МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Методы компьютерного моделирования

рабочая программа дисциплины
Закреплена за кафедройКафедра информационной безопасности
Направление подготовки10.03.01. Информационная безопасность
ПрофильБезопасность автоматизированных систем (в сфере профессиональной деятельности)
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость5 ЗЕТ
Учебный план10_03_01_ИБ-4-2019
Часов по учебному плану 180
в том числе:
аудиторные занятия 90
самостоятельная работа 63
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 7

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 4 (7) Итого
Недель 19
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 36 36 36 36
Лабораторные 54 54 54 54
Сам. работа 63 63 63 63
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 180 180 180 180

Программу составил(и):
к.ф.-м.н., доцент, Рудер Д.Д.

Рецензент(ы):
д.ф.-м.н., профессор , Поляков В.В.

Рабочая программа дисциплины
Методы компьютерного моделирования

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 10.03.01 ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ (уровень бакалавриата) (приказ Минобрнауки России от 01.12.2016г. №1515)

составлена на основании учебного плана:
10.03.01 Информационная безопасность
утвержденного учёным советом вуза от 25.06.2019 протокол № 9.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра информационной безопасности

Протокол от 05.06.2019 г. № 10-2018/19
Срок действия программы: 2019-2020 уч. г.

Заведующий кафедрой
д.ф.-м.н., профессор Поляков В.В.


Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2019-2020 учебном году на заседании кафедры

Кафедра информационной безопасности

Протокол от 05.06.2019 г. № 10-2018/19
Заведующий кафедрой д.ф.-м.н., профессор Поляков В.В.


1. Цели освоения дисциплины

1.1.Целью изучения дисциплины является изучение основных понятий, приемов и методов имитационного математического моделирования информационных систем.
Основными задачами изучения дисциплины «Методы компьютерного моделирования» являются:
1. Изучение методов построения и анализа моделей систем, методов планирования машинных экспериментов
2. Формирование навыков проведения исследований моделей

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В.02.ДВ.04

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-2 способностью применять программные средства системного, прикладного и специального назначения, инструментальные средства, языки и системы программирования для решения профессиональных задач
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.- математический аппарат для решения профессиональных задач
- инструментальные средства, языки и системы программирования для решения профессиональных задач
3.2.Уметь:
3.2.1.применять соответствующий математический аппарат для решения профессиональных задач
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.способностью применять соответствующий математический аппарат для решения профессиональных задач способностью применять программные средства системного, прикладного и специального назначения, инструментальные средства, языки и системы программирования для решения профессиональных задач

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Понятие модели
1.1. Понятие модели. Цели моделирования. Признаки классификация моделей. Классификация моделей. Этапы компьютерного моделирования Лекции 7 8 ПК-2 Л1.1, Л2.1
1.2. Понятие модели. Цели моделирования. Признаки классификация моделей. Классификация моделей. Этапы компьютерного моделирования Сам. работа 7 8 ПК-2 Л1.1, Л2.1
1.3. Обработка результатов измерений методом наименьших квадратов Лабораторные 7 8 ПК-2 Л1.1, Л2.1
Раздел 2. Математические модели динамических систем
2.1. Математические модели динамических систем. Численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений методом Эйлера Лекции 7 8 ПК-2 Л1.1, Л2.1
2.2. Математические модели динамических систем. Численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений методом Эйлера Сам. работа 7 12 ПК-2 Л1.1, Л2.1
2.3. Моделирование движения тела под углом к горизонту с учетом силы сопротивления на Excel Лабораторные 7 4 ПК-2 Л1.1, Л2.1
2.4. Моделирование движения тела под углом к горизонту с учетом силы сопротивления на Anylogic Лабораторные 7 4 ПК-2 Л1.1, Л2.1
2.5. Моделирование линейных и нелинейных колебаний математического маятника Лабораторные 7 4 ПК-2 Л1.1, Л2.1
2.6. Моделирование механического движения тела в поле гравитации Земли Лабораторные 7 6 ПК-2 Л1.1, Л2.1
2.7. Компьютерное моделирование затухающих электрических колебаний в LCR контуре Лабораторные 7 4 ПК-2 Л1.1, Л2.1
2.8. Компьютерное моделирование процесса заряда и разряда конденсатора в RC контуре Лабораторные 7 6 ПК-2 Л1.1, Л2.1
2.9. Моделирование фильтров высоких и низких частот Лабораторные 7 4 ПК-2 Л1.1, Л2.1
2.10. Моделирование вынужденных электрических колебаний в цепи LCR Лабораторные 7 6 ПК-2 Л1.1, Л2.1
Раздел 3. Математические модели стохастических систем
3.1. Случайные величины. Законы распределений. Числовые характеристики случайных величин. Примеры законов распределений непрерывных случайных величин (равномерный, нормальный, экспоненциальный). Примеры законов распределений дискретных случайных величин (распределение Бернулли, распределение Пуассона). Лекции 7 8 ПК-2 Л1.1, Л2.1
3.2. Случайные величины. Законы распределений. Числовые характеристики случайных величин. Примеры законов распределений непрерывных случайных величин (равномерный, нормальный, экспоненциальный). Примеры законов распределений дискретных случайных величин (распределение Бернулли, распределение Пуассона). Сам. работа 7 12 ПК-2 Л1.1, Л2.1
3.3. Методы генерации нормализованных случайных чисел (физические, табличные, алгоритмические). Алгоритмические методы получения нормализованных случайных чисел (серединных квадратов, серединных произведений, перемешивания, конгруэнтные) Лекции 7 4 ПК-2 Л1.1, Л2.1
3.4. Методы генерации нормализованных случайных чисел (физические, табличные, алгоритмические). Алгоритмические методы получения нормализованных случайных чисел (серединных квадратов, серединных произведений, перемешивания, конгруэнтные) Сам. работа 7 10 ПК-2 Л1.1, Л2.1
3.5. Критерии проверки качества генераторов нормализованных случайных чисел Лекции 7 4 ПК-2 Л1.1, Л2.1
3.6. Критерии проверки качества генераторов нормализованных случайных чисел Сам. работа 7 10 ПК-2 Л1.1, Л2.1
3.7. Алгоритмы получения непрерывных случайных величин с заданным законом распределения Лекции 7 4 ПК-2 Л1.1, Л2.1
3.8. Алгоритмы получения непрерывных случайных величин с заданным законом распределения Сам. работа 7 11 ПК-2 Л1.1, Л2.1
3.9. Законы распределение вероятностей Лабораторные 7 8 Л1.1, Л2.1
Раздел 4. Экзамен
4.1. Экзамен Экзамен 7 27 ПК-2 Л1.1, Л2.1

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
Подробное описание в прикрепленном файле Приложения
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
Подробное описание в прикрепленном файле Приложения
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации
Подробное описание в прикрепленном файле Приложения

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Советов Б. Я., Яковлев С. А. Моделирование систем: Учебник для академического бакалавриата М.:Издательство Юрайт, 2018 biblio-online.ru
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Советов Б. Я., Яковлев С. А. Моделирование систем. Практикум: Учебное пособие для бакалавров М.:Издательство Юрайт, 2018 biblio-online.ru
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека.
Э2 www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека.
Э3 www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека.
Э4 www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека.
Э5 www.microinform.ru/ Учебный центр компьютерных технологий «Микроинформ».
Э6 www.tests.specialist.ru/ Центр компьютерного обучения МГТУ им. Н.Э.Баумана.
Э7 www.intuit.ru/ Образовательный сайт
Э8 www.window.edu.ru/ Библиотека учебной и методической литературы
Э9 www.osp.ru/ Журнал «Открытые системы»
Э10 www.ihtika.lib.ru/ Библиотека учебной и методической литературы
Э11 Курс на Moodle «Методы компьютерного моделирования" portal.edu.asu.ru
6.3. Перечень программного обеспечения
Microsoft Office
Microsoft Windows
7-Zip
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
Профессиональные базы данных:
1. Электронная база данных «Scopus» (http://www.scopus.com);
2. Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета (http://elibrary.asu.ru/);
3. Научная электронная библиотека elibrary (http://elibrary.ru)

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска, мультимедийное оборудование стационарное или переносное)
001вК склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032
410К лаборатория в области электротехники, электроники и схемотех-ники, лаборатория физических методов защиты информации - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 12 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска меловая 1 шт.; компьютеры Парус 945 MSI PDualCore E2140/512Mb+1024/HDD80Gb/DVD-ROM/LCD17" LG/KM – 11 шт.; учебно-лабораторные стенды – 5 шт.; Контрольно-измерительная аппаратура для измерения частотных свойств, форм и временных характеристик сигналов: осциллограф цифровой АСК-2062 – 5 шт.; Средства для измерения параметров электрических цепей: мультиметр АРРА 205 – 5 шт; Вольтметр 01202-50; Вольт-метр селективный В6-9. Средства гене-рирования сигналов: генератор GFG-8219 A Good Will Instrument Co, Ltd – 5 шт.; Генератор Г5-75; Генератор Г3-112; Генератор Г3-56; Вспомогательное оборудование: Источник питания АТН-1237; Стабилизатор 1202; Стабилизатор 3222 – 3 шт.; Компаратор напряжений Р3009; Усилитель мощности LV-103; Усилитель РУ4-29 – 2 шт.; Акустический комплект 01024; Микрофон МК-202 – 2 шт.; Капсуль МК-301 – 2 шт.
419К лаборатория информационных технологий - компьютерный класс - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации; Учебная мебель на 17 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска маркерная - 1 шт.; компьютеры: NAIO Corp Z520, НЭТА - 4 in - 13 ед.
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ
414К лаборатория сетей и систем передачи информации, лаборатория программно-аппаратных средств обеспечения информационной безопасности, лаборатория в области технологий обеспечения информационной безопасности и защищенных информационных систем - учебная аудитория для проведения занятий семи-нарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консуль-таций, текущего контроля и промежуточной аттеста-ции Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; Рабочие места на базе вычислительной техники / средства вычислительной техники: компьютеры: марка КламаС модель Компь-ютер КламаС Офис 3,1 ГГц/DDR3 4Гб/500 ГБ/DVD RW/КМ/Acer 23'' TFT TN - 16 единиц; Стенды сетей передачи информации с коммутацией пакетов и коммутацией каналов, структурирован-ной кабельной системой / сетевое обру-дование: маршрутизатор уровня малого офиса/филиала Cisco 2911R – 2 единицы; управляемый коммутатор Ethernet 2 уровня D-Link DES-3200-28/C1 – 7 единиц; управляемый коммутатор Ethernet 2 уровня Cisco Catalyst 2950; маршрутизатор уровня малого офиса/филиала Cisco 2911/K9 c модулем интерфейсов E1 (VWIC3-2MFT-T1/E1) – 2 единицы; межсетевые экраны D-Link DSA-3110 – 2 единицы; межсетевые экраны D-Link DSR-500 – 2 единицы; абонентские устройства D-Link DIR-300 – 3 единицы; беспроводная IP-камера D-Link DCS-2130 – 3 единицы; IP-телефон D-Link DPH-150S – 2 единицы. Аппаратно-программный комплекс обнаружения компьютерных атак "Аргус"v.1.5; Аппаратно-программный комплекс шифрования АПКШ «Континент» Версия 3.6 криптографический шлюз IPC-100. Стойки с телекоммуникационным обо-рудованием, системой питания и венти-ляции - 3 единицы; беспроводная IP-камера D-Link DCS-2130 – 3 единицы; IP-телефон D-Link DPH-150S – 2 едини-цы; межсетевые экраны D-Link DSA-3110 – 2 единицы; межсетевые экраны D-Link DSR-500 – 2 единицы; абонент-ские устройства D-Link DIR-300 – 3 еди-ницы. Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя. Комплекс проекционного оборудования для преподавателя - презентационная LCD-панель Samsung 50" UE50F5000AK; проектор мультимедиа "BenQ MP626 DLP".

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Рекомендации по подготовке к лекционным занятиям
- перед очередной лекцией необходимо просмотреть по конспекту материал предыдущей лекции.
- бегло ознакомиться с содержанием очередной лекции по основным источникам литературы в соответствии с рабочей программой дисциплины;
- обратить особое внимание на сущность и графическое сопровождение основных рассматриваемых теоретических положений.
Рекомендации по подготовке к лабораторным работам
- руководствоваться графиком лабораторных работ РПД;
- накануне перед очередной работой необходимо по конспекту или в методических указаниях к работе просмотреть теоретический материал работы;
- на лабораторном занятии, выполнив разработку алгоритма и реализовав задание на языке высокого уровня, необходимо проанализировать окончательные результаты и убедится в их достоверности;
- обратить внимание на оформление отчета, в котором должны присутствовать: цель работы, описание алгоритма, журнал опытных данных, реализация в опыте, цели работы, необходимые графические зависимости (при их наличии) и их анализ, результаты работы и выводы;
- при подготовке к отчету руководствоваться вопросами, приведенными в методических указаниях к данной работе, тренажерами программ на ЭВМ по отчету работ и компьютерным учебником.
Рекомендации по подготовке к самостоятельной работе
- руководствоваться графиком самостоятельной работы;
- выполнять все плановые задания, выдаваемые преподавателем для самостоятельного выполнения, и разбирать на семинарах и консультациях неясные вопросы;
- подготовку к экзамену необходимо проводить по экзаменационным теоретическим вопросам
- при подготовке к экзамену параллельно прорабатываете соответствующие теоретические и практические разделы курса, все неясные моменты фиксируйте и выносите на плановую консультацию.