Операционные системы 3к.ПИ 14-15+x

НИУ ВШЭ – Нижний Новгород
Программа дисциплины «Операционные системы»
для направления 231000.62 – Программная инженерия подготовки бакалавра
Правительство Российской Федерации
Нижегородский филиал
Федерального государственного автономного образовательного
учреждения высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Факультет бизнес-информатики и прикладной математики
Программа дисциплины
«Операционные системы»
для направления 231000.62 – Программная инженерия
подготовки бакалавра
Автор программы: Тимофеева О.П.
Одобрена на заседании кафедры «Базовая кафедра МЕРА» «___»____________ 2014г.
Зав. кафедрой Н.И. Кащеев
Рекомендована секцией УМС «Прикладная математика»
Председатель В.А. Калягин
Утверждена УМС НИУ ВШЭ – Нижний Новгород
Председатель В.М. Бухаров
«___»____________ 2014г.
«___»_____________2014г.
Нижний Новгород, 2014 г.
НИУ ВШЭ – Нижний Новгород
Программа дисциплины «Операционные системы»
для направления 231000.62 – Программная инженерия
подготовки бакалавра
Область применения и нормативные ссылки
Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и
отчетности.
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину,
учебных ассистентов и студентов направлений подготовки 231000.62 «Программная инженерия» подготовки бакалавра, изучающих дисциплину «Операционные системы »(ОС).
Программа разработана в соответствии с:
- образовательным стандартом федерального государственного образовательного
автономного учреждения высшего профессионального образования Высшей школы экономики.
- образовательной программой по направлению подготовки 231000.62 «Программная инженерия»;
- рабочим учебным планом университета по направлению подготовки 231000.62
«Программная инженерия», утвержденным в 2014г.
Цели освоения дисциплины
Целями освоения данной дисциплины являются как получение базовых, теоретических знаний в области функционирования современных ОС, принципов организации ввода/вывода и программирования на машинном уровне, так и приобретение практических
навыков программирования на языке Ассемблер.
Основной задачей изучения дисциплины является формирование базовых представлений, знаний и умений в области организации функционирования современных ОС,
а именно, умений создания и использования эффективного программного обеспечения для
управления вычислительными ресурсами в многопользовательских ОС.
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен знать:










Что такое операционная система, функции ОС
Основные концепции – Процессы, Файлы, Оболочка
Системные вызовы
Структура операционной системы
Процессы, Взаимодействие между процессами
Планирование
Ввод-вывод, Программное обеспечение ввода-вывода
Управление память
Файловые системы
Безопасность
2
НИУ ВШЭ – Нижний Новгород
Программа дисциплины «Операционные системы»
для направления 231000.62 – Программная инженерия
подготовки бакалавра
Студент должен уметь:

Использовать основы системного подхода для постановки и решения задач организации оптимального функционирования вычислительных систем.

Обоснованно выбирать ОС для решения конкретного круга задач

Выбирать алгоритмы управления ресурсами.

Пользоваться функциями ОС Windows, UNIX при оценке функционирования алгоритмов управления ресурсами вычислительной системы.
В результате освоения дисциплины студент осваивает следующие компетенции:
Компетенция
Владение культурой мышления, способность к обобщению, анализу, восприятию
информации, постановке цели
и выбору путей ее достижения
Понимание основных концепций, принципов, теорий и
фактов, связанных с информатикой
Умение применять основы
информатики и программирования к проектированию, конструированию и тестированию программных продуктов
Дескрипторы – основные признаки освоения
Код по НИУ
(показатели достижения
результата)
ОК-1
Использует опыт ре-
ПК-1
ПК-10
шения задач, демонстрирует свои способности при выполнении заданий учебной
дисциплины
Студент демонстрирует понимание основ
функционирования
сети
Использует опыт и
интуицию, использует
современные компьютерные технологии
при выполнении заданий учебной дисциплины
Формы и методы обучения,
способствующие формированию и развитию компетенции
Лекции и практические
работы
Лекции и практические
работы
Лекции и практические
работы
Место дисциплины в структуре образовательной программы
Настоящая дисциплина относится к циклу общепрофессиональных дисциплин,
обеспечивающих подготовку бакалавра. Курс опирается на следующие курсы «Архитектура вычислительных систем» и «Программирование». Курс играет важную роль в развитии понимания будущими специалистами программирования и функционирования компьютерных систем и сетей.
Тематический план учебной дисциплины
Наименование тем
1.
1.1.
Всего
часов
Основные понятия операционной системы
Операционная система как расши10
ренная машина
Лекции
Практические занятия
2
Самостоятельная
работа
8
3
НИУ ВШЭ – Нижний Новгород
Программа дисциплины «Операционные системы»
для направления 231000.62 – Программная инженерия
подготовки бакалавра
1.2.
Операционная система как менеджер ресурсов
1.3.
История развития операционных
1
систем
Первое поколение (1945-1955):
электронные лампы и коммутационные панели
Второе поколение (1955-1965):
транзисторы и системы пакетной
обработки
Третье поколение (1965-1980): интегральные схемы и многозадачность
Четвертое поколение (с 1980 года по
наши дни): персональные компьютеры
1.4.
1.5.
1.6.
1.7.
2.
2.1.
2.2.
2.3.
Основные концепции
3.
3.1.
Системные вызовы
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
Процессы
Файлы
Оболочка
Системные вызовы для управления
процессами
Системные вызовы для управления
сигналами
Системные вызовы для управления
файлами
Системные вызовы для управления
каталогами
Системные вызовы для защиты
Системные вызовы для управления
временем
4.
4.1.
4.2.
4.3.
4.4.
4.5.
Структура операционной системы
Монолитные системы
Многоуровневые системы
Виртуальные машины
Экзоядра
Модель клиент-сервер
5.
5.1.
5.2.
5.3.
5.4.
5.5.
5.6.
5.7.
5.8.
Процессы
Знакомство с процессами
Модель процессов
Создание процессов
Завершение процессов
Иерархии процессов
Состояния процессов
Реализация процессов
Программные потоки
16
4
8
16
4
2
8
18
6
4
8
6
4
2
20
8
4
8
4
НИУ ВШЭ – Нижний Новгород
Программа дисциплины «Операционные системы»
для направления 231000.62 – Программная инженерия
подготовки бакалавра
6.
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
6.6.
6.7.
6.8.
6.9.
7.
7.1.
7.2.
7.3.
7.4.
7.5.
7.6.
8.
8.1.
8.2.
8.3.
8.4.
8.5.
9.
9.1.
9.2.
9.3.
9.4.
9.5.
9.6.
Взаимодействие между процессами
Гонки
Критические секции
Взаимное исключение с активным
ожиданием
Примитивы взаимодействия между
процессами
Семафоры
Мьютексы
Мониторы
Передача сообщений
Классические проблемы взаимодействия между процессами
 Проблема обедающих философов
 Проблема читателей и писателей
Планирование
Основы планирования
Планирование в системах пакетной
обработки
Планирование в интерактивных системах
Планирование в системах реального
времени
Политика и механизм планирования
Планирование программных потоков
Ввод-вывод
Аппаратное обеспечение вводавывода
Устройства ввода-вывода
Контроллеры устройств
Ввод-вывод с отображением на память
Прерывания
Прямой доступ к памяти
Программное обеспечение ввода-вывода
Назначение программного обеспечения ввода-вывода
Обработчики прерываний
Драйверы устройств
Независимое от устройств программное обеспечение ввода-вывода
Программное обеспечение вводавывода пользовательского пространства
20
8
4
8
20
8
4
8
18
6
4
8
18
6
4
8
5
НИУ ВШЭ – Нижний Новгород
Программа дисциплины «Операционные системы»
для направления 231000.62 – Программная инженерия
подготовки бакалавра
10.
10.1.
10.2.
10.3.
10.4.
10.5.
10.6.
11.
11.1.
11.2.
11.3.
11.4.
11.5.
11.6.
11.7.
11.8.
11.9.
11.10.
11.11.
11.12.
11.13.
11.14.
12.
12.1.
12.2.
12.3.
12.4.
12.5.
12.6.
12.7.
12.8.
12.9.
12.10.
12.11.
12.12.
12.13.
12.14.
12.15.
12.16.
12.17.
Взаимная блокировка
Ресурсы
Механизм взаимной блокировки
Алгоритм страуса
Обнаружение и устранение взаимных блокировок
Предотвращение взаимных блокировок
Избежание взаимных блокировок
Управление памятью
Базовые механизмы управления памятью
Однозадачная система без подкачки
и замещения страниц
Многозадачная система с фиксированными разделами
Переадресация и защита
Подкачка
Управление памятью с помощью
битовых карт
Управление памятью с помощью
связанных списков
Виртуальная память
Замещение страниц
Таблицы страниц
Буферы быстрого преобразования
адресов
Инвертированные таблицы страниц
Алгоритмы замещения страниц
Сегментация и механизмы управления сегментацией и замещением
страниц (intel)
Файловые системы
Файлы
Именование файлов
Структура файла
Типы файлов
Доступ к файлам
Атрибуты файлов
Операции с файлами
Каталоги
Простые каталоги
Иерархические системы каталогов
Пути
Операции с каталогами
Реализация файловой системы
Структура файловой системы
Реализация файлов
Реализация каталогов
Организация дискового пространства
10
6
4
4
18
12
6
4
6 0
6
0
6
НИУ ВШЭ – Нижний Новгород
Программа дисциплины «Операционные системы»
для направления 231000.62 – Программная инженерия
подготовки бакалавра
12.18. Надежность файловой системы
12.19. Производительность файловой системы
12.20. Файловые системы с журнальной
структурой
13.
Безопасность
13.1. Безопасное окружение
13.2. Общие виды атак на систему безопасности
13.3. Принципы разработки механизмов
безопасности
Итого
16
8
4
4
144
30
30
84
Формы контроля знаний студентов
Тип контроля
Форма контроля
Текущий конДомашнее
троль
задание
Промежуточный Экзамен
Итоговый
Экзамен
1 год
1 2
* *
Параметры
*
устная форма 2 вопроса и 1 задача
устная форма 2 вопроса и 1 задача
*
Решение задач
Критерии оценки знаний, навыков
Текущий контроль осуществляется в виде еженедельных мини-контрольных работ,
соответствующих домашнему заданию, на 8 и 16 неделе. Промежуточный контроль – экзамен по окончании первого модуля, итоговый - экзамен на последней неделе второго
модуля. Учитываются результаты домашней работы (ДР). Каждая форма текущего контроля оценивается по 10-балльной шкале, оценка выставляется в рабочую ведомость преподавателя. Домашняя и контрольная работы содержат несколько задач. Для каждой из
задач студент должен представить решение в электронном виде, включая исходный код и
исполняемый файл программы.
Домашнее задание
оценка в 10 баллов проставляется в исключительных случаях самостоятельно проведенной работы, результаты которой могут в дальнейшем использоваться в учебном
процессе или в исследовательской работе студента;
оценка в 8-9 баллов проставляется при самостоятельно разработанном или удачно
адаптированном и отлично представленном исследовании по выбранной тематике;
оценка в 6-7 баллов проставляется при своевременно выполненном и самостоятельно представленном исследовании по выбранной тематике;
оценка в 4-5 баллов проставляется при частичном, несамостоятельном участии в
выполнении работ над заданием;
оценка в 2-3 балла проставляется, когда студент не может самостоятельно представить работу или когда работа носит явные признаки заимствований (работу предлагается
переделать);
7
НИУ ВШЭ – Нижний Новгород
Программа дисциплины «Операционные системы»
для направления 231000.62 – Программная инженерия
подготовки бакалавра
оценка в 1 балл проставляется при наличии каких-либо демонстративных проявлений безграмотности и неэтичного отношения к работе.
Экзамен
На экзамене, представляющем собой ответы на вопросы и решение задачи с последующим собеседованием, оценка проставляется следующим образом:
высшая оценка в 9 баллов (10 баллов только в исключительных случаях) проставляется при отличном выполнении заданий (полных, с примерами и возможными обобщениями ответах на вопросы, при правильном решении задачи и детальном ее представлении);
почти отличная оценка в 8 баллов проставляется при полностью правильных ответах на вопросы и решении задачи, но при отсутствии примеров и обобщений, а также детального представления решаемой задачи;
оценка в 7 баллов проставляется при правильных ответах на вопросы и правильном
решении задачи, но при отсутствии пояснений и обобщений, а также детального представления решаемой задачи;
оценка в 6 баллов проставляется при наличии отдельных неточностей в ответах на
вопросы или неточностях в решении задачи непринципиального характера (описки и случайные ошибки);
оценка в 4-5 баллов проставляется в случаях, когда в ответах на вопросы и в решении задачи имеются существенные неточности и ошибки, свидетельствующие о недостаточном понимании изучаемой дисциплины;
оценка в 2-3 балла проставляется при наличии лишь отдельных положительных
моментов в ответах на вопросы и в решении задачи;
оценка в 1 балл проставляется в тех случаях, когда наряду с неправильными ответами на вопросы и решением задачи имеют место какие-либо демонстративные проявления безграмотности или неэтичное отношение к изучаемой дисциплине.
По результатам устного собеседования с преподавателем возможны корректировки
оценки в ту или иную сторону.
Порядок формирования оценок по дисциплине
Вначале формируется промежуточная оценка первого модуля.
Опромежуточная = 0,5* Оэкзамен + 0,5* Онакопленная1
Накопленная оценка за текущий контроль первого периода учитывает результаты
студента по текущему контролю следующим образом:
Онакопленная1 = 0,5* Од/з1 +0,5*Оаудит.
Способ округления накопленной оценки промежуточного контроля в форме экзамена - арифметический.
Далее формируется накопленная оценка второго периода Онакопленная2
Онакопленная2 = 0,5*Од/з2 + 0,5*Оаудит.
Результирующая оценка за дисциплину рассчитывается следующим образом:
Онакопленная Итоговая = (Опромежуточная + Онакопленная2):2
Орезульт = 0,6*Онакопленная Итоговая + 0,4*Оитоговый экзамен
8
НИУ ВШЭ – Нижний Новгород
Программа дисциплины «Операционные системы»
для направления 231000.62 – Программная инженерия
подготовки бакалавра
В диплом выставляет результирующая оценка по учебной дисциплине.
Способ округления результирующей оценки по учебной дисциплине – арифметический.
Содержание дисциплины
Глава 1. Основные понятия операционной системы
Тема 1.1. Операционная система как расширенная машина
Рассмотрение ОС с точки зрения расширенной или виртуальной машины.
Тема 1.2. Операционная система как менеджер ресурсов
ОС как система управления ресурсами.
Тема 1.3. История развития операционных систем
Развитие компьютерных систем – технология, поколения, перспективы. Обзор основных архитектур ЭВМ и ОС.
Основная литература
Системное программное обеспечение /А.В.Гордеев, А.Ю.Молчанов. - Спб.: Питер, 2003
Таненбаум Э. Современные операционные системы. 3-е изд. – СПб.:Питер, 2010
Дополнительная литература
Столингс В. Операционные системы. М.: Вильямс, 2004
Глава 2. Основные концепции
Тема 2.1. Процессы
Понятие вычислительного процесса и ресурса. Диаграмма состояний процесса. Реализация понятия последовательного процесса в ОС. Процессы и треды. Управление процессами.
Тема 2.2. Файлы
Управление файлами и внешними устройствами. Описание функций операционной
системы для работы с файлами.
Тема 2.3. Оболочка
Обзор функций операционной системы. Функциональные компоненты ОС.. Программы ввода/вывода. Использование системных функций прерывания операционной системы для различных задач.
Основная литература
Системное программное обеспечение /А.В.Гордеев, А.Ю.Молчанов. - Спб.: Питер, 2003
Таненбаум Э. Современные операционные системы. 3-е изд. – СПб.:Питер, 2010
Дополнительная литература
Столингс В. Операционные системы. М.: Вильямс, 2004
Тема 3. Системные вызовы
Понятие системных вызовов и применение их в ОС различного назначения
Тема 3.1. Системные вызовы для управления процессами
Тема 3.2. Системные вызовы для управления сигналами
Тема 3.3. Системные вызовы для управления файлами
Тема 3.4. Системные вызовы для управления каталогами
Тема 3.5. Системные вызовы для защиты
9
НИУ ВШЭ – Нижний Новгород
Программа дисциплины «Операционные системы»
для направления 231000.62 – Программная инженерия
подготовки бакалавра
Тема 3.6. Системные вызовы для управления временем
Основная литература
Системное программное обеспечение /А.В.Гордеев, А.Ю.Молчанов. - Спб.: Питер, 2001.
Иртегов Д. Введение в операционные системы. СПб.: BHV-Петербург, 2012
Дополнительная литература
Соломон Д.,Руссинович М. Внутреннее устройство Microsoft Windows 2000. Мастеркласс./Пер. с англ. - Спб.: Питер, 2008
Тема 4. Структура операционной системы
Тема 4.1. Монолитные системы
Тема 4.2. Многоуровневые системы
Тема 4.3. Виртуальные машины
Тема 4.4. Экзоядра
Тема 4.5. Модель клиент-сервер
Принципы виртуализации, мобильности, совместимости, генерируемости, открытости, обеспечения безопасности вычислений. ,Микроядерные операционные системы.
Макроядерные операционные системы. Требования к операционным системам реального
времени. Мультипрограммность и мультизадачность. Приоритеты задач. Наследование
приоритетов. Сихронизация процессов и задач. Интерфейсы операционных систем. Экзоядра - набор сервисов для взаимодействия между приложениями, а также необходимый
минимум функций, связанных с защитой: выделением и высвобождением ресурсов, контроль прав доступа, и т.д. В отличие от ОС на основе микроядра, ОС, базирующиеся на
экзоядре, обеспечивают большую эффективность.
Основная литература
Системное программное обеспечение /А.В.Гордеев, А.Ю.Молчанов. - Спб.: Питер, 2001.
Иртегов Д. Введение в операционные системы. СПб.: BHV-Петербург, 2012
Таненбаум Э. Современные операционные системы. 2-ое изд. – СПб.:Питер, 2002
Дополнительная литература
Сетевые операционные системы/ В.Г.Олифер, И.А.Олифер. - Спб.: Питер, 2009.
Соломон Д.,Руссинович М. Внутреннее устройство Microsoft Windows 2000. Мастеркласс./Пер. с англ. - Спб.: Питер, 2008
Тема 5. Процессы
Основное понятие процессов и структур с ними связанных. Описание жизненного
цикла процесса. Особенности процессов в различных ОС.
Тема 5.1 Знакомство с процессами
Тема 5.2 Модель процессов
Тема 5.3 Создание процессов
Тема 5.4 Завершение процессов
Тема 5.5 Иерархии процессов
Тема 5.6 Состояния процессов
Тема 5.7 Реализация процессов
Тема 5.8 Программные потоки
Основная литература
Системное программное обеспечение /А.В.Гордеев, А.Ю.Молчанов. - Спб.: Питер, 2001.
10
НИУ ВШЭ – Нижний Новгород
Программа дисциплины «Операционные системы»
для направления 231000.62 – Программная инженерия
подготовки бакалавра
Иртегов Д. Введение в операционные системы. СПб.: BHV-Петербург, 2012
Таненбаум Э. Современные операционные системы. 2-ое изд. – СПб.:Питер, 2002
Дополнительная литература
Сетевые операционные системы/ В.Г.Олифер, И.А.Олифер. - Спб.: Питер, 2009.
Соломон Д.,Руссинович М. Внутреннее устройство Microsoft Windows 2000. Мастеркласс./Пер. с англ. - Спб.: Питер, 2008
Тема 6. Взаимодействие между процессами
Механизмы синзронизации между процессами,создание примитивов управления
межпроцессной синхронизацией.
Тема 6.1 Гонки
Тема 6.1 Критические секции
Тема 6.1 Взаимное исключение с активным ожиданием
Тема 6.1 Примитивы взаимодействия между процессами
Тема 6.1 Семафоры
Тема 6.1 Мьютексы
Тема 6.1 Мониторы
Тема 6.1 Передача сообщений
Тема 6.1 Классические проблемы взаимодействия между процессами
Основная литература
Системное программное обеспечение /А.В.Гордеев, А.Ю.Молчанов. - Спб.: Питер, 2001.
Иртегов Д. Введение в операционные системы. СПб.: BHV-Петербург, 2012
Таненбаум Э. Современные операционные системы. 2-ое изд. – СПб.:Питер, 2002
Дополнительная литература
Сетевые операционные системы/ В.Г.Олифер, И.А.Олифер. - Спб.: Питер, 2009.
Соломон Д.,Руссинович М. Внутреннее устройство Microsoft Windows 2000. Мастеркласс./Пер. с англ. - Спб.: Питер, 2008
Тема 7. Планирование
Различие в процессах планирования различных ОС. Отличие потоков от процессов
в области планирования. Алгоритмы и струкутуры.
Тема 7.1 Основы планирования
Тема 7.2 Планирование в системах пакетной обработки
Тема 7.3 Планирование в интерактивных системах
Тема 7.4 Планирование в системах реального времени
Тема 7.5 Политика и механизм планирования
Тема 7.6 Планирование программных потоков
Основная литература
Системное программное обеспечение /А.В.Гордеев, А.Ю.Молчанов. - Спб.: Питер, 2001.
Иртегов Д. Введение в операционные системы. СПб.: BHV-Петербург, 2012
Таненбаум Э. Современные операционные системы. 2-ое изд. – СПб.:Питер, 2002
Дополнительная литература
Сетевые операционные системы/ В.Г.Олифер, И.А.Олифер. - Спб.: Питер, 2009.
Соломон Д.,Руссинович М. Внутреннее устройство Microsoft Windows 2000. Мастеркласс./Пер. с англ. - Спб.: Питер, 2008
Тема 8. Ввод-вывод
Тема 8.1 Аппаратное обеспечение ввода-вывода
11
НИУ ВШЭ – Нижний Новгород
Программа дисциплины «Операционные системы»
для направления 231000.62 – Программная инженерия
подготовки бакалавра
Тема 8.2 Устройства ввода-вывода
Тема 8.3 Контроллеры устройств
Тема 8.4 Ввод-вывод с отображением на память
Тема 8.5 Прерывания
Тема 8.6 Прямой доступ к памяти
Основная литература
Системное программное обеспечение /А.В.Гордеев, А.Ю.Молчанов. - Спб.: Питер, 2001.
Иртегов Д. Введение в операционные системы. СПб.: BHV-Петербург, 2012
Таненбаум Э. Современные операционные системы. 2-ое изд. – СПб.:Питер, 2002
Дополнительная литература
Сетевые операционные системы/ В.Г.Олифер, И.А.Олифер. - Спб.: Питер, 2009.
Соломон Д.,Руссинович М. Внутреннее устройство Microsoft Windows 2000. Мастеркласс./Пер. с англ. - Спб.: Питер, 2008
Тема 9. Программное обеспечение ввода-вывода
Тема 9.1 Назначение программного обеспечения ввода-вывода
Тема 9.2 Обработчики прерываний
Тема 9.3 Драйверы устройств
Тема 9.4 Независимое от устройств программное обеспечение ввода-вывода
Тема 9.5 Программное обеспечение ввода-вывода пользовательского пространства
Основная литература
Системное программное обеспечение /А.В.Гордеев, А.Ю.Молчанов. - Спб.: Питер, 2001.
Иртегов Д. Введение в операционные системы. СПб.: BHV-Петербург, 2012
Таненбаум Э. Современные операционные системы. 2-ое изд. – СПб.:Питер, 2002
Дополнительная литература
Сетевые операционные системы/ В.Г.Олифер, И.А.Олифер. - Спб.: Питер, 2009.
Соломон Д.,Руссинович М. Внутреннее устройство Microsoft Windows 2000. Мастеркласс./Пер. с англ. - Спб.: Питер, 2008
Тема 10. Взаимная блокировка
Тема 10.1 Ресурсы
Тема 10.2 Механизм взаимной блокировки
Тема 10.3 Алгоритм страуса
Тема 10.4 Обнаружение и устранение взаимных блокировок
Тема 10.5 Предотвращение взаимных блокировок
Тема 10.6 Избежание взаимных блокировок
Основная литература
Системное программное обеспечение /А.В.Гордеев, А.Ю.Молчанов. - Спб.: Питер, 2001.
Иртегов Д. Введение в операционные системы. СПб.: BHV-Петербург, 2012
Таненбаум Э. Современные операционные системы. 2-ое изд. – СПб.:Питер, 2002
Дополнительная литература
Сетевые операционные системы/ В.Г.Олифер, И.А.Олифер. - Спб.: Питер, 2009.
Соломон Д.,Руссинович М. Внутреннее устройство Microsoft Windows 2000. Мастеркласс./Пер. с англ. - Спб.: Питер, 2008
Тема 11. Управление памятью
Тема 11.1 Базовые механизмы управления памятью
12
НИУ ВШЭ – Нижний Новгород
Программа дисциплины «Операционные системы»
для направления 231000.62 – Программная инженерия
подготовки бакалавра
Тема 11.2 Однозадачная система без подкачки и замещения страниц
Тема 11.3 Многозадачная система с фиксированными разделами
Тема 11.4 Переадресация и защита
Тема 11.5 Подкачка
Тема 11.6 Управление памятью с помощью битовых карт
Тема 11.7 Управление памятью с помощью связанных списков
Тема 11.8 Виртуальная память
Тема 11.9 Замещение страниц
Тема 11.10 Таблицы страниц
Тема 11.11 Буферы быстрого преобразования адресов
Тема 11.12 Инвертированные таблицы страниц
Тема 11.13 Алгоритмы замещения страниц
Тема 11.14 Сегментация и механизмы управления сегментацией и замещением страниц (intel)
Основная литература
Системное программное обеспечение /А.В.Гордеев, А.Ю.Молчанов. - Спб.: Питер, 2001.
Иртегов Д. Введение в операционные системы. СПб.: BHV-Петербург, 2012
Таненбаум Э. Современные операционные системы. 2-ое изд. – СПб.:Питер, 2002
Дополнительная литература
Сетевые операционные системы/ В.Г.Олифер, И.А.Олифер. - Спб.: Питер, 2009.
Соломон Д.,Руссинович М. Внутреннее устройство Microsoft Windows 2000. Мастеркласс./Пер. с англ. - Спб.: Питер, 2008
Тема 12. Файловые системы
Тема 12.1 Файлы
Тема 12.2 Именование файлов
Тема 12.3 Структура файла
Тема 12.4 Типы файлов
Тема 12.5 Доступ к файлам
Тема 12.6 Атрибуты файлов
Тема 12.7 Операции с файлами
Тема 12.8 Каталоги
Тема 12.9 Простые каталоги
Тема 12.10 Иерархические системы каталогов
Тема 12.11 Пути
Тема 12.12 Операции с каталогами
Тема 12.13 Реализация файловой системы
Тема 12.14 Структура файловой системы
Тема 12.15 Реализация файлов
Тема 12.16 Реализация каталогов
Тема 12.17 Организация дискового пространства
Тема 12.18 Надежность файловой системы
Тема 12.19 Производительность файловой системы
Тема 12.20 Файловые системы с журнальной структурой
Основная литература
Системное программное обеспечение /А.В.Гордеев, А.Ю.Молчанов. - Спб.: Питер, 2001.
Иртегов Д. Введение в операционные системы. СПб.: BHV-Петербург, 2012
13
НИУ ВШЭ – Нижний Новгород
Программа дисциплины «Операционные системы»
для направления 231000.62 – Программная инженерия
подготовки бакалавра
Таненбаум Э. Современные операционные системы. 2-ое изд. – СПб.:Питер, 2002
Дополнительная литература
Сетевые операционные системы/ В.Г.Олифер, И.А.Олифер. - Спб.: Питер, 2009.
Соломон Д.,Руссинович М. Внутреннее устройство Microsoft Windows 2000. Мастеркласс./Пер. с англ. - Спб.: Питер, 2008
Тема 13. Безопасность
Тема 13.1 Безопасное окружение
Тема 13.2 Общие виды атак на систему безопасности
Тема 13.3 Принципы разработки механизмов безопасности
Основная литература
Системное программное обеспечение /А.В.Гордеев, А.Ю.Молчанов. - Спб.: Питер, 2001.
Иртегов Д. Введение в операционные системы. СПб.: BHV-Петербург, 2012
Таненбаум Э. Современные операционные системы. 2-ое изд. – СПб.:Питер, 2002
Дополнительная литература
Сетевые операционные системы/ В.Г.Олифер, И.А.Олифер. - Спб.: Питер, 2009.
Соломон Д.,Руссинович М. Внутреннее устройство Microsoft Windows 2000. Мастеркласс./Пер. с англ. - Спб.: Питер, 2008
Образовательные технологии
Традиционное чтение лекций. Разбор практических задач.
Методические рекомендации преподавателю
Темы индивидуальных заданий для проведения практических занятий должны отличаться для каждого нового учебного года
Методические указания студентам
Рекомендуется подготовка к каждому занятию по заданиям, озвученным преподавателем на предыдущем занятии.
Для более глубокого усвоения курса предполагается использование студентами дополнительной литературы, работа в библиотеке, поиск информации в сети Интернет
Оценочные средства для текущего контроля и аттестации студента
Тематика заданий текущего контроля
Примеры домашних заданий
1. Модифицировать механизмы планирования потоков в Linux
2. Разработать библиотеку на С для использования при создании потоков в linux
3. Модифцировать ядро windows NT
4. Написать системный драйвер для устройства
5. Разработать алгоритм журналирования ФС
6. Создать систему вывода информации о памяти.
Вопросы для оценки качества освоения дисциплины
Примерный перечень вопросов к экзамену по всему курсу или к каждому промежуточному и итоговому контролю для самопроверки студентов
14
НИУ ВШЭ – Нижний Новгород
Программа дисциплины «Операционные системы»
для направления 231000.62 – Программная инженерия
подготовки бакалавра
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Программная модель микропроцессорной системы.
Взаимодействие программ на ассемблере с программами на языке С.
Резидентный обработчик прерываний от клавиатуры с подключением
как до, так и после системного.
Работа с памятью
Взаимодействие прикладных и системных обработчиков прерываний.
Работа драйверов
Журналирование файловых систем
Переключение потоков
Загрузка процессов
Выгрузка процессов.
Безопасность адресного пространства
Примеры заданий промежуточного /итогового контроля
Практические задания к экзамену:
Задача 1. Создать структуру потока
Задача 2. Написать драйвер
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная литература:
1. Системное программное обеспечение /А.В.Гордеев, А.Ю.Молчанов. - Спб.: Питер,
2001. - 736с. илл.
2. ИртеговД. Введение в операционные системы. СПб.: BHV-Петербург, 2012 - 1040
с.
3. Таненбаум Э. Современные операционные системы. 2-ое изд. – СПб.:Питер, 2002,
- 1040с.. илл.
4. Операционная система UNIX /Робачевский А., Немнюгин С., Стесик О..- СПб.:
БХВ - Санкт-Петербург, 2010. - 656с., илл.
Дополнительная литература:
5. Сетевые операционные системы/ В.Г.Олифер, И.А.Олифер. - Спб.: Питер, 2009. 672с., илл.
6. Столингс В. Операционные системы. М.: Вильямс, 2004
7. Соломон Д.,Руссинович М. Внутреннее устройство Microsoft Windows 2000. Мастер-класс./Пер. с англ. - Спб.: Питер, 2008. - 992с., илл.
8. Максвелл С. Ядро Linux в комментариях./Пер.с англ. - К.: Диасофт, 2000. – 488с.
Материально-техническое обеспечение дисциплины
Мультимедийное оборудование – ноутбук, экран, проектор.
15
НИУ ВШЭ – Нижний Новгород
Программа дисциплины «Операционные системы»
для направления 231000.62 – Программная инженерия
подготовки бакалавра
Используется ПО в компьютерном классе НИИТ. В НИУ ВШЭ – Нижний Новгород
студентам предоставляется возможность самостоятельной работы с электронными ресурсами информации, периодической литературой.
В компьютерном классе (НИИТ) доступ on-line
Автор программы
О.П. Тимофеева
16