Операционные системы

Бакалавриат 2021/2022

Статус: Курс обязательный (Прикладная математика)

Направление: 01.03.04. Прикладная математика

Кто читает: Департамент прикладной математики

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

Когда читается: 3-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: с онлайн-курсом

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Внуков Андрей Анатольевич, Истратов Анатолий Юрьевич

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 56

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Основу курса составляет систематическое изложение теоретических и практических вопросов построения современных операционных систем, концепций и алгоритмов управления локальными и распределенными ресурсами. Изучаются варианты реализации многозадачной и многонитевой обработки (multithreading), организация виртуальной памяти, средства синхронизации, удаленные вызовы процедур (RPC), транзакции, механизмы репликации, средства файловой системы, логическая и физическая реализация файловых систем и систем управления вводом-выводом, подходы к обеспечению безопасности. Обсуждаются современные технологии проектирования ОС: 2 микроядра, модель клиент-сервер, множественные прикладные среды, объектноориентированный подход, технология распределенных вычислительных сред (DCE). Особое внимание уделено сетевым возможностям ОС – использованию стандартных протоколов и интерфейсов, возможностям их мультиплексирования. В рамках курса лекций студенты познакомятся с методологически переработанным материалом, позволяющим эффективно использовать возможности ОС при проектировании самостоятельных прикладных приложений. Студенты не только получат представление о состоянии и возможностях современных ОС, но и приобретут навыки разработки системных приложений. Изложение принципов организации ОС сопровождается примерами их реализации в конкретных системах: UNIX-подобных, NetWare, Windows 2000 и выше. Особое внимание уделяется UNIX – подобным ОС. Приводится краткое введение в основы ОС UNIX (включая базовые понятия процессов/потоков, команд, файлов и т.д.), рассматриваются принципы архитектурной организации системы, основы мобильного программирования и принципы открытых систем, базисный механизм межпроцессных взаимодействий в централизованных и распределенных системах, основные подходы к организации интерактивного взаимодействия с пользователем, вопросы стандартизации. Приводится информация о современном состоянии некоторых коммерческих и свободно распространяемых версий ОС UNIX. Обсуждаются вопросы взаимодействия различных ОС в рамках одной сети. Изучаются различные подходы к администрированию ОС в больших сетях: доменный подход и подход, основанный на службе каталогов. С использованием онлайн-курса https://www.intuit.ru/studies/courses/1088/322/info

Цель освоения дисциплины

Обучить студентов принципам организации современных вычислительных систем

Планируемые результаты обучения

Знание основных подходов проектирования и организации современных ОС
Получение представления о возможностях и сферах применения современных операционных систем
Умение осуществлять взаимодействие между процессами и обрабатывать прерывания
Умение программировать на командном языке

Содержание учебной дисциплины

Понятие ОС. Аппаратные и программные средства
Системное окружение
Ядро ОС. Схемы прерываний
Управление процессами
Управление памятью. Концепция виртуальной памяти
Файловая система. Средства файловой системы. Топология файловой системы
Система управления вводом-выводом. Структурные аппаратные и программные особенности
Организация локальных сетей ЭВМ. Основные аппаратные и программные компоненты. Топология ЛВС
Операционная система UNIX. Основные характеристики
Ядро и процессы. Структура процесса ОС UNIX
Межпроцессные взаимодействия. Управление процессами. Системные вызовы и API
Файловая система ОС UNIX
Система управления вводом-выводом (СУВВ) ОС UNIX
Обработка прерываний в ОС UNIX. Системный вызов «сигнал»
Функционирование ОС UNIX
Интерпретатор команд SHELL. Программирование на командном языке
Поддержка в ОС UNIX сетевого обмена
Примеры реализаций ОС UNIX. SOLARIS, UNIX HP, FREE BSD, LINUX
Взаимодействие с пользователями в рамках системы UNIX

Элементы контроля

Лабораторная работа 1
Обмен информацией между параллельными процессами в ОС UNIX.
Лабораторная работа 2
Организация защиты файлов в файловой системе UNIX
Лабораторная работа 3
Обработка прерываний в ОС UNIX
Лабораторная работа 4
Программирование на командном языке.
Домашняя работа 1
Домашняя работа 2
Промежуточная аттестация
Знания и навыки, приобретенные в ходе выполнения домашних заданий, оцениваются преподавателем в виде устного экзамена по 10-ти бальной шкале
Итоговая аттестация
Аудиторная работа
контрольно-измерительные материалы
контрольно-измерительные материалы
Лабораторная работа 1
Обмен информацией между параллельными процессами в ОС UNIX.
Лабораторная работа 2
Организация защиты файлов в файловой системе UNIX
Лабораторная работа 3
Обработка прерываний в ОС UNIX
Лабораторная работа 4
Программирование на командном языке.
Домашняя работа 1
Домашняя работа 2
Промежуточная аттестация
Знания и навыки, приобретенные в ходе выполнения домашних заданий, оцениваются преподавателем в виде устного экзамена по 10-ти бальной шкале
Итоговая аттестация
Аудиторная работа
контрольно-измерительные материалы
контрольно-измерительные материалы

Промежуточная аттестация

2021/2022 учебный год 1 модуль
0.5 * Лабораторная работа 1 + 0.5 * Лабораторная работа 2
2021/2022 учебный год 2 модуль
0.05 * Лабораторная работа 3 + 0.05 * Лабораторная работа 2 + 0.05 * Лабораторная работа 4 + 0.1 * Домашняя работа 2 + 0.05 * Лабораторная работа 1 + 0.1 * Домашняя работа 1 + 0.1 * Итоговая аттестация

Программа дисциплины