Операционные системы

Бакалавриат 2021/2022

Статус: Курс обязательный (Программная инженерия)

Направление: 09.03.04. Программная инженерия

Кто читает: Департамент программной инженерии

Где читается: Факультет компьютерных наук

Когда читается: 2-й курс, 3, 4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Карнов Алексей Александрович, Карпов Владимир Ефимович, Кричанов Михаил Юрьевич, Чиликин Дмитрий Сергеевич

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 60

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

В лекционной части курса рассматриваются фундаментальные принципы построения и особенности проектирования современных операционных систем. Теоретическое изложение не привязано к конкретной операционной системе. Практическая часть курса показывает, как изложенные теоретические положения реализуются в операционной системе Linux.

Цель освоения дисциплины

Освоение студентами знаний в области построения и функционирования современных операционных систем.
Осмысленное применение полученных знаний при изучении других дисциплин

Планируемые результаты обучения

Знать историю эволюции вычислительных систем, основные функции, выполняемые современными операционными системами, принципы их внутреннего построения
Знать концепцию нитей исполнения и их отличие от обычных процессов
Знать концепцию процессов в операционных системах
Знать логические основы взаимодействия процессов
Знать организацию управления виртуальной памятью и использующиеся при этом алгоритмы
Знать организацию управления устройствами ввода-вывода на уровне как технического, так и программного обеспечения, основные функции подсистемы ввода-вывода
Знать основные алгоритмы планирования процессов
Знать основные механизмы синхронизации в операционных системах и способы их применения для решения задач синхронизации
Знать основные принципы построения памяти в вычислительных системах и простейшие механизмы управления памятью
Знать основные проблемы безопасности операционных систем и подходы к их решению
Знать понятия файла, файловой системы, операции над ними и основные принципы управления файловыми системами
Знать принципы сетевого взаимодействия вычислительных систем и построения работы сетевых частей операционных систем
Знать программные алгоритмы организации взаимодействия процессов и предъявляемые к ним требования
Уметь использовать семафоры для синхронизации работы процессов и нитей исполнения
Уметь использовать системные вызовы для работы с файловой системой
Уметь обрабатывать сигналя, приходящие процессам, использовать сигналы для синхронизации работы процессов
Уметь организовывать взаимодействие процессов через потоковые средства связи и очереди сообщений
Уметь организовывать корректное взаимодействие процессов через разделяемую память и нитей исполнения через глобальные переменные
Уметь пользоваться командами командного интерпретатора операционной системы Linux
Уметь порождать новые нити исполнения и правильно завершать их функционирование
Уметь порождать новые процессы, запускать новые программы и правильно завершать их функционирование

Содержание учебной дисциплины

Введение в дисциплину
Процессы в операционной системе
Кооперация процессов
Планирование процессов
Простейшие схемы управления памятью
Виртуальная память
Файлы и файловые системы
Система управления вводом-выводом.
Сети и сетевые операционные системы
Проблемы безопасности операционных систем

Элементы контроля

Работа на семинаре (Опракт)
Контрольная работа (Окр)
Экзамен (Оэкз)
Экзамен письменный, совмещен с письменной контрольной за 3-й модуль. Экзамен проходит с прокторингом через Examus в системе Moodle. Студенты получают задание, решают на бумаге, в конце загружают фотографии/сканы решений. Продолжительность экзамена 1.5 астрономических часа (вместе со временем, необходимым для загрузки решений). Во время экзамена разрешено смотреть в условия задач, использовать любые подготовленные рукописные материалы (конспекты лекций, шпаргалки) и писать на листах бумаги, которые были чистыми до начала экзамена. При решении задач категорически запрещается использовать любые печатные тексты, в том числе распечатки презентаций лекций, ксерокопии, фотографии, сканы, сторонние интернет-ресурсы. Допустимо использование простых калькуляторов. Если у студента случилось не более 2-х обрывов связи общей продолжительностью менее пяти минут, он может продолжить написание экзамена (дополнительное время при этом не предоставляется). Если случился большее количество обрывов связи, или их суммарная продолжительность превысит 5 минут, то считается, что студент пропустил экзамен. В этом случае ему выставляется неявка на экзамен, и он пересдает его как при обычной неявке.

Промежуточная аттестация

2021/2022 учебный год 4 модуль
Оценка Опракт выставляется преподавателем по итогам работы на практических занятиях. Каждая практическая задача при полном правильном и своевременном решении оценивается в определенное количество баллов от 5 до 25. Баллы за полностью правильное решение определяются преподавателями и утверждаются лектором. Процент суммарно набранных баллов за все занятия от максимально возможного количества баллов определяет десятибалльную оценку Опракт за практические знания студента по следующей таблице: отлично (10) - более 88% отлично (9) - от 78% до 88% включительно отлично (8) - от 68% до 78% включительно хорошо (7) - от 58% до 68% включительно хорошо (6) - от 48% до 58% включительно удовлетворительно (5) - от 38% до 48% включительно удовлетворительно (4) - от 28% до 38% включительно неудовлетворительно (3) - от 18% до 28% включительно неудовлетворительно (2) - от 8% до 18% включительно неудовлетворительно (1) - от 0 до 8% включительно неудовлетворительно (0) - нет сданных задач Контрольная работа и письменный экзамен длительностью 2 академических часа состоят из 4-6 контрольных вопросов по теории с различными баллами от 2 до 18 за полностью правильный ответ для каждого вопроса, в зависимости от сложности. Перечень контрольных вопросов для контрольной работы, письменного экзамена и баллы за полностью правильный ответ утверждаются лектором. За каждый контрольный вопрос из контрольной работы и письменного экзамена студент получает от 0 до максимального балла в зависимости от полноты представленного ответа (решения). Критерии проставления баллов утверждаются на заседании учебно-методической комиссии кафедры. Процент суммарно набранных баллов от максимально возможного количества определяет десятибалльные оценки за контрольную работу Окр и за письменный экзамен Оэкз по вышеприведенной таблице. Общая оценка за теоретические знания Отеор выводится как (Окр+Оэкз)/2 - без округления. Окончательная оценка Орез строится как среднее гармоническое между теорией и практикой Орез = 2*Опракт*Отеор/(Опракт+Отеор). При этом, если результирующая оценка лежит в диапазоне от 0 до 4, то округление производится в большую сторону - в пользу студента. Если результирующая оценка лежит в диапазоне от 4 до 10, то округление производится по стандартным математическим правилам - в сторону ближайшего целого.

Программа дисциплины