Операционные системы

Бакалавриат 2023/2024

Статус: Курс по выбору (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: Виденин Сергей Александрович, Легалов Александр Иванович

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

Индивидуальное задание № 1. Применение каналов при обработке строк символов
Разработка программы, осуществляющей взаимодействие между процессами посредством каналов.
Индивидуальное задание №2. Взаимодействие параллельных процессов и их синхронизация
Разработка приложения, осуществляющего взаимодействие и синхронизацию параллельных процессов с использованием семафоров и других базовых синхропримитивов ОС.
Индивидуальное задание №3. Разработка многопоточного приложения с использованием синхропримитивов
Создание многопоточного приложения, осуществляющего корректное взаимодействие потоков посредством использования методов синхронизации, имеющихся в изучаемой ОС.
Индивидуальное задание №4. «Сетевые взаимодействия с применением транспортных протоколов TCP и UDP
Разработка клиент–серверного приложения, в котором сервер (или серверы) и клиенты обеспечивают совместно решение поставленной задачи используя различные сетевые протоколы и методы их применения.
Выполнение домашних заданий
Выполнение домашних заданий, выдаваемых по материалам, рассмотренным в лекционном курсе и на семинарах.
Текущая работа на семинарах
Посещение семинаров и работа на них.
Итоговый экзамен по дисциплине
Допуск к итоговому экзамену определяется в соответствии с регламентом, представленным в формуле оценки.

Промежуточная аттестация

2023/2024 учебный год 4 модуль
0.08 * Выполнение домашних заданий + 0.15 * Индивидуальное задание № 1. Применение каналов при обработке строк символов + 0.15 * Индивидуальное задание №2. Взаимодействие параллельных процессов и их синхронизация + 0.15 * Индивидуальное задание №3. Разработка многопоточного приложения с использованием синхропримитивов + 0.15 * Индивидуальное задание №4. «Сетевые взаимодействия с применением транспортных протоколов TCP и UDP + 0.2 * Итоговый экзамен по дисциплине + 0.12 * Текущая работа на семинарах

Программа дисциплины