Основы операционных систем

Бакалавриат 2023/2024

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Курс по выбору (Программная инженерия)

Направление: 09.03.04. Программная инженерия

Кто читает: Базовая кафедра «Системное программирование» Института системного программирования им. В.П. Иванникова РАН (ИСП РАН)

Где читается: Факультет компьютерных наук

Когда читается: 2-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Карнов Алексей Александрович, Карпов Владимир Ефимович

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 72

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

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

Содержание учебной дисциплины

Введение в дисциплину
Архитектурные особенности построения операционных систем
Процессы в операционной системе
Кооперация процессов и основные аспекты ее логической организации
Алгоритмы синхронизации
Механизмы синхронизации
Планирование процессов
Планирование процессов 2.
Простые схемы управления памятью
Более сложные схемы управления памятью
Виртуальная память
Файлы и файловые системы
Файлы и файловые системы.
Система управления вводом-выводом
Сети и сетевые операционные системы

Элементы контроля

Работа на практических занятиях и выполнение домашних заданий (Опракт)
Оценка Опракт выставляется преподавателем по итогам работы на практических занятиях и выполнения домашних заданий. Каждая практическая задача при полном правильном и своевременном решении оценивается в определенное количество баллов, как правило, от 5 до 25. Баллы за полностью правильное решение определяются преподавателем и утверждаются лектором. Процент суммарно набранных баллов за все решенные задачи 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
Письменная контрольная по теории (Отеор1)
Письменная контрольная длительностью 2 академических часа состоит из 4-6 контрольных вопросов по теории с различными баллами от 2 до 12 за полностью правильный ответ для каждого вопроса, в зависимости от сложности. Перечень контрольных вопросов для контрольной работы и баллы за полностью правильный ответ утверждаются лектором. За каждый контрольный вопрос из контрольной работы 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 за письменную контрольную Отеор1 по вышеприведенной таблице.
Письменный экзамен по теории (Отеор2)
Письменный экзамен длительностью 2 академических часа состоит из 4-8 контрольных вопросов по теории с различными баллами от 2 до 12 за полностью правильный ответ для каждого вопроса, в зависимости от сложности. Перечень контрольных вопросов для письменного экзамена и баллы за полностью правильный ответ утверждаются лектором. За каждый контрольный вопрос из 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 за письменный экзамен Отеор2 по вышеприведенной таблице.

Промежуточная аттестация

2023/2024 учебный год 2 модуль
Окончательная оценка Орез строится как среднее гармоническое между оценками по теории и практике Орез = 2*Опракт*Отеор/(Опракт+Отеор). Оценка Опракт выставляется преподавателем по итогам работы на практических занятиях и решения домашних заданий. Оценка Отеор выставляется лектором по итогам проверок письменной контрольной работы по теоретическим материалам 1 модуля (Отеор1) и письменной экзаменационной работы (Отеор2) как среднее арифметическое Отеор = 0.5* (Отеор1+Отеор2). Оценки Орез, Опракт, Отеор, Отеор1, Отеор2 являются целыми десятибалльными.

Программа дисциплины