Operating Systems

2021/2022

Academic Year

RUS

Instruction in Russian

6

ECTS credits

Delivered at:

School of Applied Mathematics

Course type:

Compulsory course

When:

3 year, 1-4 module

Instructor

Istratov, Anatoly

Программа 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: микроядра, модель клиент-сервер, множественные прикладные среды, объектно-ориентированный 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.

Цель освоения дисциплины

• Обучение студентов принципам организации современных вычислительных систем

Планируемые результаты обучения

• Знание основных подходов проектирования и организации современных ОС
• Обладание навыками проектирования системных приложений и организации межсетевого обмена информацией
• Получение представления о возможностях и сферах применения современных операционных систем
• Умение осуществлять взаимодействие между процессами и обрабатывать прерывания
• Умение программировать на командном языке
• Умение программировать на командном языке и выполнять административные функции в системе
• Умение работать и разрабатывать приложения в любой современной ОС

Содержание учебной дисциплины

• Понятие ОС. Аппаратные и программные средства
• Операционная система WINDOWS. Структура системы
• Системное окружение
• Уровень аппаратных абстракций ОС WINDOWS
• Ядро ОС. Схемы прерываний
• Уровень ядра ОС WINDOWS
• Управление памятью. Концепция виртуальной памяти
• Исполняющая система ОС WINDOWS
• Файловая система. Средства файловой системы. Топология файловой системы
• Реализация объектов в ОС WINDOWS
• Система управления вводом-выводом. Структурные аппаратные и программные особенности
• Подсистемы окружения ОС WINDOWS
• Организация локальных сетей ЭВМ. Основные аппаратные и программные компоненты. Топология ЛВС
• Процессы и потоки в ОС WINDOWS
• Операционная система UNIX. Основные характеристики
• Вызовы для управления заданиями, процессами, потоками и волокнами в ОС WINDOWS
• Ядро и процессы. Структура процесса ОС UNIX
• Межпроцессные взаимодействия в ОС WINDOWS
• Межпроцессные взаимодействия. Управление процессами. Системные вызовы и API
• Реализация процессов и потоков в ОС WINDOWS
• Файловая система ОС UNIX
• Планирование в ОС WINDOWS
• Система управления вводом-выводом (СУВВ) ОС UNIX
• Загрузка ОС WINDOWS
• Обработка прерываний в ОС UNIX. Системный вызов «сигнал»
• Управление оперативной памятью в ОС WINDOWS
• Функционирование ОС UNIX
• Управление файловой системой в ОС WINDOWS
• Интерпретатор команд SHELL. Программирование на командном языке
• Поддержка в ОС UNIX сетевого обмена
• Взаимодействие с пользователями в рамках системы UNIX
• Примеры реализаций ОС UNIX. SOLARIS, UNIX HP, FREE BSD, LINUX
• Управление процессами
• Межпроцессное взаимодействие на уровне «клиент-сервер» ОС UNIX

Элементы контроля

• Аудиторная работа
  Преподаватель оценивает работу студентов на лекциях и практических занятиях: активность при ответе на вопросы преподавателя, правильность выполнения заданий на лабораторных работах.
• Самостоятельная работа
  Преподаватель оценивает самостоятельную работу студентов: правильность выполнения домашних работ.
• Контрольная работа
• Итоговая аттестация
  Экзамен проводится в устной форме с использованием асинхронного прокторинга. Экзамен проводится на платформе Zoom (https://zoom.us/meeting), прокторинг на платформе Экзамус (https://hse.student.examus.net). К экзамену необходимо подключиться за 15 минут. На платформе Экзамус доступно тестирование системы. Компьютер студента должен удовлетворять следующим требованиям: https://elearning.hse.ru/data/2020/05/07/1544135594/Технические%20требования%20к%20ПК%20студента.pdf) Для участия в экзамене студент обязан: заранее зайти на платформу прокторинга, провести тест системы, включить камеру и микрофон, подтвердить личность. Во время экзамена студентам запрещено: общаться (в социальных сетях, с людьми в комнате), списывать. Во время подготовки ответов на билеты к экзамену студентам разрешено: пользоваться собственными письменными конспектами (в тетради или на распечатанных листах, печатными изданиями). Во время сдачи экзамена ничем пользоваться нельзя. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается прерывание связи до 10 минут. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается прерывание связи 10 минут и более. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи аналогична процедуре сдачи.
• Промежуточная аттестация
  Равно средней оценке за контрольные работы
• Аудиторная работа
• Самостоятельная работа
• Контрольная работа
• Промежуточная аттестация
  Равно средней оценке за контрольные работы
• Итоговая аттестация
• Аудиторная работа
  Преподаватель оценивает работу студентов на лекциях и практических занятиях: активность при ответе на вопросы преподавателя, правильность выполнения заданий на лабораторных работах.
• Самостоятельная работа
  Преподаватель оценивает самостоятельную работу студентов: правильность выполнения домашних работ.
• Контрольная работа
• Итоговая аттестация
  Экзамен проводится в устной форме с использованием асинхронного прокторинга. Экзамен проводится на платформе Zoom (https://zoom.us/meeting), прокторинг на платформе Экзамус (https://hse.student.examus.net). К экзамену необходимо подключиться за 15 минут. На платформе Экзамус доступно тестирование системы. Компьютер студента должен удовлетворять следующим требованиям: https://elearning.hse.ru/data/2020/05/07/1544135594/Технические%20требования%20к%20ПК%20студента.pdf) Для участия в экзамене студент обязан: заранее зайти на платформу прокторинга, провести тест системы, включить камеру и микрофон, подтвердить личность. Во время экзамена студентам запрещено: общаться (в социальных сетях, с людьми в комнате), списывать. Во время подготовки ответов на билеты к экзамену студентам разрешено: пользоваться собственными письменными конспектами (в тетради или на распечатанных листах, печатными изданиями). Во время сдачи экзамена ничем пользоваться нельзя. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается прерывание связи до 10 минут. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается прерывание связи 10 минут и более. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи аналогична процедуре сдачи.
• Промежуточная аттестация
  Равно средней оценке за контрольные работы
• Аудиторная работа
• Самостоятельная работа
• Контрольная работа
• Промежуточная аттестация
  Равно средней оценке за контрольные работы
• Итоговая аттестация

Промежуточная аттестация

• 2021/2022 учебный год 3 модуль
• 2021/2022 учебный год 4 модуль
  0.5 * Промежуточная аттестация + 0.3 * Самостоятельная работа + 0.2 * Контрольная работа
• 2022/2023 учебный год 2 модуль
  0.1 * Промежуточная аттестация + 0.1 * Аудиторная работа + 0.2 * Самостоятельная работа + 0.2 * Контрольная работа + 0.4 * Итоговая аттестация

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Гостев И. М. - ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 2-е изд., испр. и доп. Учебник и практикум для академического бакалавриата - М.:Издательство Юрайт - 2019 - 164с. - ISBN: 978-5-534-04520-8 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/operacionnye-sistemy-433850
• Куль, Т.П. Операционные системы : учебное пособие / Т.П. Куль. - Минск : РИПО, 2019. - 312 с. - ISBN 978-985-503-940-3. - Текст : электронный. - URL: https://new.znanium.com/catalog/product/1056304 - Текст : электронный. - URL: http://znanium.com/catalog/product/1056304
• Операционная система UNIX : учеб. пособие для вузов, Робачевский, А. М., 2003
• Операционные системы. Основы UNIX : учеб. пособие / А.Б. Вавренюк, О.К. Курышева, С.В. Кутепов, В.В. Макаров. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 160 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс; Режим доступа: http://new.znanium.com]. — (Высшее образование: Бакалавриат). — www.dx.doi.org/10.12737/11186. - Текст : электронный. - URL: http://znanium.com/catalog/product/1044511
• 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

• Операционные системы и среды : учебник / Рудаков А.В. — М.: КУРС: ИНФРА-М, 2018. — 304 с. — (Среднее профессиональное образование). - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/946815
• Староверова Н.А. - Операционные системы: учебник - Издательство "Лань" - 2019 - ISBN: 978-5-8114-4000-9 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/125737