Проспект и программа для поступающих в аспирантуру на Физический факультет

: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/www/web/asp.nsu.ru/public_html/includes/unicode.inc on line 345.

Физический факультет Новосибирского госуниверситета принимает в аспирантуру по следующим специальностям:
01.02.05 — Механика жидкости, газа и плазмы
01.04.01 — Приборы и методы экспериментальной физики
01.04.02 — Теоретическая физика
01.04.03 — Радиофизика
01.04.04. — Физическая электроника
01.04.05 — Оптика
01.04.07 — Физика конденсированного состояния
01.04.08 — Физика плазмы
01.04.09 — Физика низких температур
01.04.10 — Физика полупроводников
01.04.14 — Теплофизика и теоретическая теплотехника
01.04.16 — Физика атомного ядра и элементарных частиц
01.04.17 — Химическая физика, в том числе физика горения и взрыва
01.04.20 — Физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника
01.04.21 — Лазерная физика
05.13.11 — Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

Программа к экзамену по физике

1. Лагранжиан. Гамильтониан. Вывод уравнений движения из принципа наименьшего действия. (М. §2, 43; Т.П. §8, 9, 16)
2. Движение во внешнем поле. Задача Кеплера. Формула Резерфорда. (М. 15, 19, 20; Т.П. §20, 21, 2)
3. Малые колебанияЮ резонансы (в том числе параметрические, нелинейные). (М. §22, 26, 27, 29)
4. Адиабатические инварианты. Магнитные ловушки (М. §49; Т.П. §21)
5. Релятивистская кинематика. Преобразования Лоренца. Четырех - векторы. Инварианты преобразований. (Т.П. гл.1)
6. Напряженности и индукции полей. Скалярный и векторный потенциалы, их связь с полями. Уравнения Пуассона и Лапласа. (О.Т.Э. §1, 2, 8, 11, 22, 42, 46, 47, 62)
7. Система уравнений Максвелла. Граничные условия. Тензор электромагнитного поля. Инварианты поля. Уравнения Максвелла в ковариантной форме. (Т.П. §26, 23, 30)
8. Квазистационарные явления. Скин-аффект. (О.Т.Э. §72, 78, 87, 88, 89)
9. Дипольное излучение в волновой зоне. Излучение заряда, двигающегося по окружности. Особенности излучения при больших скоростях. Рассеяние волн. (Т,П, §67, 74, 77, 78)
10. Когерентность. Интерференция. Интерференционные приборы. Принцип голографии. (М.Ч.П. гл. XIV, §105, 107, 109, 110)
11. Дифракция. Приближение Френеля. Приближение Фраунгофера. (М.Ч.П. §97, 98, 99,100)
12. Идеальная жидкость. Уравнение непрерывности. Уравнение Бернулли. Уравнение Эйлера. (Г. §1,2, 3, 5)
13. Звуковые и ударные волны. (Г. §64, 65, 67, 84, 85, 86, 93)
14. Идеальные и неидеальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Формула Клайперона-Клаузиуса. (Стат.ф. ч.1, §42, 43, 74, 76, 82)
15. Три закона термодинамики. Термодинамические величины. Связи между ними. (Стат.ф. ч.1, §4, 7, 8, 9, 12, 13, 16)
16. Распределение Гиббса. Распределение Ферми-Дирака и Бозе — Эйнштейна. (Стат.ф. ч.1 §28, 53, 54)
17. Уравнение Шредингера. Волновая функция. Волновой пакет и соотношение неопределенностей. (Кв.м. §16, 17., 18)
18. Общие свойства одномерного движения. Потенциальные ямы, барьеры. Кв.м. §21, 22, 25)
19. Теория углового момента. (Кв.м. гл. IV)
20. Теория возмущений дл собственных функций и собственных значений. (Кв.м. §38, 40, 41)
21. Квазиклассика. Волновая функция и граничные условия в квазиклассическом случае. Условия квантования Бора-Зоммерфельда. (Кв.м. гл. VII)
22. Состояние электрона в водородоподобном атоме. Принцип Паули, Уравнение Томаса-Ферми для тяжелых атомов. Таблица Менделеева. (Кв.м. §66, 67, 68, 70, 78)
23. Атом во внешнем поле. Эффект Зеемана и Штарка. (Кв.м. §76, 97, 111, 113)
24. Излучение. Правило отбора. Естественная ширина линий. (Давыдов, Кв.м.)
25. Квантовые генераторы. Свойства излучения лазера. (М.ч. ч.II гл. XXIV)
26. Рассеяние. Борновское приближение. Формула Брейта-Вигнера. (Кв.м. §123, 126, 127, 135, 145)
27. Элементы теории погрешностей измерения. Распределение Гаусса. Распределение Пуассона. Флуктуации. Абсолютная и относительная погрешности. Случайная и систематическая погрешности. Критерии 12. (Стат.ф. §110, 114, Сквайрс, гл.2, Зайдель)

Обозначения: М. — Механика, т.I А.Д. Ландау и Е.М. Лившиц; Т.П. — Теория поля, т.II; Кв.м. — Квантовая механика, к.III; Стат.ф. — Статистическая физика, т.V; Г. — Гидродинамика, т.IV; О.Т.Э. — Основы теории электричества, И.Е. Тамм; М.Ч. — Электромагнитное поле, ч.II, И.Н. Мешков и Б.В. Чириков, а также Дж Сквайрс, Практическая физика, А.Н. Зайдель, Элементарные оценки ошибок измерений.

Билеты для экзамена по физике

Билет 1
1. Лагранжиан. Вывод уравнений движения из принципа наименьшего действия.
2. Идеальные и неидеальные газы. Уравнения Ван-дер-Вааальса.

Билет 2
1. Движение во внешнем поле. Задача Кеплера. Формула Резерфорда.
2. Распределение Ферми — Дирака.

Билет 3
1. Малые колебания. Резонансы.
2. Распределение Гиббса.

Билет 4
1. Адиабатические инварианты. Магнитные ловушки.
2. Распределение Бозе-Эйнштейна.

Билет 5
1. Релятивистская кинематика. Преобразования Лоренца. Инварианты преобразований.
2. Звуковые ударные волны.

Билет 6
1. Напряженность и индукция поля. Потенциал. Уравнение Пуассона и Лапласа.
2. Гамильтониан. Вывод уравнений движения из принципа наименьшего действия.

Билет 7
1. Система уравнений Максвелла. Граничные условия.
2. Волновая функция. Волновой пакет. Соотношение неопределенностей.

Билет 8
1. Тензор электромагнитного поля. Инварианты поля. Уравнения Максвелла в ковариантной форме.
2. Принцип Паули. Таблица Менделеева.

Билет 9
1. Квазистационарные явления. Скин-эффект.
2. Состояния электронов в водородоподобном атоме.

Билет 10
1. Дипольное излучение в волновой зоне.
2. Общие свойства одномерного движения в квантовой механике. Потенциальные ямы, барьеры.

Билет 11
1. Излучение заряда, двигающегося по окружности. Особенности излучения при больших скоростях.
2. Уравнение Шредингера. Волновая функция.

Билет 12
1. Рассеяние электромагнитных волн.
2. Квазиклассика. Волновая функция и граничные условия в квазиклассическом случае.

Билет 13
1. Когерентность. Интерференция. Интерференционные приборы.
2. Уравнение Томаса — Ферми для тяжелых атомов.

Билет 14
1. Дифракция. Приближение Френеля.
2. Двухатомная молекула.

Билет 15
1. Дифракция. Приближение Фраунгофера.
2. Излучение атома во внешнем поле: эффект Зеемана.

Билет 16
1. Принцип голографии.
2. Теория возмущения для собственных функций и собственных значений.

Билет 17
1. Идеальная жидкость. Уравнение непрерывности. Уравнение Бернулли. Уравнение Эйлера.
2. Излучение атома во внешнем поле: эффект Штарка.

Билет 18
1. Распределение Гиббса.
2. Рассеяние. Борновское приближение.

Билет 19
1. Квантовые генераторы. Свойства излучения лазера.
2. Три начала термодинамики. Термодинамические величины. Связи между ними.

Билет 20
1. Распределение Гаусса и Пуассона. Флуктуация.
2. Спектральные линии. Правила отбора. Ширина линий.

Билет 21
1. Напряженность и индукция магнитного поля. Векторный потенциал. Уравнение Пуассона для векторного потенциала.
2. Абсолютная и относительная погрешности. Случайная и систематическая погрешности. Критерий 22.

Билет 22
1. Момент импульса. Собственные значения и собственные функции операторов i2 и iz .
2. Система уравнений Максвелла.

Билет 23
1. Сложение моментов.
2. Преобразования Лоренца.

Вопросы по механике

1. Напишите выражение для Лагранжиана свободной релятивистской частицы, для частицы в электромагнитном поле.
2. Что такое Лагранжиан? Гамильтониан.
3. Напишите уравнение Лагранжа, уравнение Гамильтона.
4. Приведите примеры интегралов движения.
5. Что такое скобки Пуассона?
6. Приведите примеры обобщенных координат и обобщенных импульсов.
7. Что такое каноническое преобразование? Приведите пример.
8. Что такое адиабатический инвариант?
9. Что такое нормальные колебания? Каковы их свойства?
10. Что такое тензор инерции?
11. Объясните поведение брошенного вверх с вращением спичечного коробка с точки зрения устойчивости.
12. Объясните поведение движущегося гироскопа.
13. Дайте формулировку теоремы Штейнера.
14. Что такое прецессия?
15. Что такое кориолисово ускорение. Приведите пример его проявления.
16. Что такое голономные и неголономные связи?
17. В чем состоит принцип виртуального перемещения?
18. Что такое пороговая энергия?
19. Приведите формулу для резерфордовского рассеяния (зависимость от угла).

Вопросы по термодинамике и статфизике

1. Сформулируйте три начала термодинамики.
2. Что такое энтропия, внутренняя энергия, энтальпия, химический (термодинамический) потенциал, свободная энергия?
3. Что такое температура?
4. Что такое идеальный газ? В чем его отличия от реального газа?
5. Что такое равновесные процессы?
6. Цикл Карно и коэффициент полезного действия.
7. Теплоемкость идеального газа. Какова разность Cp — Cv ? Может ли теплоемкость обращаться в нуль? Быть бесконечной?
8. Что такое тепловой насос? Говорят, что у него КПД больше 100%. Разве возможно такое? Объясните.
9. Получите выражение для скорости звука, дав сначала определение звука.
10. Закон Стефана — Больцмана.
11. Напишите распределения: 1) Максвелла; 2) Гиббса; 3) Бозе - Эйнштейна; 4) Ферми — Дирака; 5) Пуассона; 6) Гаусса.
12. Что такое реликтовое излучение и какова его температура?
13. Что такое длина свободного пробега?
14. Каков объем элементарной ячейки фазового (шестимерного) пространства?
15. Что такое флуктуация?
16. Что такое фазовый переход?
17. Как связана теплоемкость с числом степеней свободы?

Вопросы по электродинамике

1. Какой физический закон лежит в основе теоремы Гаусса?
2. Каково поле бесконечной равномерно заряженной нити на некотором расстоянии от нее? А потенциал?
3. Известно, что потенциал в плоском вакуумном диоде зависит от расстояния до катода степенным образом: 38. А как при этом распределен объемный заряд 9?
4. Как математически записывается закон сохранения заряда?
5. Можно ли подобрать такое распределение зарядов, чтобы безучастия других, кроме кулоновских сил, заряды оказались устойчиво уравновешенными?
6. Всегда ли справедливы правила Кирхгофа для системы токов?
7. Что такое квазистационарные токи?
8. Соединяют два одинаковых конденсатора: один заряженный, другой — нет. Найти энергию системы после затухания токов. Куда исчезает часть энергии, если сопротивление проводов пренебрежительно мало (можно использовать сверхпроводники)?
9. Найти индуктивность на единицу длины бесконечного соленоида с числом витков на единицу длины n.
10. Найти зависимость магнитного поля 104 от расстояния до торца тонкого полубесконечного прямого соленоида и угла 13 с его осью, если по проволоке с частотой намотки 5n на единицу длины идет ток I. 6 (15, где S — сечение соленоида). А чему равно H на оси у самого торца?
11. Оцените размер светового пятна на сетчатке глаза при рассматривании полной Луны. Угловой размер Луны 14~ 10-2 рад.
12. Как выглядит система уравнений Максвелла в форме, не меняющейся при переходе в другую инерциальную («штрихованную» систему отсчета)? Совершите запись этого перехода.
13. Запишите систему уравнений Максвелла во всех известных Вам формах.
14. Запишите граничные условия для 716, 11, 18, 19.
15. Опишите в тензорной форме электромагнитное поле.
16. Каковы инварианты электромагнитного поля.
17. Как преобразуется электромагнитное поле при переходе в другую инерциальную систему при релятивистских скоростях?
18. Как связаны между собой 17 и 12в электромагнитной волне?
19. Как определяется групповая и фазовая скорости волны?
20. Что такое угол Брюстера? Какова при нем поляризация отраженной волны?
21. Что такое угол полного внутреннего отражения? Проникает ли волна во вторую среду при полном внутреннем отражении?
22. Что такое голография? Каким физическим эффектом она обеспечивается?
23. Чему равен квадрупольный момент шара? Каков знак квадрупольного момента диска?
24. Чему равен дипольный момент равномерно заряженного кольца? А если начало координат на оси на расстоянии h от плоскости кольца?
25. Какова излучаемая мощность в дипольном приближении?
26. В какой угол излучает заряженная частица с энергией 20 при 21 при движении по окружности?
27. Что такое синхротронное излучение?
28. Говорят, что магнитное поле не потенциально. Между тем, вводят даже два вида потенциалов для него: скалярный и векторный. В чем их разница, когда можно пользоваться тем, а когда другим?
29. Что такое скин-эффект? Глубоко ли проникает переменное поле внутрь проводника при сильном скин-эффекте?
30. Существуют ли в действительности плоские монохроматические волны?
31. Что такое продольная и поперечная длины когерентности?
32. Существует ли сходящийся волновой паке? Если да, то что определяет минимальный его размер?
33. Сформулируйте обобщенный принцип Гюйгенса.
34. Напишите угловое распределение интенсивности после прохождения дифракционной решетки.
35. Что такое зона Френеля? Почему первая зона Френеля испускает света в точку P в 4 раза больше, чем полностью открытый фронт? Нет ли здесь противоречия с законом сохранения энергии?
36. Что такое просветленная оптика? Каковы условия проявления эффекта просветления?
37. Что такое лазер? Объясните его свойства: высокую направленность и когерентность.
38. Что такое интерферометр Фабри-Перо?
39. Что такое двойное лучепреломление? Какова поляризация преломленных лучей?
40. Что такое самофокусировка? Ее величина?
41. Что такое «принцип Ферма»?
42. Изобразите связь между логарифмом интенсивности падающего света при экспозиции фотопластинки и логарифмом времени выдержки ее. Укажите рабочую область на графике. Какова граница между позитивом и негативом на нем?
43. Какова разрешающая способность 22 для дифракционной решетки?
44. Что такое «дрейфовое движение в скрещенных электрическом и магнитных полях»? Какова его скорость?
45. Каково магнитное поле внутри равномерно заряженной вращающейся сферы?
46. Каково электрическое поле внутри и снаружи диэлектрического шара, помещенного в первоначально однородное электрическое поле?
47. Каково магнитное поле прямого тока?
48. Каково магнитное поле кругового витка с током на его оси?
49. Напишите закон Био-Савара, силу Ампера, силу Лоренца.
50. При каких условиях сохраняется магнитный поток?

Вопросы по квантовой механике

1. Что такое волны де Бройля? Какова длина волны? Волны чего они выражают?
2. Соотношение неопределенностей и примеры их применения.
3. Уравнение Шредингера.
4. Операторы и их свойства.
5. Заряд электрона неделим. Как же связать волновой характер движения электронов, например, в атоме с тем, что электрон там обязан оставаться частицей?
6. Уравнение Паули.
7. Уравнение Дирака.
8. Принцип Паули, тождественность частиц. Фермионы и бозоны.
9. Напишите операторы импульса, координаты, в координатном и импульсном представлении. Как выглядит оператор энергии?
10. Что такое борновское приближение?
11. Какова минимальная энергия гармонического осциллятора?
12. Что такое магнитное квантовое число, орбитальное число, спиновое число, главное квантовое число? Как они связаны между собой?
13. Что такое оболочка и подоболочка?
14. Что такое множитель Ланде?
15. Что такое гиромагнитное отношение? Напишите его для электрона.
16. Что такое спин?
17. Каковы энергетически уровни в потенциальной яме с бесконечными стенками? Какова там волновая функция?
18. Каков физический смысл волновой функции в координатном представлении? А в импульсном? Какова связь между ними?
19. Что такое перестановочные соотношения?
20. Как связаны между собой классические и квантовые законы? Почему логически и физически противоречивая модель атома по Бору дает в некоторых случаях такие точные результаты?
21. Набором каких квантовых чисел характеризуется состояние атома водорода?
22. Приведите примеры бозонов и фермионов. Каков спин у электрона, антипротона, нейтрино, кварка? Каков спин у гамма-кванта, альфа-частицы, пи-ноль-мезона, зет-бозона, гравитона?
23. Что такое: 1) туннельный эффект; 2) эффект Рамзауэра; 3) эффект Зеемана; 4) эффект Штарка; 5) эффект Джозефсона?
24. В чем существо опыта: 1) Франка Герца; 2) Дэвисона-Джермера; 3) Комптона; 4) Резерфорда; 5) Штерна-Герлаха?
25. Напишите формулу для потока плотности вероятности.
26. Какова вероятность обнаружить свободно летящий электрон с заданным импульсом в произвольной точке пространства?

Программа вступительного экзамена по специальности 05.13.11 (Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов, и компьютерных систем)

Лица, имеющие диплом магистра (специалиста) по соответствующему направлению высшего профессионального образования, проходят собеседование, с возможным использованием тестирования, в отборочной комиссии.
Собеседование включает в себя три вопроса по направлениям: программное обеспечение, схемотехника и архитектура ЭВМ, физические основы информатики.

Программное обеспечение

Основы программного конструирования

Цели и задачи программирования. Обзор парадигм (алгоритмическое, функциональное, логическое программирование). Алгоритмические языки программирования. Основные управляющие конструкции алгоритмических языков (оператор, последовательность, ветвление, цикл) на примере Модула-2. Пример простейшей программы.
Основные типы данных алгоритмических языков программирования. Простые типы — символьный, целый, вещественный. Переменные и константы. Составные типы — массив, строка, запись.
Процедурное программирование. Процедуры и функции. Параметры, способы их передачи. Область видимости. Время жизни переменной. Побочные эффекты. Рекурсия.
Модульность. Разделение интерфейса и реализации. Понятие абстрактного типа данных (пример АТД «список»).
Память. Размер переменной. Указатель (ссылочный тип). Виды памяти (статическая, динамическая, автоматическая). Динамическая память, выделение и освобождение (типизированное и нет).
Динамические структуры данных. Массивы. Реализация АТД «список» и «дерево» с использованием динамического распределения памяти.
Алгоритмы. Сложность алгоритма. Алгоритмы поиска и сортировки. Быстрые сортировки.
Ввод-вывод. Понятие файла. Виды доступа к файлам.
Отличительные особенности языка Си. Препроцессор. Представление массивов. Указатели на функции. Функции с переменным числом параметров. Конструкция assert. Приведение и преобразование типов.
Многопроцессное и многопоточное программирование. Средства межпроцессного взаимодействия (IPC) в Unix/POSIX/Windows. Каналы, сообщения, семафоры, разделяемая память. Средство сетевого взаимодействия .API sockets, протокол TCP. Схема .клиент-сервер. с использованием различных средств IPC.

Объектно-ориентированное программирование 1

С++ как улучшенный С. Базовые типы данных языка С++. Константы языка С++, отличия от констант языка С. Ссылочный тип. Умолчательные параметры функций. Приведения базовых типов.
Перегрузка функций и операторов, декорированные имена функций. Макросы в С++ и их альтернатива в С++. Совместимость языков С и С++ и их отличия.
Понятие объекта. Инкапсуляция данных и методов. Понятие класса. Типы данных, определяемые пользователем. Конкретные типы. Сокрытие реализации с помощью ограничения доступа в С++. Статические методы и данные класса.
Конструкторы и деструкторы. Конструктор по умолчанию. Копирующий конструктор и оператор присваивания.
Абстрактные типы данных, понятие интерфейса. Наследование. Виртуальные функции и полиморфизм времени исполнения. Чисто виртуальные функции. Реализация абстрактных типов данных с помощью наследования и виртуальных функций.
Конструкторы, деструкторы и наследование. Порядок вызова конструкторов и деструкторов.
Расположение объектов в памяти при использовании одиночного наследования. Реализация механизма виртуальных функций. Накладные расходы.
Наследование и иерархии классов. Использование иерархий классов для повторного использования кода и явного выражения общности классов.
Виртуальные функции в конструкторах и деструкторах. Виртуальные деструкторы. Виртуальные «конструкторы».
Ограничение доступа и наследование. Скрытие имен. Using-объявления. Дружественные классы и функции.
Приведения типов: static_cast, dynamic_cast, const_cast и reinterpret_cast.
Оператор new. Перегрузка оператора new. Синтаксис размещения. Распределители памяти.
Инициализация статических объектов.
Модификаторы const, mutable, volatile.
Системы, управляемые сообщениями (Message Driven Systems — MDS)

Пространства имен и исключения

Поддержка модульного программирования. Пространства имен. Отличия от языка Модула-2. Открытость пространств имен.
Using-объявления и using-директивы. Неименованные пространства имен. Псевдонимы пространств имен.
Исключения. Поддержка модульного программирования с помощью исключений.
Перехват и повторная генерация исключений. Перехват всех исключений. Композиция исключений.
Спецификация исключений. Неожидаемые исключения. Неперехваченные исключения.
Исключения в конструкторах и деструкторах. Разматывание стека и деструкторы стековых объектов, std::auto_ptr.
Накладные расходы.

Объектно-ориентированное программирование 2

Построение пользовательских интерфейсов

Оконные системы. Графический интерфейс семейства операционных систем Windows. Клиент-серверная архитектура интерфейса XWindows.
Win32 API (Application Programming Interface). Общее устройство подсистемы GUI (Graphical User Interface) интерфейса Win32 API. Контексты устройств, окна, сообщения и очереди сообщений, отображение графических примитивов.
Библиотека MFC (Microsoft Foundation Classes).
Основные элементы управления. Кнопки, окна редактирования, полосы прокрутки, диалоги, окна сообщений и другие элементы.
Архитектура Document-View. Однодокументные и многодокументные приложения.
Построение интерфейсов для многопоточных приложений ОС Windows. Объекты и функции синхронизации, предоставляемые ОС Windows.

Множественное наследование и информация о типе во время исполнения

Множественное наследование. Разрешения неоднозначностей. Использование using-объявлений.
Повторяющиеся базовые классы. Виртуальные базовые классы. Способы реализации множественного наследования в С++. Накладные расходы при использовании виртуальных базовых классов.
Управление доступом. Public, protected и private наследование. Наследование интерфейса и реализации.
Информация о типе во время исполнения (run-time type information RTTI). Способ реализации. Использование RTTI. Накладные расходы.

Обобщенное программирование и Стандартная библиотека С++

Шаблоны функций и шаблоны классов. Определение шаблона. Инстанцирование шаблона. Явное инстанцирование.
Шаблоны-члены класса.
Специализация шаблонов. Частичная специализация шаблонов.
Строки.
Стандартные контейнеры. Список, вектор, очереди, стек, ассоциативные массивы, множества.
Итераторы.
Обобщенные алгоритмы.
Потоки.

Другие объектно-ориентированные языки, компонентное программирование

Другие объектно-ориентированные языки.
Язык Smalltalk и метапрограммирование.
Язык Java. Интерфейсы, как альтернатива множественному наследованию. Автоматическая сборка мусора, ее плюсы и минусы.
Компонентное программирование.

Основы реляционных баз данных

Введение. История возникновения реляционных баз данных. Обзор архитектуры серверов баз данных. Пользователи, проблемы безопасности и параллелизма.
Теория. Реляционная теория Домен. Отношение. Потенциальный ключ. Реляционная алгебра. Избыточность алгебры. Функции подведения итогов. Реляционное исчисление, квантор существования.
Архитектура баз данных, нормализация. Первичный, уникальный, внешний ключ. Правила обновления внешних ключей, ссылочная целостность. Ограничения целостности (CHECK CONSTRAINT). Функциональные зависимости. Нормализация. Проблемы обновления. 1НФ, 2НФ, 3НФ, НФБК. Примеры.
Общие вопросы безопасности и доступности данных. Проблемы параллелизма. Понятие транзакции. Блокировки. Уровень изоляции сессии. Безопасность на уровне базы данных — пользователи, роли, GRANT, REVOKE.
Язык SQL. DDL — CREATE TABLE, VIEW, DROP, ALTER. Обзор основных возможностей DML. SELECT. JOIN, GROUP BY, HAVING. Операции обновления (INSERT, UPDATE, DELETE).
Серверное программирование. Триггер. Хранимая процедура. Курсор. Встроенные функции и хранимые процедуры. Динамический SQL.
Клиентская часть доступа к базам данных. Обзор основных библиотек (ODBC, ADO, DAO, RDO, ADO.NET, JDBC, MFC)— общее и различия.
Архитектура приложений, использующих базы данных. Двух-трёх- многоуровневая архитектура. Пул соединений. Подготовленные выражения (Prepared statement). Сокращение объёмов обмена данными при работе с сервером.
Оптимизация доступа к данным. Индекс. План выполнения запроса. Статистика. Способы оптимизации.
Гетерогенные данные и способы работы в распределённой среде. Доступ к нескольким источникам данных. Способы обмена данными между разными источниками (DATABASE LINK, bcp, DTS) Распределённые запросы. XML-данные и возможности работы с ними в современных серверах.
OLAP. Обзор OLAP технологий.
Репликация. Понятие репликации. Возможности современных серверов. Конфликты обновления и способы их обхода.

Схемотехника и архитектура ЭВМ

Аналоговая электроника

Транзисторы. Основные схемы включения: ОБ, ОК, ОЭ. Модель Эберса-Молла. Источник тока. Токовое зеркало. Схема Дарлингтона. Отрицательная обратная связь. Дифференциальный усилитель. Полевые транзисторы.
Операционные усилители. Инвертирующий и не инвертирующий усилитель. Интегратор. Дифференциатор. Логарифмический усилитель. Компаратор.
Комбинационная логика. Булева алгебра. Базовые технологии: ТТЛ, ТТЛШ, ЭСЛ, КМОП. Основные схемы: логика, дешифраторы, шифраторы, мультиплексоры.
Генераторы. Кварцевая стабилизация. Делители частоты. Интегральный таймер. Одновибратор.
Фазовая автоподстройка частоты. Фазовые дискриминаторы. Генераторы, управляемые напряжением.
Цифро-аналоговое и аналого-цифровое преобразование. Основные типы АЦП и ЦАП.
Передача данных. Приемопередатчики. Согласование линий. Стандарты: RS-232, RS-422.
Источники питания. Стабилизаторы.

Цифровая схемотехника

Введение. Область цифровой схемотехники, этапы разработки электронных устройств. Параметры и характеристики базовых элементов цифровых устройств. Логические элементы; синтез комбинационных схем; оптимизация комбинационных схем. Коды: прямой, обратный, дополнительный, модифицированный, Грея, Хемминга. Представление данных с фиксированной и плавающей запятой. Языки описания аппаратуры.
Комбинационные схемы. Дешифраторы, шифраторы, приоритетные шифраторы. Мультиплексоры, демультиплексоры, сдвигатели, компараторы, генераторы четности, преобразователи кодов, шины. Реализация комбинационных схем на языках описания аппаратуры.
Арифметические устройства. Полусумматор, полный сумматор, параллельный сумматор; сумматор/вычитатель. Схемы ускоренного переноса; арифметико-логические устройства. Умножитель. Операционные блоки с плавающей запятой.
Синхронные схемы. RS-, D-, JK- триггеры. Защелки; асинхронные и синхронные счетчики. Регистры. Последовательно-параллельное и параллельно-последовательное преобразование.
Автоматы. Цифровые автоматы; автомат Мура; автомат Милле. Реализация автоматов на языках описания аппаратуры.
Программируемые логические интегральные схемы. Программируемы логические устройства. Вентильные матрицы, программируемые пользователем.
Память. Статическая память; динамическая память; флеш-память. Память в программируемых логических интегральных схемах.

Компьютерные архитектуры

Историческая справка: поколения ЭВМ; классификация ЭВМ.
Функциональная и структурная организация процессора. Операционные блоки, блоки операции с плавающей запятой. Микропрограммное управление. Контроль выполнения последовательности команд. Система команд. Организация данных и способы адресации. Особенности CISC и RISC архитектур.
Организация памяти ЭВМ. Иерархия памяти, расслоение памяти, Кэш-память, когерентность кэш-памяти, кэш-память в многопроцессорных системах. Виртуальная память, сегментация и страничная организация.
Основные стадии выполнения команды. Конвейерная организация ЭВМ. Суперскалярность, суперконвейер. Кремниевая компиляция. VLIW, EPIC-архитектуры.
Организация ввода-вывода. Прямой доступ к памяти. Организация прерываний в ЭВМ, исключения.
Периферийные устройства. Шины. Асинхронные, синхронные. Организация последовательных шин. Классификация периферийных устройств.
Архитектурные особенности организации ЭВМ различных классов. Сигнальные процессоры, графические процессоры. Микроконтроллеры. Процессорные ядра на базе ПЛИС.
Классификация параллельных систем. Организация памяти параллельных систем.

Физико-математические основы информатики

Обработка сигналов и изображений 1

Классификация сигналов и способы их описания. Информативные характеристики детерминированных сигналов (энергия, мощность, моменты, автокорреляционная функция, спектральный состав). Гармонический анализ импульсной последовательности. Скважность, меандр, эффективная ширина спектра, база сигнала. Примеры.
Процесс дискретизации сигналов (аналого-цифровое преобразование). Спектр дискретизованного сигнала. Восстановление аналогового сигнала по множеству отсчетов. Теорема Котельникова-Шеннона. Частота Найквиста. Эффект появления «ложных частот» (aliasing). Примеры.
Дискретное преобразование Фурье (ДПФ). Основные свойства ДПФ. Использование ДПФ для восстановления исходного сигнала и для вычисления отсчетов «непрерывного» спектра (интерполяция спектра). Вычисление линейной свертки при помощи ДПФ. Эффект «растекания» спектра и весовые функции (окна). Алгоритмы быстрого преобразования Фурье (БПФ).
Ограничения и недостатки преобразования Фурье. Проблемы частотно-временной локализации нестационарных сигналов. Оконное преобразование Фурье. Идея вейвлет-преобразования. Основы теории. Базисные функции непрерывного вейвлет — преобразования (WAVE -, MHAT -, DOG — вейвлеты). Примеры применения.
Линейные преобразования (фильтрация) стационарных случайных сигналов: свойства выходного сигнала (существование, моменты, автоковариационная функция). Описание фильтра в виде дискретной линейной системы: импульсная характеристика, частотная характеристика, фильтры с линейной фазовой характеристикой. Передаточная функция дискретной системы.
Аппроксимация (сглаживание) сигналов и метод наименьших квадратов (МНК). Алгебра и геометрия МНК. Нормальное решение. Метод псевдообратной матрицы. SVD-решение. Статистические свойства оценок МНК.
Проверка гипотез при спецификации аппроксимирующей модели сигнала (основы проверки статистических гипотез). Проверка линейных гипотез. Критерии удаления (включения) переменных в описание сигнала.

Обработка сигналов и изображений 2

Математическое описание непрерывных изображений. Двумерные системы, их представление в виде двумерных операторов. Линейные двумерные системы, понятие импульсного отклика (функции рассеяния точки) системы. Пространственно-независимые системы. Операция свертки. Теорема о спектре свертки.
Идеальная дискретизация изображений. Восстановление непрерывного изображения по множеству отсчетов. Реальные системы дискретизации изображений, их отличие от идеальной. Влияние конечности размеров дискретизирующей решетки. Влияние конечной ширины дискретизирующего импульса.
Квантование изображений. Понятие порогов и уровней квантования. Среднеквадратичная ошибка (СКО) квантования. Оценка СКО при большом количестве порогов квантования. Выбор уровней квантования, минимизирующих СКО при этом условии. Минимизация СКО квантования при равномерном распределении амплитуды сигнала.
Преобразования яркости изображений. Гистограмма яркостей. Коррекция амплитудных характеристик. Линейное изменение контраста. Преобразование гистограмм. Адаптивное преобразование яркости.
Восстановление с помощью метода наименьших квадратов (восстановление при неизвестных характеристиках сигнала и шума; восстановление при известной корреляционной матрице шума).
Обнаружение сигнала. Постановка задачи обнаружения сигнала как задачи построения линейного фильтра, обеспечивающего максимальное отношение сигнал/шум на выходе. Понятие согласованного фильтра. Импульсный отклик согласованного фильтра.
Улучшение визуального восприятия изображений как задача фильтрации. Линейные методы подавления шума и подчеркивания границ. Масочная фильтрация. Нелинейные фильтры, используемые для подавления импульсного шума. Медианный фильтр.
Выделение контуров. Определение контура. Дифференциальные методы. Адаптивное выделение контуров как перепадов яркости.
Геометрические преобразования изображений. Евклидовы, аффинные, полиномиальные преобразования. Восстановление изображений в преобразованных координатах. Билинейная интерполяция.

Оптические информационные технологии

Основы скалярной теории дифракции. Волновое уравнение. Функция Грина. Принцип Гюйгенса-Френеля. Интеграл Кирхгофа. Распространение поля в свободном пространстве. Дифракция Френеля. Дифракция Фраунгофера. Оптическое преобразование Фурье в свободном пространстве.
Тонкая линза как элемент фазового преобразования. Функция толщины. Параксиальное приближение. Фазовое преобразование и его физический смысл. Формирование изображения. Формула линзы. Соотношение между параметрами объекта и изображения.
Тонкая линза как элемент преобразования Фурье. Объект расположен вплотную к линзе. Объект расположен перед линзой. Объект расположен за линзой. Угловой (пространственный) спектр. Функции с разделяющимися переменными. Функции с осевой симметрией. Периодические функции.
Линейные системы. Интеграл суперпозиции. Импульсный отклик. Инвариантность линейных систем. Передаточная функция. Импульсный отклик дифракционно-ограниченной оптической системы. Теорема отсчетов (выборки). Принцип неопределенности. Пропускная способность линейных оптических систем.
Преобразование пространственных частот. Низкочастотная и высокочастотная фильтрация. Дифференцирование изображений. Амплитудно-фазовая фильтрация пространственных частот. Свертка и корреляция изображений. Пространственная инвариантность. Согласованная фильтрация.
Принципы голографической регистрации изображений. Восстановление волнового фронта. Голограммы Габора, Лейта и Упатниекса, Денисюка. Действительные и мнимые изображения. Голографические фильтры. Когерентный коррелятор Вандер Люгта и его модификации.
Полихроматическое излучение. Временная когерентность. Пространственная когерентность. Интерференция. Корреляция изображений в частично когерентном свете. Некогерентные системы обработки информации. Импульсный отклик, передаточная функция, пределы применимости.
Поляризация света. Двулучепреломление. Жидкие кристаллы. Электрооптические эффекты в нематических кристаллах. Электрооптические эффекты в смектиках. Пространственные жидкокристаллические модуляторы света.
Дифракция света на ультразвуке. Акустооптические дефлекторы. Акустооптические модуляторы. Акустооптические согласованные фильтры. Корреляционная обработка сигналов с интегрированием во времени. Спектральный анализ сигналов. Акустооптические процессоры.
Структура металл-диэлектрик-полупроводник (МДП). Принцип работы приборов с зарядовой связью (ПЗС). Структуры ПЗС. Применение ПЗС в приемниках изображений. Применение ПЗС в запоминающих устройствах. Применение ПЗС для обработки сигналов (линии задержки, трансверсальные фильтры, мультиплексоры, рекурсивные фильтры, корреляторы).

Вычислительный эксперимент и обработка данных

Задачи аппроксимации и интерполяции функций. Интерполяционный полином. Его запись в форме Лагранжа и Ньютона. Интерполяция кубическими сплайнами. B-сплайны. Аппроксимация Паде.
Операции численного интегрирования Методы прямоугольников, трапеций, Симпсона, Гаусса. Операции численного дифференцирования. Операции численного дифференцирования и интегрирования как фильтры. Передаточная функция для операций численного анализа.
Основные характеристики распределений вероятности. Производящая функция моментов и характеристическая функция. Пример использования характеристической функции для вывода распределения вероятностей для свертки N независимых равномерно распределенных случайных величин.
Методы Монте-Карло. Роль моделирования в обработке эксперимента. Генерация случайной величины с равномерным распределением вероятностей. Случайные, псевдослучайные и квазислучайные числа. Основные характеристики псевдослучайной последовательности: период, моменты, корреляции.
Генерация случайных величин стандартных распределений: Гаусса, Пуассона, биномиальное, экспоненциальное. Основные характеристики распределений вероятности.
Генерация случайной величины с заданным распределением вероятностей. Стандартные методы генерации: прямой выборки, реджекций (Неймана), существенной выборки, композиций, композиций и реджекций. Генерация нескольких случайных величин при наличии корреляции.
Интегрирование методом Монте-Карло. Стандартные методы: метод среднего, выделение главной части, метод существенной выборки, метод Метрополиса. Оценка ошибки интегрирования методом Монте-Карло.
Оптимизация. Метод «золотого сечения» для одномерной минимизации. Численные методы минимизации функции нескольких переменных. Наиболее эффективные методы безусловной минимизации: симплекс-метод, метод сопряженных направлений, метод переменной метрики пространства. Проблема глобального минимума.
Определение параметров теоретической модели по экспериментальным данным. Метод наименьших квадратов. Метод максимального правдоподобия. Основные характеристики оценок параметров: несмещенность, эффективность.
Доверительные интервалы для оценок параметров. Метод Неймана для построения доверительного интервала с идеальным покрытием истинного значения параметра.
Разделение событий. Проверка гипотез. Популярные критерии согласия: хи-квадрат, Колмогорова, Мизеса-Смирнова.

Список литературы
Основы программного конструирования

1. Никлаус Вирт. Алгоритмы и структуры данных. Москва: Мир, 1989.
2. Керниган Б., Пайк Р. Практика программирования. СПб.: Невский Диалект, 2001.
3. Керниган Б., Ритчи Д. Язык программирования Си. СПб.: Невский Диалект, 2001.
4. Канер С., Фолк Д., Нгуен Е. К. Тестирование программного обеспечения. Киев: Диасофт, 2000.
5. Кнут Д. Исскуство программирования, 2-е изд. В 3-х томах. М: Вильямс, 2000.
6. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование, 2-е изд. СПб.: Невский Диалект, 1998.
7. Бокс Д. Сущность технологии COM. СПб.: Питер, 2001.
8. Чан Т. Системное программирование на С++ для Unix. Киев: BHV, 1997.
9. Объектно-ориентированное программирование
10. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование, 2-е изд. СПб.: Невский Диалект, 1998.
11. Страуструп Б. Язык программирования С++, 3-е изд. СПб.: Невский Диалект, 1999.
12. Страуструп Б. Дизайн и эволюция С++. М.: ДМК Пресс, 2000.
13. Т.Пратт, М.Зельковиц. Языки программирования: разработка и реализация. СПб.: Питер, 2002
14. Ален И.Голуб. Правила программирования на С и С++. Москва: Мир 2001
15. Р.Лафоре. Объектно-ориентированное программирование в С++. СПб.: Питер, 2003
16. Брюс Эккель. Философия Java. СПб.: Питер, 2001.

Основы реляционных баз данных

1. Грабер, Мартин. SQL. Издательство "Лори", 2001 г, 2003г.
2. Проектирование и реализация баз данных Microsoft SQL Server 2000. Учебный курс. М.: "Русская Редакция", 2001
3. Грабер, Мартин. Введение в SQL. Издательство "Лори", 2000.
4. Джеймс Грофф, Пол Вайнберг. Энциклопедия SQL. Спб. "Питер", 2003.
5. К. Дж. Дейт. Введение в системы баз данных. Издательство: "Вильямс"; Серия: "Системное программирование", 1999.

Аналоговая электроника

1. Хоровиц П., Хилл В. Искусство схемотехники.
2. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника.
3. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы.
4. Полупроводниковые БИС запоминающих устройств: Справочник.
5. Тули М. Справочное пособие по цифровой электронике.
6. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы: Справочное пособие.

Цифровая схемотехника

1. Новиков Ю.В., Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы. Методы проектирования. — М.: Мир, 2001. — 379с., ил.
2. Соловьев В.В., Проектирование цифровых систем на основе программируемых логических интегральных схем. — М.: Горячая линия-Телеком, 2001. —636с. ил.
3. Nigel P.Cook, Introductory, Digital electronics. Prentice-Hall International, INC., 1998.
4. Daniel D. Gajski, Principles of Digital Design. Prentice-Hall International, INC., 1997.
5. Parag K. Lala. Practical Digital Logic Design and Testing. Prentice-Hall International, INC., 1996.
6. Стешенко В.Б. ПЛИС фирмы ALTERA: элементная база, система проектирования и языки описания аппаратуры. - М.: Издательский дом "Додэка-XXI", 2002. - 576 с.; 140х205 мм.
7. Антонов А.П. Язык описания цифровых устройств AlteraHDL. Практический курс. - М.: ИП РадиоСофт, 2001.
8. Хоровиц, Хилл Искусство схемотехники, 2 том. — Мир. 2003, стр.: 704.
9. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб: BHV - Санкт-Петербург, 2000 г, 528 стр.
10. Дж. Ф. Уэйкерли, Проектирование цифровых устройств. Постмаркет.

Компьютерные архитектуры

1. Майерс Г., Архитектура современных ЭВМ: В 2-кн. Кн. 1. Пер. С англ. — М.: Мир, 1985. — 364 с., ил.
2. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник. В 2 т. / В.-Б.Б.Абрайтис, Н.Н. Аверьянов, А.И. Белоус и др.; Под ред. В.А. Шахнова. — М.: Радио и связь, 1988. — Т.1 — 368 с.: ил.
3. Э. Клингман, Проектирование микропроцессорных систем, пер. с англ. к.т.н. В.А. Балыбердина, В.А. Зинченко под ред. д.т.н. С.Д. Пашкевича, М.: Мир, Москва, 1980, — 576 с.
4. Р. Хокни, К. Джессхоуп, Параллельные ЭВМ. Архитектура, программирование и алгоритмы. Пер. с. англ. Д.И. Абашкина, под ред. Е.П. Курочкина, — М.: Радио и связь, 1986. — 392 с.: ил.
5. Э. Клингман, Проектирование специализированных микропроцессорных систем, пер. с англ. к.т.н. В.И. Гуревича, Н.П. Фурсикова, М.: Мир, Москва, 1985. — 364 с.
6. Maccabe, Arthur B. Computer systems: architecture, organization, and programming. QA76.9.A73M33, 1993.
7. Hockney R.W. Parallel computers 2: architecture, programming and algorithms. — 2nd end, second edition, 1988.
8. Zargham, Mehdi R. Computer architecture: Single and parallel systems, QA76.9.A73Z36, 1995.

Обработка сигналов и изображений

1. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. — СПб.: Питер, 2002.
2. Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. — М., Мир, 1990.
3. Грузман И.С., Киричук В.С. и др. Цифровая обработка изображений в информационных системах. Учебное пособие. Новосибирск, 2001.
4. Методы компьютерной обработки изображений. /Под ред. В.А.Сойфера. — М.: Физматлит, 2001.
5. Н.М.Астафьева. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения. //Успехи физических наук. Т.166, ≤11, 1996.
6. Интернет-страничка «Теория и практика вейвлет-преобразования»: http://www.autex.spb.ru/techsupt/wavelet/
7. Дьяконов В., Абраменкова И. МАТЛАБ. Обработка сигналов и изображений. Специальный справочник. — СПб., Питер, 2002.
8. Балакришнан А.В. Теория фильтрации Калмана. — М., Мир, 1988.
9. Френкс Л. Теория сигналов.— М., Советское радио, 1974.
10. Фукунага К. Введение в статистическую теорию распознавания образов. — М., Наука, 1979.
11. Цифровая обработка изображений в информационных системах. Новосибирск, НГТУ, 2002 г.
12. Прэтт У. Цифровая обработка изображений, в 2-х томах.: Мир, Москва, 1982.
13. Хорн Б.К.П. Зрение роботов.: Мир, Москва, 1989.
14. Д.Даджион, Р.Мерсеро. Цифровая обработка многомерных сигналов. М., Мир, 1988 г.
15. Методы компьютерной обработки изображений / Под ред. В.А.Сойфера.- М.: Физматлит, 2001.

Оптические информационные технологии

1. Дж. Гудмен. Введение в Фурье-оптику. М.: Мир, 1970.
2. А. Папулис. Теория систем и преобразований в оптике. М.: Мир, 1971.
3. Л.М. Сороко. Основы голографии и когерентной оптики. М.: Наука, 1971.
4. А. Розенфельд. Распознавание и обработка изображений. М.: Мир, 1972.
5. Ф.Т.С. Юу. Введение в теорию дифракции, обработку информации и голографию. М.: Советское радио, 1979.
6. Приборы с зарядовой связью. Под ред. М. Хоувза, Д. Моргана. М.: Энергоиздат, 1981.
7. А. Козанне, Ж.Флере, Г.Мэтр, М.Руссо. Оптика и связь. М.: Мир, 1984.
8. Г.И. Василенко, Л.М. Цибулькин. Голографические распознающие устройства. М.: Радио и связь, 1985.
9. А.А. Акаев, С.А. Майоров. Оптические методы обработки информации. М.: Высшая школа, 1988.
10. Ю.В. Егоров, К.П. Наумов, В.Н. Ушаков. Акустооптические процессоры. М.: Радио и связь, 1991.
11. Н.Н. Евтихиев, О.А. Евтихиева, И.Н. Компанец и др. Информационная оптика. М.: МЭИ, 2000.
12. Хоровиц, Хилл Искусство схемотехники, 2 том. — Мир. 2003, стр.: 704.
13. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб: BHV - Санкт-Петербург, 2000 г, 528 стр.
14. Дж. Ф. Уэйкерли, Проектирование цифровых устройств. Постмаркет.

Вычислительный эксперимент и обработка данных

* Мушер С.Л. Вычислительный эксперимент и обработка данных. Методические указания. НГУ, 1991, 56 с.
* Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. М.: Наука, 1987, 600 с.
* Калиткин Н.Н. Численные методы. М.: Наука, 1978, 512 с.
* Годунов С.К., Рябенький В.С. Разностные схемы. М.: Наука, 1973, 400 с.
* Яненко Н.Н. Метод дробных шагов решения многомерных задач математической физики. Новосибирск: Наука, 1967, 197 с.
* Самарский А.А., Николаев Е.С. Методы решения сеточных уравнений. М.: Наука, 1978, 592 с.
* Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. М.: Мир, 1980, 280 с.
* Самарский А.А. Введение в численные методы. М.: Наука, 1987, 288 с.
* Березин Ю.А., Вшивков В.А. Метод частиц в динамике разреженной плазмы. Новосибирск. Наука, 1980.
Посмотреть программу можно в прикрепленном файле