Operating Systems

2023/2024

Academic Year

RUS

Instruction in Russian

4

ECTS credits

Delivered at:

School of Applied Mathematics

Course type:

Compulsory course

When:

3 year, 1, 2 module

Instructors

Бабердин Павел Васильевич

Mikhailova, Anastasia

Прытков Роман Сергеевич

Программа дисциплины

Аннотация

Основу курса составляет систематизированное изложение теоретических и практических вопросов построения современных операционных систем, концепций и алгоритмов управления локальными и распределенными ресурсами. Изучаются варианты реализации многозадачной и многоцелевой обработки (multithreading), организация виртуальной памяти, средства синхронизации процессов, 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, объектно-ориентированный подход, технология распределенных вычислительных систем (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: LINUX, NetWare, Windows 2010 и выше. Особое внимание уделяется открытым ОС на базе LINUX. Приводится краткое введение в основы ОС LINUX (включая базовые понятия процессов/потоков, команд, файлов и т.д.), рассматриваются принципы архитектурной организации системы, основы мобильного программирования и принципы открытых систем, базисный механизм межпрограммных взаимодействий в централизованных и распределенных вычислительных системах, основные подходы к организации интерактивного взаимодействия с пользователем, вопросы стандартизации. Приводится информация о современном состоянии некоторых коммерческих и свободно распространяемых версий ОС LINUX. 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.

Цель освоения дисциплины

• Обучить студентов принципам организации современных вычислительных систем.

Планируемые результаты обучения

• Знание основных подходов проектирования и организации современных вычислительных систем.
• 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

• Архитектура современных вычислительных систем. Аппаратные и программные средства.
• Режимы работы ЭВМ. Мультипроцессорная обработка. Конвейерная и параллельная обработка команд. Распределение памяти. Относительная адресация. Иерархия памяти. Виртуальная память. Защита памяти.
• Управление памятью. Концепция виртуальной памяти.
• Команды оператора. Интерпретатор команд.
• Файловая система ОС LINUX.
• Ядро ОС. Схемы доступа. Обработка прерываний в ОС LINUX. Системный вызов «сигнал».
• Файловая система. Средства файловой системы. Топология файловой системы.
• Система управления вводом-выводом (СУВВ) ОС LINUX.
• Структура процесса ОС LINUX.
• Межпроцессные взаимодействия. Управление процессами. Системные вызовы.
• Организация локальных сетей ЭВМ. Топология ЛВС.
• Программные средства локальных сетей ЭВМ
• Сетевая архитектура.
• Поддержка в ОС LINUX сетевого обмена.

Элементы контроля

• ЛР-1
  Установка ОС и проверка функционирования.
• ЛР-2
  Команды оператора.
• ЛР-3
  Файловая система.
• ЛР-4
• ЛР-5
• ЛР-6
• Экзамен № 1
  На экзамене выдается билет с двумя вопросами по пройденным темам. После подготовки студент отвечает преподавателю устно, оценка выставляется по 10-балльной системе
• Экзамен № 2
  На экзамене выдается билет с двумя вопросами по курсу. После подготовки студент отвечает преподавателю устно, оценка выставляется по 10-балльной системе

Промежуточная аттестация

• 2023/2024 учебный год 1 модуль
  0.25 * ЛР-1 + 0.25 * ЛР-2 + 0.25 * ЛР-3 + 0.25 * Экзамен № 1
• 2023/2024 учебный год 2 модуль
  0.25 * ЛР-4 + 0.25 * ЛР-5 + 0.25 * ЛР-6 + 0.25 * Экзамен № 2

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Операционные системы. Т.1: Основы и принципы, Дейтел, Х. М., 2009
• Операционные системы. Т.2: Распределенные системы, сети, безопасность, Дейтел, Х. М., 2007
• Современные операционные системы, Таненбаум, Э., 2012

Рекомендуемая дополнительная литература

• Гостев, И. М.  Операционные системы : учебник и практикум для академического бакалавриата / И. М. Гостев. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2019. — 164 с. — (Бакалавр. Академический курс). — ISBN 978-5-534-04520-8. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/433850 (дата обращения: 28.08.2023).
• Операционные системы. Основы UNIX - Вавренюк А.Б., Курышева О.К., Кутепов С.В. и др. - НИЦ ИНФРА-М - 2020 - https://znanium.com/catalog/product/1059309 - 1241989 - ZNANIUM
• Староверова, Н. А. Операционные системы : учебник / Н. А. Староверова. — Санкт-Петербург : Лань, 2022. — 308 с. — ISBN 978-5-8114-4000-9. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/207089 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.