK-триггер: назначение, логическая схема, УГО, таблица состояний. Построение RS-, Т-и D-триггеров на базе JK-триггера.
17. Назначение и классификация регистров по виду выполняемых операций, по способу приема и передачи информации, по количеству каналов, по количеству тактов управления. Регистры приема, хранения и выдачи информации: схемы и принцип работы.
Схемы и принцип работы регистров выполнения поразрядных операций: поразрядного сложения по модулю 2, поразрядного выполнения логических операций сложения и умножения. Схема и принцип работы сдвигающего регистра на D-триггерах.
18. Назначение и классификация счетчиков по целевому назначению, способу организации счета, по способу организации цепей переноса. Основные характеристики счетчиков: емкость счетчика, модуль счета, разрешающая способность, время регистрации. Схемы, принцип работы, временные диаграммы счетчиков с последовательным и параллельным переносом, реверсивных счетчиков.
19. АЛУ. Назначение, состав и классификация арифметико-логических устройств (АЛУ) по способу действия над операндами, по способу представления чисел, по характеру использования элементов и узлов. Структурная схема и принцип работы АЛУ для выполнения операций над числами с фиксированной точкой.
20. УУ. Назначение устройств управления (УУ). Последовательность действий при выполнении команды процессором. Аппаратные (с жесткой логикой) и микропрограммные (с хранимой в памяти логикой) УУ: схемы, принцип функционирования, достоинства и недостатки.
21. Назначение оперативных ЗУ (ОЗУ) и постоянных ЗУ (ПЗУ). Виды ОЗУ: статические, динамические, регистровые. Виды ПЗУ: масочные, электрически однократно программируемые, репрограммиремые, программируемые логические матрицы.
22. Назначение кэш-памяти. Принципы временной и пространственной локальности программ, положенные в основу работы кэш-памяти. Уровни (L1, L2, L3) и модель функционирования кэш-памяти.
23. Назначение стековой памяти. Функционирование стековой памяти типа LIFO и типа FIFO. Вершина и дно стека. Адресация ячеек стека. Команды записи в стек (PUSH) и чтения из стека (POP).
24. Обобщенная структурная схема микропроцессора (МП). Назначение основных блоков, особенности функционирования МП.
25. Принципы построения и архитектура вычислительных систем. Понятие об архитектуре вычислительных систем. Особенности и отличительные черты фон неймановской и гарвардской архитектур.
26. Организация шин микропроцессоров. Понятие о шинах. Последовательные и параллельные шины. Трехшинная, двухшинная и одношинная топологии МП: схемы, их функционирование, достоинства и недостатки.
27. Понятие о системной шине. Характеристика шины адреса, шины данных, шины управления и шины питания. Мультиплексирование шин адреса и данных.
28. Режимы обмена информацией. Программный обмен. Синхронная и асинхронная передача данных. Обмен по прерываниям. Обмен в режиме прямого доступа к памяти (ПДП). «Прозрачный» ПДП, ПДП «с приостановкой процессора».
29. Форматы команд, способы адресации, система команд однокристальных микропроцессоров ранних моделей. Линейная и сегментная организация памяти. Сегмент, смещение, исполнительный адрес. Логический адрес. Схема вычисления физического адреса. Форматы команд. Структура первого байта команды.
30. Способы адресации: непосредственная, прямая, регистровая, косвенная, стековая. Разновидности косвенной адресации: базовая, индексная, базово-индексная.
Система команд МП ранних моделей. Характеристика групп команд. Основы программирования на языке Ассемблер.
31. Конвейеризация вычислений. Выборка с упреждением. Пятиступенчатый конвейер: назначение блоков, обработка команд в конвейере. Сдвоенные конвейеры: назначение блоков, обработка команд в u-конвейере и v-конвейере, выявление и устранение конфликтов при обработке команд.
32. Реальный, защищенный и виртуальный режимы работы МП. Основные понятия защищенного режима: селектор, дескриптор сегмента, таблицы дескрипторов, страница, виртуальный адрес, линейный адрес, физический адрес. Преобразование адресов в защищенном режиме.
33. Современные модели микропроцессоров. Новые технологии в производстве процессоров: нейронные вычислители, ДНК-процессоры, клеточные процессоры, процессоры с многозначной (нечеткой) логикой, квантовые и оптические компьютеры.
33. Современные модели микропроцессоров. Основные архитектурно-технические решения современных МП. Сравнительный анализ микропроцессорных архитектур ведущих компаний-разработчиков Intel, AMD, Cyrix, VIA, Motorola, IBM, Apple.
34. Однокристальные микроконтроллеры с CISC-архитектурой. Назначение и состав микроконтроллеров (однокристальных микроЭВМ). Особенности однокристальных микроконтроллеров с СISC-архитектурой. Структурная схема микроконтроллера с СISC-архитектурой, назначение блоков, функционирование.
35. Однокристальные микроконтроллеры с RISC-архитектурой. Особенности однокристальных микроконтроллеров с RISC-архитектурой. Структурная схема, назначение блоков и функционирование PIC- и AVR-контроллеров.
36. Типовые структуры вычислительных систем. Классическая и магистральная структуры вычислительных систем: назначение блоков, выполнение вычислительного процесса.
37. Мультипроцессорные вычислительные системы. Симметричные мультипроцессорные системы. Кластерные вычислительные системы. Системы с массовой параллельной обработкой
38. Правонарушения в сфере информационных технологий.
39. Проблема информации в современной науке.
40. Вероятность и информация.
41. Проблема измерения информации.
42. Кодирование и шифрование.
43. Современные парадигмы программирования. Что дальше?
44. История кодирования информации.
45. История Интернета.
46. Дисплеи, их эволюция, направления развития. ЭЛТ мониторы. ЖК-мониторы
47. Печатающие устройства, их эволюция, направления развития. Первые принтеры. История развития принтеров. Виды
48. История ноутбуков
49. Нейрокомпьютеры и их применение
50. История компьютерных вирусов и систем противодействия им.
51. История компьютерного пиратства и систем защиты информации.
52. Авторское право и Internet.
53. Анализ существующих и прогнозы развития ОС