МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Майкопский государственный технологический университет»
Факультет
Кафедра
новых социальных технологий
организации и технологии защиты информации
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета НСТ
______________З.А. Ашинова
«_____»__________ 20____г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине
по специальности
ФД.04 Операционные системы
090103 Организация и технология защиты информации
Факультет _новых социальных технологий____________________________
______
Майкоп – 2011
1
Рабочая программа составлена на основе ФГОС ВПО и учебного плана МГТУ по
специальности 090103 Организация и технология защиты информации
Составитель рабочей программы:
Доцент, кандидат технических наук, доцент
(должность, ученое звание, степень)
ДовгальВ.А.
(подпись)
Рабочая программа утверждена на заседании кафедры
организации и технологии защиты информации
Заведующий кафедрой
«___»________201__г.
ЧефрановС.Г.
(подпись)
Одобрено учебно-методической комиссией факультета
новых социальных технологий
Председатель
учебно-методического
совета направления (специальности)
«___»_________20__г.
Чефранов С.Г.
(подпись)
Декан факультета
Ашинова З.А.
«___»_________20__г.
(подпись)
СОГЛАСОВАНО:
Начальник УМУ
«___»_________20__г.
Бушманова Н.В.
(подпись)
Зав. выпускающей кафедрой
по направлению (специальности)
Чефранов С.Г.
(подпись)
2
1. Цели и задачи учебной дисциплины, её место в учебном процессе
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины
Целью освоения дисциплины заключается в ознакомлении студентов с архитектурой и основными возможностями современных операционных систем (ОС), а также получение практических навыков работы в операционных системах.
Основные задачи дисциплины:
 ознакомиться с существующими типами ОС и их особенностями;
 получить представление об архитектуре современных ОС;
 знать основные модули ОС и понимать, как они взаимодействуют;
 представлять современные тенденции развития ОС;
 иметь представление о критериях сравнения различных ОС;
 представлять основные стадии загрузки ОС и существующие механизмы восстановления при возникновении сбоев;
 уметь выбирать конфигурацию и производить настройку основных компонентов
ОС для решения конкретных задач.
В результате изучения курса «Операционные системы» студенты должны:
иметь представление:
о видах и формах информации, подверженной угрозам;
о видах и возможных методах и пути реализации угроз на основе анализа
структуры и содержания информационных процессов предприятия, целей и задач деятельности предприятия;
о правилах эксплуатации подсистем управления информационной безопасностью предприятия;
знать:
место операционной системы в составе информационной системы;
назначение и функции ОС;
характеристики современных ОС и принципы работы основных подсистем ОС;
основные механизмы управления ресурсами вычислительной системы;
основные факторы, влияющие на различные характеристики ОС, классификацию ОС;
уметь:
выполнять основные настройки, изменять конфигурацию операционной системы;
осуществлять расширения возможностей пользователя (за счет установки приложений);
пользоваться инструментальными средствами пользовательского интерфейса
ОС;
иметь навыки работы в сети; иметь навыки работы с программными средствами человеко-машинного интерфейса, мультимедиа и гипермедиа, аудио и сенсорного сопровождения.
1.2. Краткая характеристика дисциплины, её место в учебном процессе
Дисциплина «Операционные системы» является факультативной дисциплиной.
Фундаментальные понятия и общие принципы организации операционных систем, включая
такие аспекты, как управление ресурсами, организация файловых систем, система безопасности, сетевые средства ОС, позволяют специалистам по защите информации эффективно
использовать операционные системы для защиты информации.
3
1.3. Связь с предшествующими дисциплинами
В соответствии с Государственным образовательным стандартом для изучения операционных систем необходимы знания информатики в базовом курсе, а также навыки, полученные при изучении дисциплины «Компьютерный практикум».
1.4. Связь с последующими дисциплинами
Дисциплина является предшествующей для таких дисциплин профессионального
цикла как «Средства и системы технического обеспечения обработки и передачи информации», «Программно-аппаратные средства защиты информации», «Защита информационных
процессов в компьютерных системах», «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации», а так же для учебной и производственной практики и итоговой государственной аттестации. Изучение данной дисциплины позволяет приобрести первичные навыки, необходимые для изучения технической защиты информации.
20
-
1
Лабораторные
Практические
17
делю
Лекции
-
СРС
Количество часов в не-
чет, экзамен)
17
Лабораторные
34
(семин.)
Лекции
96
Практические
Всего
5
Аудиторные
Общий объем
Номер семестра
Учебные занятия
Форма итоговой аттестации (за-
2. Распределение часов учебных занятий по семестрам
1
4
3. Содержание дисциплины
3.1. Наименование тем, их содержание, объём в часах лекционных занятий
Порядковый
Раздел, тема учебного курса, содержание лекции
номер лекции
1.
Введение. Основные положения. Эволюция ОС.
Предмет курса; содержание теоретического материала курса; содержание
цикла лабораторных работ.
Понятия и определения ОС; предназначение и основные функции
ОС; ОС как виртуальная машина; ОС как система управления ресурсами.
Последовательная обработка данных; простые пакетные системы;
многозадачные пакетные системы; системы, работающие в режиме разделения времени; особенности современного этапа развития ОС.
2.
Архитектурные особенности ОС. Классификация ОС.
Классификация по режиму обработки задач, по вариантам реализации многозадачности, по критериям эффективности, по способу
взаимодействия с компьютером, по организации работы с вычислительной системой, по наличию средств поддержки многопроцессорной обработки, по организации работы с вычислительной
сетью, специализированные ОС и системы общего назначения.
Мультипрограммный и мультизадачный режимы.
Обзор архитектуры ОС Microsoft Windows, история возникновения и эволюция ОС семейства Microsoft Windows, модель клиентсервер, потоки и симметричная многопроцессорность, графический интерфейс пользователя.
Обзор архитектуры ОС семейства Unix, история возникновения и
эволюция, архитектура системы и ядра, общие особенности систем семейства Unix; обзор особенностей современных систем
Unix (SVR4, Solaris, 4.4BSD, Linux, MacOS X).
3.
Управление процессами и потоками
Критерии эффективности мультипрограммных систем; системы
пакетной обработки; системы разделения времени; системы реального времени; симметричная и ассиметричная мультипроцессорная обработка.
Мультипрограммирование на основе прерываний: назначение,
типы и ме-ханизм прерываний, программные прерывания, диспетчеризация и приоритезация прерываний в ОС, системные вызовы.
Понятия процесса и потока, создание процессов и потоков, управляющие структуры (идентификатор, дескриптор, контекст), переключение контекстов, планирование и диспетчеризация потоков,
состояния потоков, критерии и виды планирования, вытесняющие
и невытесняющие алгоритмы планирования, квантование, приоритетное обслуживание, смешанные алгоритмы планирования,
планирование в системах реального времени.
Количество часов
1
2
2
5
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Взаимодействие и синхронизация процессов и потоков
Независимые и взаимодействующие вычислительные процессы,
цели и средства синхронизации, необходимость синхронизации и
механизмы синхронизации, тупики и борьба с ними, гонки, критические секции, блокирующие переменные и семафоры, взаимные блокировки, сигналы.
Каналы связи (конвейеры), именованные каналы, очереди сообщений, разделяемая память.
Управление памятью
Задачи управления памятью, типы адресации, схемы распределения памяти.
Фиксированное распределение, динамическое распределение,
простая страничная организация, простая сегментация, страничная организация виртуальной памяти, сегментация виртуальной
памяти, методы загрузки программ и связывание адресов.
Аппаратная поддержка и программное обеспечение ОС для виртуальной памяти, подкачка страниц (свопинг), управление памятью в Linux и Microsoft Windows.
Иерархия запоминающих устройств, кэш-память, проблема согласования данных, способы отображения основной памяти на кэш,
схемы выполнения запросов в системах с кэш-памятью.
Файловые системы
Цели и задачи файловой системы, типы файлов, атрибуты файла,
доступ к файлам, операции над файлами, иерархическая структура каталогов, операции над директориями, физическая организация жесткого диска, особенности загрузки ОС, монтирование.
Принципы построения файловой системы
Интерфейс файловой системы, функциональная схема организации файловой системы, типовая структура файловой системы на
диске, способы выделения дискового пространства, управление
дисковым пространством, размер логического блока.
Примеры файловых систем: FAT, VFAT, FAT32, NTFS.
Дисковые массивы RAID: уровни RAID, RAID0, RAID1, RAID2–
RAID3, RAID4–RAID6.
Сетевые файловые системы: принципы построения; модель сетевой файловой системы, интерфейс сетевой файловой системы,
протоколы SMB/CIFS, NCP, NFS.
Организация ввода-вывода
Режимы управления вводом-выводом; разделение устройств; системные таблицы ввода-вывода; синхронный и асинхронный
ввод-вывод.
Использование магнитных дисков, основные понятия; логическая
структура диска, системный загрузчик.
Дисковый кэш, буферизация, упреждающее чтение, отложенная
запись.
Сети и сетевые средства
Стеки протоколов: многоуровневая сетевая модель; стек протоколов TCP/IP; инкапсуляция протоколов; виртуальные частные сети
(VPN); протоколы IP и ICMP; протоколы TCP и UDP; реализации
стека протоколов TCP/IP в ОС Windows и ОС семейства Unix.
Архитектура клиент/сервер, службы telnet и ssh, электронная поч-
2
2
1
2
1
2
6
та (SMTP, POP3), передача файлов, сетевые файловые системы,
службы печати, службы каталогов, WWW.
Распределенная передача сообщений, вызов удаленных процедур
(RPC), кластеры:Windows 2000 Cluster Server, кластеры Beowulf.
Обеспечение безопасности ОС
Основные понятия: конфиденциальность, целостность и доступность данных, типы угроз, политика безопасности. Атаки на систему безопасности: отказ в обслуживании, повышение уровня
полномочий, несанкционированный доступ, вирусы, троянские
программы. Базовые технологии безопасности: ограничение сетевого доступа, шифрование, аутентификация, авторизация, аудит,
ресурсные квоты. Модели безопасности: обеспечение безопасности в Windows NT/2000/XP и Unix-системах.
10.
Итого
2
17
3.2. Практические (семинарские) занятия, их наименование, содержание и объём в часах
Учебным планом не предусмотрены.
3.3. Лабораторные занятия, их наименования и объём в часах
Номер лаб.
работы
1.
2.
3.
4.
Наименование лабораторной
работы
Установка ОС.
Раздел, тема лекционно- Объём в
го курса
часах
Архитектурные особенно1
сти ОС. Классификация
ОС.
Управление процессами и потоками
Управление процессами и
2
потоками
Взаимодействие и синхронизация процес- Взаимодействие и син2
сов и потоков
хронизация процессов и
потоков
Управление памятью
Управление памятью
2
5.
Обслуживание файловой системы
6.
Организация ввода-вывода
Файловые системы
Организация
вводавывода
Настройка параметров сети и сетевых Сети и сетевые средства.
средств.
Обеспечение безопасности ОС.
Обеспечение безопасности ОС
Сети, сетевые средства и обеспечение без- Обеспечение безопасноопасности ОС.
сти ОС
7.
8.
9.
Итого
2
2
2
2
2
17
7
3.4. Самостоятельная работа студентов. Разделы, темы, перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы. Сроки выполнения, объём в часах
Разделы и
темы рабочей программы самостоятельного
изучения
Тема 1
Тема 2
Тема 3
Тема 4
Тема 5
Тема 6
Тема 8
Тема 9
Перечень домашних заданий и других вопросов для
самостоятельного изучения
1. Системы управления ресурсами Windows.
2. Схема эволюции ОС.
1. Специализированные ОС и системы общего
назначения.
2. Особенности операционных систем Unix.
1. Таблица системных вызовов.
2. Механизмы планирования в системах реального
времени.
1. Механизм блокирующих переменных и семафоров.
2. Механизм разделяемой памяти.
1. Механизм свопинга в Unix.
2. Схемы выполнения запросов в системах с кэшпамятью.
1. Интерфейс сетевой файловой системы и сетевые
протоколы.
1. Структура системного загрузчика.
2. Механизмы отложенная запись при организации
ввода-вывода.
1. Классификация троянских программ.
Итого
Сроки выполнения
Объём
в часах
сентябрь
2
сентябрь
3
октябрь
3
октябрь
3
ноябрь
3
ноябрь
2
декабрь
2
декабрь
2
20
Кроме того, в самостоятельную работу студентам рекомендуется включать:
1. Домашняя работа по конспектам и рекомендованной литературой – не нормируется.
2. Выполнение письменных (без ПЭВМ) домашних (заочных) контрольных работ – по расписанию курса.
3. Работа без преподавателя в классе ПЭВМ во время вне расписания – не нормируется.
3.5. Курсовой проект (работа), его характеристика и трудоемкость, примерная тематика
Учебным планом не предусмотрен.
3.6. Учебная практика по дисциплине, краткая характеристика
Учебным планом не предусмотрена.
8
4. Учебно-методические материалы по дисциплине
4.1. Основная и дополнительная литература
Основная литература
1. ЭБС «Айбукс» Бройдо, В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации:
учебник/ В.Л. Бройдо, О.П. Ильина. – СПб.: Питер, 2010. – 560 с. - Режим доступа:
http://ibooks.ru/
2. Вишневский, А.В. Microsoft SQL Server. Эффективная работа / А.В. Вишневский. СПб. : Питер, 2009. - 541 с.
Дополнительная литература
1.
ЭБС «Айбукс». Сырецкий Г.А. Информатика. Фундаментальный курс. Том II.
Информационные технологии и системы: учебник / Г.А. Сырецкий — СПб.: БХВ-Петербург,
2010 — 848 с. — Режим доступа: http://ibooks.ru
2.
Волоха, А. В. Microsoft SQL Server 2005. Новые возможности / Александр Волоха. - СПб.: Питер, 2006. - 304 с.
4.2. Перечень методических указаний к проведению учебных занятий и самостоятельной работы студентов
1. Лабораторный практикум по Microsoft Windows 2000. Учебно-методическое пособие
по информатике и вычислительной технике для студентов всех специальностей –
Майкоп: Изд-во «Аякс», 2003.–76с.
4.3. Перечень обучающих, контролирующих компьютерных программ, диафильмов,
кино- и телефильмов, мультимедиа и т.п.
1. Windows XP.
4.4. Раздаточный материал
1. Лабораторные работы по MS Word
2. Задания к лабораторным работам по разделам темы «Операционная система».
3. Задания к самостоятельным и контрольным работам.
4. Тестовые задания.
9
Дополнения и изменения в рабочей программе
за ________/________ учебный год
В рабочую программу
(наименование дисциплины)
для направления (специальности)
(номер направления (специальности)
вносятся следующие дополнения и изменения:
Дополнения и изменения внес
(должность, Ф.И.О., подпись)
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры
_
(наименование кафедры)
«____»___________________20__г.
Заведующий кафедрой__________________
(подпись)
_____________
(Ф.И.О.)
10