1. Цели освоения дисциплины

Цель дисциплины "Языки программирования" — изучение основных

принципов построения языков программирования и программирования на

языках высокого уровня. Содержание курса включает основные сведения о

характеристиках и свойствах языков программирования высокого уровня,

принципы построения языков и технологии программирования, средства

описания данных; средства описания действий; абстрактные типы данных:

инкапсуляция, спецификация, реализация, параметризация, классы и объек-

ты; обработка файлов; обработка исключительных ситуаций; параллельная

обработка; макропроцессоры и макрогенераторы; современные интегриро-

ванные среды разработки программ; графический интерфейс пользователя;

отладчики; генераторы кода/приложений; библиотеки программ и классов;

стандарты языков программирования.

2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры

Данная учебная дисциплина относится к базовой части Блока 1 «Дис-

циплины (Модули)» ООП и направлена на формирование у обучающихся

общепрофессиональных и профессиональных компетенций.

Курс «Языки программирования» содержательно и методологически

взаимосвязан с другими курсами, такими как «Информатика», «Математиче-

ская логика и теория алгоритмов».

Программа курса ориентирована на возможность расширения и углуб-

ления знаний, умений и навыков специалиста для успешной профессиональ-

ной деятельности.

Знания, умения и готовности, полученные студентом в результате

освоения курса необходимы для освоения дисциплин «Программные сред-

ства решения математических задач», «Методы программирования», «Опе-

рационные системы», «Системы управления базами данных».

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освое-

ния дисциплины «Языки программирования»

В результате освоения дисциплины студент должен обладать следую-

щими общепрофессиональными и профессиональными компетенциями:

способностью использовать языки и системы программирования,

инструментальные средства для решения профессиональных, иссле-

довательских и прикладных задач (ОПК-8);

способностью осуществлять подбор, изучение и обобщение

научно-технической информации, методических материалов отече-

ственного и зарубежного опыта по проблемам компьютерной без-

опасности, а также нормативных правовых актов в сфере професси-

ональной деятельности (ПК-1).

В рамках указанных компетенций обучающийся должен:

Код

компетенции

Планируемые результаты обучения

ОПК-8, ПК-1 Знать

- базовые структуры данных;

- общие принципы построения и использования современ-

ных языков программирования высокого уровня;

- язык высокого уровня (объектно-ориентированное про-

граммирование);

- язык ассемблера персонального компьютера;

- особенности взаимодействия языков высокого и низкого

уровня, организации работы с памятью в скриптовых язы-

ках;

-

Уметь

- работать с интегрированными средами разработки про-

граммного обеспечения;

- разрабатывать системное и прикладное программное обес-

печение c использованием языков программирования вы-

сокого уровня;

- разрабатывать системное и прикладное программное обес-

печение для многозадачных, многопользовательских и

многопроцессорных сред, а также для сред с интерфейсом,

управляемым сообщениями.

-

Владеть

- навыками разработки, документирования, тестирования и

отладки программ;

- навыками системного программирования;

- навыками использования инструментальных средств от-

ладки и дизассемблирования программного кода;

4. Структура и содержание дисциплины «Языки программирова-

ния»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 12 зачетных единицы, 432

часа. №

п/п

Раздел дисциплины Се-

местр

Неде-

ля се-

местра

Виды учебной рабо-

ты, включая само-

стоятельную работу

студентов и трудо-

емкость (в часах)

Формы текущего

контроля успева-

емости (по неде-

лям семестра)

Формы проме-

Все

го ч

асо

в

Лек

ци

и

Лабор

атор

ны

е (П

ра

кти

че-

ски

е)за

ня

ти

я

Сам

ост

оя

тел

ьн

ая

работа

жуточной атте-

стации (по се-

местрам)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 Общие принципы

построения и ис-

пользования язы-

ков программиро-

вания.

2 1-2 13 4 8 1 Опрос

2 Средства описания

данных. Типизация

языка. Простые

типы данных.

Структурные типы

данных. Динами-

ческие

структуры данных.

2 3-4 13 4 8 1 Опрос

3 Элементы языков

программирова-

ния. Операторы

управления. Блоки.

Программы. Мо-

дули.

2 5-6 13 4 8 1 Опрос

4 Файлы. Файловый

ввод/вывод. Обра-

ботка файлов.

2 7-8 13 4 8 1 Контрольная ра-

бота

5 Отладчики. Гене-

раторы ко-

да/приложений.

2 9-10 14 4 8 2 Опрос

6 Общая характери-

стика языков ас-

семблера.

2 11-12 14 4 8 2 Опрос

7 Библиотеки про-

грамм и классов.

Принципы созда-

ния, правила ис-

пользования при

собственной раз-

работке.

2 13-14 14 4 8 2 Опрос

8 Стандарты языков 2 15-16 14 4 8 2 Опрос

программирова-

ния. Различия в

стандартах языков

программирова-

ния. 9 Промежуточная аттестация Экзамен

10 ИТОГО (2 семестр) 144 32 64 12 36

11 История создания

языка программи-

рования Java. От-

личия от других

высокоуровневых

языков програм-

мирования.

3 1-2 14 4 6 4 Опрос

12 Современные ин-

тегрированные

среды разработки

программ; графи-

ческий

интерфейс пользо-

вателя. Основные

характеристики

интегрированных

средств разработ-

ки. Их преимуще-

ства и недостатки.

3 3-4 14 4 6 4 Опрос

13 Абстрактные типы

данных. ООП. Ин-

капсуляция.

3 5-6 14 4 6 4 Опрос

14 Абстрактные типы

данных. ООП.

Наследование.

3 7-8 14 4 6 4 Опрос

15 Абстрактные типы

данных. ООП. По-

лиморфизм.

3 9-10 14 4 6 4 Контрольная ра-

бота

16 Обработка исклю-

чительных ситуа-

ций.

3 11-12 14 4 6 4 Опрос

17 Конструкторы 3 13-14 14 4 6 4 Опрос

18 Иерархия классов.

Класс Object.

3 15-16 14 4 6 4 Опрос

19 Коллекции объек-

тов

3 17-18 14 4 6 4 Опрос

20 Промежуточная аттестация Экзамен

21 ИТОГО (3 семестр) 171 36 54 36 45

22 Основы парал-

лельного програм-

мирования

4 1-2 14 4 6 4 Опрос

23 Проблемы возни-

кающие при рас-

параллеливании

программ

4 3-4 14 4 6 4 Опрос

24 Работа с процесса-

ми, потоками

4 5-6 14 4 6 4 Опрос

25 Исполнители 4 7-8 15 4 6 5 Опрос

26 Работа с разделяе-

мой памятью

4 9-10 15 4 6 5 Опрос

27 Синхронизация

параллельных

процессов

4 11-12 15 4 6 5 Контрольная ра-

бота

28 Модельные задачи.

Обедающие фило-

софы.

4 13-14 15 4 6 5 Опрос

29 Модельные задачи.

Читатели и писа-

тели.

4 15-16 15 4 6 5 Опрос

30 Промежуточная аттестация Зачет

31 ИТОГО (4 семестр) 117 32 48 37

Общие принципы построения и использования языков программирования.

Классификация языков программирования. Императивные (процедурные)

языки программирования. Декларативные языки программирования. Функ-

циональные языки программирования. Логические языки программирования.

Объектно-ориентированные языки программирования. Языки сценариев.

Языки параллельных вычислений. Подходы к программированию: структур-

ный, модульный; функциональный; логический; объектно-ориентированный;

смешанный; компонентно-ориентированный (.NET); чисто объектный. Пути

развития и классификация языков программирования. Основные понятия

языков программирования.

Средства описания данных. Типизация языка. Простые типы данных.

Структурные типы данных. Динамические структуры данных.

Структура языка программирования. Базисные средства: скалярные (простые

типы, операции), структурные (структуры и конструкции). Средства разви-

тия: поддержка библиотек, типы данных, абстрактные типы данных, модули,

классы. Средства защиты: абстрактные типы данных, инкапсуляция. Про-

стые типы данных и их виды: арифметические типы, логические типы, сим-

вольные типы. Структурные типы данных и их виды: массив, запись (объ-

единение), множество, файл, строка. Динамические структуры данных и их

виды: связанные списки, стеки, очереди, деревья, деки, кольца. Односвязные

списки и их элементы (узлы). Формирование списка из одного, двух, трех и

более элементов. Вывод списка на экран. Операции над списками: поиск

элемента в списке, удаление элемента из списка, внесение элемента в список.

Элементы языков программирования. Операторы управления. Блоки. Про-

граммы. Модули.

Операторы: оператор присваивания, управляющий оператор, специальные

операторы. Операторы управления: операторы ветвления (ветвления, дис-

кретные, многовариантные), циклы, переходы, блок. Составной оператор или

блок.

Файлы. Файловый ввод/вывод. Обработка файлов.

Ввод и вывод. Связь между оперативной памятью компьютера и информаци-

ей на внешнем устройстве. Имя файла, указатель файла, обработка файла.

Директивы форматного ввода-вывода. Обработка файлов: средства обработ-

ки файлов. Динамическая строка. Тип данных String. Файлы прямого досту-

па. Файлы последовательного доступа. Потоковые файлы. Типы доступа. От-

крытие и закрытие файла. Запись в файл, чтение из файла.

Отладчики. Генераторы кода/приложений.

Режимы отладки, использование контрольных точек. Отладка программ без

использования средств отладки. Основное назначение генераторов кода и

приложений. Отладка программы: встроенный отладчик, окно наблюдений,

точки останова.

Общая характеристика языков ассемблера.

Понятие низкоуровневого программирования, программирование в машин-

ных кодах, мнемокоды, ассемблеры. Общая характеристика языка ассембле-

ра: назначение, принципы построения и использования, особенности про-

граммирования.

Библиотеки программ и классов. Принципы создания, правила использования

при собственной разработке.

Библиотека программ языка программирования. Стандартные библиотеки.

Встроенные функции стандартных библиотек. Связь программы с библиоте-

ками через компилятор. Библиотека классов, библиотека шаблонов. Назначе-

ние и свойства библиотеки. Стандартизация ISO.

Стандарты языков программирования. Различия в стандартах языков про-

граммирования.

Библиотека программ языка программирования. Стандартные библиотеки.

Встроенные функции стандартных библиотек. Связь программы с библиоте-

ками через компилятор. Библиотека классов, библиотека шаблонов. Назначе-

ние и свойства библиотеки. Стандартизация ISO.

История создания языка программирования Java. Отличия от других высо-

коуровневых языков программирования.

История создания языка программирования Java.

Современные интегрированные среды разработки программ; графический

интерфейс пользователя. Основные характеристики интегрированных

средств разработки. Их преимущества и недостатки.

Понятие среды программирования. Интегрированная среда языка програм-

мирования. Команды меню оболочки. Установка режимов работы в среде.

Графический интерфейс пользователя. Отладчик.

Абстрактные типы данных. ООП. Инкапсуляция.

Спецификация, реализация, параметризация, разновидности классов, классы

и объекты в ООП. Сообщения, экземпляры и инициализация, синтаксис пе-

ресылки сообщений, способы создания и инициализации. Абстрактные типы

данных (АТД) и методология объектно-ориентированного программирова-

ния. Абстрактные типы данных: инкапсуляция, классы и объекты, парамет-

ризация, спецификация, реализация.

Абстрактные типы данных. ООП. Наследование.

Интуитивное описание наследования, подкласс, подтип, принцип подстанов-

ки, формы наследования, преимущества наследования. Повторное использо-

вание кода. Наследование и принцип подстановки. Композиция и наследова-

ние.

Абстрактные типы данных. ООП. Полиморфизм.

Полиморфные функции, абстракции низкого и высокого уровней. Разновид-

ности полиморфизма, полиморфные переменные, перегрузка, переопределе-

ние, отложенные методы, чистый полиморфизм спецификация, реализация,

параметризация, классы и объекты.

Обработка исключительных ситуаций.

Исключительные ситуации (exceptions). Простейшие способы обработки ис-

ключений. Обработка исключений при помощи меток. Структурный меха-

низм обработки исключений. Восстановление вычислительного процесса.

Определение семантики средств обработки исключений. Обнаружение оши-

бок и обработка сбоев работы программ. Операторы try, catch, throw как

средство обработки исключительных ситуаций. Пример программы, реали-

зующей один из способов организации обработки исключений.

Конструкторы.

Конструктор по умолчанию. Конструктор с параметрами. Использование

ключевого слова super. Цепочка конструкторов.

Иерархия классов. Класс Object.

Различные виды иерархии классов. Структура класса Object.

Коллекции объектов.

Понятие коллекции. Классы-коллекции. Интерфейсы-коллекции. Интерфейс

Collection. Интерфейс List. Интерфейс Set. Интерфейс Queue. Иерархия клас-

сов-коллекций. Класс Vector. Класс ArrayList. Класс Stack. Класс LinkedList.

Классы-множества. Простые и сложные коллекции. Параметризация коллек-

ций.

Основы параллельного программирования. Проблемы возникающие при рас-

параллеливании программ.

Концепция процесса. Определение потока. Понятие ресурса. Организация

параллельных программ как системы потоков. Взаимодействие и взаимоис-

ключение потоков. Жесткая синхронизация. Взаимная блокировка. Потеря

взаимоисключения. Бесконечное откладывание. Семафоры. Мониторы. Син-

хронизация потоков.

Работа с процессами, потоками

Основные понятия. Создание процессов и потоков. Процессы. Состояние.

Планировщик. Взаимное исключение.

Исполнители

Создание и запуск исполнителя. Типы исполнителей. Возврат значений из

задач. Интерфейс Callable.

Работа с разделяемой памятью

Основные понятия. Задача взаимного исключения. Задача «поставщики – по-

требители».

Синхронизация параллельных процессов

Средства синхронизации параллельных процессов. Матрица следования. Ме-

ханизм семафоров. Передача сообщений, "почтовый ящик". Механизм за-

крытия адресов. Механизм активного ожидания.

Модельные задачи. Обедающие философы.

Постановка задачи. Существующие проблемы при решении – проблема ре-

сурсного голодания, взаимное исключение. Решения задачи (официант,

иерархия ресурсов, на основе монитора).

Модельные задачи. Читатели и писатели.

Первая задача о читателях-писателях (приоритет читателя). Вторая задача о

читателях-писателях (приоритет писателя). Третья задача о читателях-

писателях (честное распределение ресурсов).

План практических занятий

Практические занятия во втором семестре.

№

занятия

Тема Задания для практических

занятий

1 2 3

1 Общие принципы построения и использования

языков программирования.

1

2 Средства описания данных. Типизация языка.

Простые типы данных.

Структурные типы данных. Динамические

структуры данных.

2

3 Элементы языков программирования. Опера-

торы управления. Блоки. Программы. Модули.

3

4 Файлы. Файловый ввод/вывод. Обработка

файлов.

4

5 Отладчики. Генераторы кода/приложений. 5

6 Общая характеристика языков ассемблера. 6

7 Библиотеки программ и классов.

Принципы создания, правила использования

при собственной разработке.

7

8 Стандарты языков программирования. Разли-

чия в стандартах языков программирования.

8

Практические занятия в третьем семестре.

№

занятия

Тема Задания для практических

занятий

1 2 3

1 История создания языка программирования

Java. Отличия от других высокоуровневых

языков программирования.

9

2 Современные интегрированные среды

разработки программ; графический интерфейс пользователя. Основные характери-

стики интегрированных средств разработки.

Их преимущества и недостатки.

10

3 Абстрактные типы данных. ООП. Инкапсуля-

ция.

11

4 Абстрактные типы данных. ООП. Наследова-

ние.

12

5 Абстрактные типы данных. ООП. Полимор-

физм.

13

6 Обработка исключительных ситуаций. 14

7 Конструкторы 15

8 Иерархия классов. Класс Object. 16

9 Коллекции объектов 17

Практические занятия в четвертом семестре.

№

занятия

Тема Задания для практических

занятий

1 2 3

1 Основы параллельного программирования 18

2 Проблемы возникающие при распараллелива-

нии программ

19

3 Работа с процессами, потоками 20

4 Исполнители 21

5 Работа с разделяемой памятью 22

6 Синхронизация параллельных процессов 23

7 Модельные задачи. Обедающие философы. 24

8 Модельные задачи. Читатели и писатели. 25

План лабораторных занятий

На лабораторных занятиях студены на практике знакомятся с различ-

ными языками программирования.

Лабораторные занятия во втором семестре.

№

занятия

Тема Задания для лабораторных

занятий

1 2 3

1 Общие принципы построения и использования

языков программирования.

1

2 Средства описания данных. Типизация языка.

Простые типы данных.

Структурные типы данных. Динамические

структуры данных.

2

3 Элементы языков программирования. Опера-

торы управления. Блоки. Программы. Модули.

3

4 Файлы. Файловый ввод/вывод. Обработка

файлов.

4

5 Отладчики. Генераторы кода/приложений. 5

6 Общая характеристика языков ассемблера. 6

7 Библиотеки программ и классов.

Принципы создания, правила использования

при собственной разработке.

7

8 Стандарты языков программирования. Разли-

чия в стандартах языков программирования.

8

Лабораторные занятия в третьем семестре.

№

занятия

Тема Задания для лабораторных

занятий

1 2 3

1 История создания языка программирования

Java. Отличия от других высокоуровневых

языков программирования.

9

2 Современные интегрированные среды

разработки программ; графический интерфейс пользователя. Основные характери-

стики интегрированных средств разработки.

Их преимущества и недостатки.

10

3 Абстрактные типы данных. ООП. Инкапсуля-

ция.

11

4 Абстрактные типы данных. ООП. Наследова-

ние.

12

5 Абстрактные типы данных. ООП. Полимор-

физм.

13

6 Обработка исключительных ситуаций. 14

7 Конструкторы 15

8 Иерархия классов. Класс Object. 16

9 Коллекции объектов 17

Лабораторные занятия в четвертом семестре.

№

занятия

Тема Задания для лабораторных

занятий

1 2 3

1 Основы параллельного программирования 18

2 Проблемы возникающие при распараллелива-

нии программ

19

3 Работа с процессами, потоками 20

4 Исполнители 21

5 Работа с разделяемой памятью 22

6 Синхронизация параллельных процессов 23

7 Модельные задачи. Обедающие философы. 24

8 Модельные задачи. Читатели и писатели. 25

5. Образовательные технологии

Предусматривается широкое использование в учебном процессе актив-

ных и интерактивных форм: организация дискуссий и обсуждений спорных

вопросов, использование метода мозгового штурма, использование мульти-

медийных презентаций.

При обучении лиц с ограниченными возможностями здоровья и инва-

лидов используются подходы, способствующие созданию безбарьерной об-

разовательной среды: технологии дифференциации и индивидуализации обу-

чения, увеличивается время на самостоятельное освоение материала. Исполь-

зуется сочетание разных форм и способов передачи учебной информации:

вербальный, невербальный, с использованием средств визуализации инфор-

мации (презентации) и разных способов отчетности (письменно, устно, с ис-

пользованием электронных дистанционных технологий).

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работысту-

дентов. Оценочные средства для текущего контроляуспеваемости, про-

межуточной аттестации по итогам освоениядисциплины.

В рамках самостоятельной работы студенты более углубленно изучают

материал дисциплины с помощью учебной литературы, указанной в разделе

8.

Фонд оценочных средств дисциплины включает в себя задания для ла-

бораторных и практических занятий, контрольные вопросы, вопросы для

проведения промежуточной аттестации, задания для контрольной работы,

темы курсовых работ.

7. Данные для учета успеваемости студентов в БАРС Таблица максимальных баллов по

видам учебной деятельности.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Семестр Лекции

Лабора-

торные

занятия

Практи-

ческие

занятия

Самосто-

ятельная

работа

Автома-

тизиро-

ванное

тестиро-

вание

Другие

виды

учеб-

ной

дея-

тель-

ности

Проме-

жуточ-

ная атте-

стация

Итого

2 20 10 15 25 0 0 30 100

3 20 10 15 25 0 0 30 100

4 20 10 15 25 0 0 30 100

Примерная программа оценивания учебной деятельности студента

2-й семестр

Лекции

Посещаемость, опрос, активность и др. за один семестр – от 0 до 20

баллов.

Лабораторные занятия

Контроль выполнения лабораторных заданий в течение одного семест-

ра - от 0 до 10 баллов.

Практические занятия

Контроль выполнения практических заданий в течение одного семестра

- от 0 до 15 баллов.

Самостоятельная работа

Контрольная работа (от 0 до 25 баллов).

Автоматизированное тестирование

Не предусмотрено.

Другие виды учебной деятельности

Не предусмотрено.

Промежуточная аттестация

При определении разброса баллов при аттестации преподаватель может

воспользоваться следующим примером ранжирования:

21-30 баллов – ответ на «отлично»

11-20 баллов – ответ на «хорошо»

6-10 баллов – ответ на «удовлетворительно»

0-5 баллов – неудовлетворительный ответ.

Таким образом, максимально возможная сумма баллов за все виды

учебной деятельности студента за семестр по дисциплине «Языки програм-

мирования» составляет 100 баллов.

Пересчет полученной студентом суммы баллов

по дисциплине «Языки программирования» в оценку (экзамен):

меньше 60 баллов «неудовлетворительно»

от 60 до 75 баллов «удовлетворительно»

от 76 до 85 баллов «хорошо»

более 85 баллов «отлично»

Пересчет полученной студентом суммы баллов

по дисциплине «Языки программирования» в оценку (зачет):

меньше 60 баллов «не зачтено»

от 60 до 100 баллов «зачтено»

Курсовые работы у студентов специальности 10.05.01 «Компьютерная

безопасность» в четвёртом семестре закреплены за дисциплиной «Языки

программирования».

Таблица 1 – Таблица максимальных баллов по видам учебной

деятельности 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Се-

мест

р

Лек

ции

Лабора-

торные

занятия

Практи-

ческие

занятия

Самостоя-

тельная

работа

Автоматизи-

рованное те-

стирование

Другие

виды

учебной

дея-

тельно-

сти

Промежу-

точная

аттеста-

ция

Ито

го

4 0 0 0 30 0 30 40 100

Программа оценивания учебной деятельности студента

4 семестр

Лекции

Не предусмотрено.

Лабораторные занятия

Не предусмотрено.

Практические занятия

Не предусмотрено.

Самостоятельная работа

Оценивается сбор, анализ и систематизация теоретической, научно-

практической информации по тематике курсовой работы; обоснованный вы-

бор методов и инструментальных средств для проведения вычислительного

эксперимента; планирование, проведение и анализ результатов вычислитель-

ного эксперимента, грамотность в оформлении – от 0 до 30 баллов.

Автоматизированное тестирование

Не предусмотрено.

Другие виды учебной деятельности

Оценивается планомерная работа над курсовой работой во время се-

местра, регулярные консультации с научным руководителем, своевременное

представление курсовой работы на защиту – от 0 до 15 баллов; участие в

научных мероприятиях по тематике курсовой работы или ином публичном

представлении результатов курсовой работы, в том числе участие в создании

объектов интеллектуальной собственности; публикация результатов исследо-

ваний выполненных в рамках курсовой работы – от 0 до 15 баллов.

Промежуточная аттестация

Включает в себя соблюдение требований к оформлению текста курсо-

вой работы; подготовка презентации выступления для защиты курсовой ра-

боты; грамотность и логичность выступления с результатами работы на за-

щите курсовой работы; исчерпывающие, правильные и уверенные ответы на

вопросы в ходе защиты курсовой работы.

При проведении промежуточной аттестации

результат работы на «отлично» оценивается от 32 до 40 баллов;

результат работы на «хорошо» оценивается от 24 до 31 баллов;

результат работы на «удовлетворительно» оценивается от 16 до 23 бал-

лов;

результат работы на «неудовлетворительно» оценивается от 0 до 15

баллов.

Таким образом, максимально возможная сумма баллов за все виды

учебной деятельности студента за четвёртый семестр по курсовой работе со-

ставляет 100 баллов.

Таблица 2 – Таблица пересчета полученной студентом суммы баллов

по курсовой работе в оценку (зачет) 75 баллов и более «зачтено»

меньше 75 баллов «не зачтено»