РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Федеральное агентство по образованию
Ухтинский государственный технический университет
"УТВЕРЖДАЮ"
И.о. первого проректора
___________Н.С.Федотов
"____"_____________ 2010г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
"СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ"
Направление подготовки: 230100 Информатика и вычислительная техника
Профиль: Автоматизированные системы обработки информации и управления
Квалификация выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Факультет: Информационных технологий
Кафедра: Автоматизированные информационные системы
Всего
Вид учебной работы
З.Е.
часы
Аудиторные занятия (АЗ) (всего), в том
числе:
Лекции (ЛК)
Лабораторные работы (ЛР)
Практические занятия: (ПЗ)
Семинарские занятия (СЗ)
Текущий контроль (тестирование – т/ коллоквиум к) (ТК)
Консультации (К)
% интерактивных форм обучения от АЗ по
дисциплине
Самостоятельная работа (СР) (всего), в
том числе:
Курсовая работа: (КР)
Курсовой проект: (КП)
Расчетно-графические работы (РГР)
Контрольная работа (контр.р)
Научно-исследовательская работа (НИР)
Другие виды самостоятельной работы
Вид промежуточной аттестации (зачет,
экзамен):
Общая трудоемкость дисциплины и
трудоемкость по семестрам:
2,0
72
1,0
1,0
-
36
36
-
0,11
4
1,89
68
1
2
17
18
Семестры
4
5
недели
17 18 17
3
6
7
8
18
17
12
36
36
1
экз
4
2010 г
144
1. Цель преподавания дисциплины:
- освоение студентами теоретических основ построения и использования системного
программного обеспечения: операционных систем,
операционных сред, систем
программирования и файловых систем; изучение механизмов управления задачами,
памятью в ОС, способов обмена данными между процессами, потоками, освоение
принципов построения интерфейсов ОС.
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО
Дисциплина
"Системное
программное
обеспечение"
относится
к
Профессиональному циклу, вариативная часть.
Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для изучения
данной дисциплины:
 "Алгоритмические языки и программирование".
 "Объектно-ориентированное программирование".
 "Операционные системы".
(Указывается цикл (раздел) ООП, к которому относится данная дисциплина (модуль).
Дается описание логической и содержательно-методической взаимосвязи с другими
частями ООП (дисциплинами, модулями, практиками). Формулируются (указываются)
требования к «входным» знаниям, умениям и компетенциям обучающегося, необходимым
при освоении данной дисциплины и приобретенным в результате освоения
предшествующих дисциплин (модулей).
Указываются те теоретические дисциплины и практики, для которых освоение данной
дисциплины (модуля) необходимо как предшествующее).
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Изучение дисциплины направлено на формирование следующих компетенций:
_____________________________________________________________________________
(Указываются компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины (модуля)в соответствии с ФГОС ВПО
и дополнительные,
сформулированные разработчиком программы) ______________________________
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
- ЗНАТЬ основные концепции построения системного программного обеспечения,
организацию управления вычислительными процессами и ресурсами, принципы
организации многозадачности, механизмы обмена данными;
- УМЕТЬ использовать интерфейс WIN32 API для разработки системных утилит;
- ИМЕТЬ представление об основных приемах системного программирования,
применяемых на IBM PC.
4. Структура и содержание дисциплины
4.1. Содержание разделов дисциплины:
№
п/п
1.
Наименование
раздела дисциплины
(модуля)
1 Введение.
Содержание раздела
Определение понятия «системное программное
обеспечение», состав системного ПО и
содержание курса.
Роль каждого элемента системного ПО в
функционировании ПК:
 определение и назначение операционной
Трудоемко
сть,
часы з.е.
1
2.
2 Операционные
системы и среды.
3.
3 Интерфейсы
операционных
систем.
4.
4 Управление
задачами и памятью
в операционных
системах.
1.
5.
5
8 Особенности
архитектуры
микропроцессоров
i80x86.
системы;
 понятие и роль операционной среды;
 назначение системы управления файлами;
 определение и состав систем
программирования;
 назначение утилит.
Современные операционные системы:
назначение, состав, принципы построения.
Классификация ОС. Функции и состав базовой
системы ввода-вывода (BIOS).
Понятие и назначение операционной среды.
Описание операционных сред в ОС Windows.
Принципы построения интерфейсов ОС.
Интерфейс прикладного программирования.
Реализация функций API на уровне ОС и
системы программирования. Платформеннонезависимый интерфейс POSIX. Основные
правила организации API-вызовов в
приложениях для ОС Windows NT.
Понятие вычислительного процесса и ресурса.
Диаграмма состояний процесса. Реализация
понятия последовательного процесса в ОС.
Процессы и треды (потоки). Основные виды
ресурсов вычислительной системы и способы их
разделения. Распределение процессорного
времени между потоками.
Планирование и диспетчеризация процессов и
задач: стратегии планирования, дисциплины
диспетчеризации, диспетчеризация задач с
использованием динамич. приоритетов.
Многозадачность и многопоточность в ОС
Windows.
Память и отображения, виртуальное адресное
пространство.
Простое непрерывное распределение памяти,
распределение с перекрытием (оверлейные
структуры), распределение статическими и
динамическими разделами.
Сегментная, страничная и сегментно-страничная
организация памяти.
Распределение оперативной памяти в ОС
Windows.
Реальный и защищенный режимы работы
процессора. Новые системные регистры
микропроцессоров i80x86. Адресация в 32разрядных МП i80x86 при работе в защищенном
режиме: поддержка сегментного и страничного
способов организации виртуальной памяти.
Защита адресного пространства задач: уровни
привилегий для защиты адресного пространства
задач, механизм шлюзов для передачи
управления на сегменты кода с другими
уровнями привилегий, аппаратная поддержка
2
0,5
1,5
2
1
2
1
0,5
6.
Система прерываний
32-разрядных
микропроцессоров
i80x86.
7.
Управление
вводом/выводом и
файловые системы.
8.
9.
Проектирование
параллельных
взаимодействующих
вычислительных
процессов.
Трансляторы,
формальные языки и
грамматики.
10.
Генерация и
оптимизация кода.
11.
Современные
задач.
Работа системы прерываний в реальном режиме
работы процессора: понятие прерывания,
обработчика прерывания, вектора прерывания,
ТВП. Виды прерываний. Программируемый
контроллер прерываний, схема приоритетов
аппаратных прерываний.
Основные понятия и концепции организации
ввода/вывода в ОС. Режимы управления
вводом/выводом. Закрепление устройств, общие
устройства ввода/вывода. Основные системные
таблицы ввода/вывода. Синхронный и
асинхронный ввод/вывод. Кеширование
операций ввода/вывода при работе с
накопителями на магнитных дисках.
Функции файловой системы и иерархия данных.
Структура магнитного диска. Сравнительный
анализ файловых систем FAT32, HPFS, NTFS.
Независимые и взаимодействующие
вычислительные процессы.
Средства синхронизации и связи при
проектирование параллельных
взаимодействующих вычислительных
процессов: семафоры, мониторы Хоара,
почтовые ящики, конвейеры и очереди
сообщений. Пример создания параллельных
взаимодействующих вычислительных процессов
в ОС.
Проблема тупиков и методы борьбы с ними:
понятие тупиковой ситуации, примеры,
формальные модели для изучения проблемы
тупиковой ситуации, предотвращение, обход и
обнаружение тупиков.
Языки и цепочки символов. Способы задания
языков. Определение грамматики. Способы
задания грамматик. Классификация языков и
грамматик. Регулярные языки и грамматики.
Конечные автоматы. Регулярные множества и
регулярные выражения. Свойства и способы
задания регулярных языков. Контекстносвободные языки: определение, свойства,
преобразования.
Основные принципы построения трансляторов:
определение транслятора, компилятора,
интерпретатора, общая схема работы
транслятора. Трансляторы с языка ассемблер
(ассемблеры). Организация таблиц
идентификаторов, функции синтаксических
анализаторов.
Семантический анализ и подготовка к генерации
кода. Общие принципы и методы генерации
кода. Основные методы оптимизации кода.
Понятие и структура системы
1
2
1
1
1
2
1,5
1
1
системы прогр-я.
Система прогр-я
Microsoft VS.NET
12.
13.
Организация
графического
интерфейса с
использованием C#
Элементы
управления. Классы.
программирования, принципы функц-я.
Компилятор как основная часть системы
программирования. Функции компановщика,
загрузчика и отладчика. Примеры современных
систем программирования.
Особенности технологии .NET. Стандартная
система типов CTS. Основы CLS. Обзор языка
C#.
Пространство имён Windows.Form. Обзор
классов Application, Object, Component, Control.
Основы реализации взаимодействия с
применением системных событий
Иерархия классов элементов управления. Обзор
элементов, свойств, возможностей
использования.
итого:
3
4
4
34
0
4.2. Разделы дисциплины и виды занятий
№
п/п
Наименование раздела
дисциплины (модуля)
ЛК1
ЛР
ПЗ
СP
ТК
СР
В соответствии с Типовым положением о вузе к видам учебной работы отнесены:
лекции, консультации, семинары, практические занятия, лабораторные работы,
контрольные
работы,
коллоквиумы,
самостоятельные
работы,
научноисследовательская работа, практики, курсовое проектирование (курсовая работа).
Высшее учебное заведение может устанавливать другие виды учебных занятий.
5. Лабораторный практикум
№
п/п
Наименование раздела
дисциплины (модуля)
1.
1,3
2.
3,7
3.
2,3
4.
3
1
Наименование лабораторных работ
Использование API-вызовов для создания
элементов интерфейса (окна, кнопки, меню
и т.д.) и обработки сообщений в
приложениях Windows.
Дескрипторы, описатели, идентификаторы,
атрибуты объектов.
Функции WIN32 API для получения
сведений об операционной системе,
дисковых устройствах и ресурсах ПК.
Обработка сообщений от аппаратных
устройств в приложениях Windows.
Аппаратные и символьные сообщения
клавиатуры, кодовые таблицы Windows
Используемый вид занятий при прохождении данного раздела помечается знаком “+”
Трудоемко
сть
часы з.е.
2
4
6
2
5.
4,8
6.
4,5
7.
4,8
8.
8
9.
8
95/98 и NT.
Функции WIN32 API для управления
потоками. Синхронизация потоков,
использование объекта Critical Section для
организации последовательного доступа к
ресурсам приложения.
Функции WIN32 API для управления
процессами. Получение сведений о
процессах и распределенных для них
ресурсах.
Виды библиотек. Понятие DDL.
Принципы создания DLL.
Правила использования DLL в
приложениях.
Средства связи между процессами:
динамический обмен данными, почтовые
каналы и ящики.
Использование буфера обмена в
приложениях Windows: форматы данных,
основные функции и обрабатываемые
сообщения.
итого:
6
4
4
4
2
34
6. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
№
№
п-п
1
Наименование
проекта (работы)
Разработка системной
утилиты с
использованием API.
Номе
р
темы
Конкретная цель выполнения
проекта (работы)
Объем
заданий
Время
дополн
. час.
Применение на практике
навыков API программирования
для написания системных
утилит с требуемым согласно
заданию объемом
функциональности.
Выполнение КР заключается в написании программы на языке С++ в среде
Microsoft Visual Studio 2003 и выше с использованием Win32 API функций (в том числе
для создания всех элементов управления). Пояснительная записка к КР должна содержать
следующие разделы: постановка задачи, описание всех используемых API функций,
краткое руководство пользователя (в т.ч. описание функций программы, описание
интерфейса), исходный код программы на языке С++ (шрифт 14, междустрочный
интервал 1). К пояснительной записке необходимо приложить рабочую программу с
исходным кодом. Защита КР заключается в демонстрации программы и пояснениях по
коду.
Примеры задания к курсовой работе:
1. Разработать утилиту SysInfo (системная информация), предоставляющую
информацию о конфигурации компьютера;
2. Написать программу TaskManager (Диспетчер задач), предоставляющую
информацию о запущенных в системе процессах;
7. Образовательные технологии
(Указываются образовательные технологии, используемые при реализации
различных видов учебной работы.
В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки
реализация компетентностного подхода должна предусматривать широкое
использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения занятий
(компьютерных симуляций, деловых и ролевых игр, разбор конкретных ситуаций,
психологические и иные тренинги) в сочетании с внеаудиторной работой с целью
формирования и развития профессиональных навыков обучающихся. В рамках учебных
курсов должны быть предусмотрены встречи с представителями российских и
зарубежных компаний, государственных и общественных организаций, мастер-классы
экспертов и специалистов.
Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, определяется главной
целью (миссией) программы, особенностью контингента обучающихся и содержанием
конкретных дисциплин, и в целом в учебном процессе они должны составлять для
программ бакалавров не менее 20 (30) % аудиторных занятий (определяется
требованиями ФГОС с учетом специфики ООП). Занятия лекционного типа для
соответствующих групп студентов не могут составлять более 40% аудиторных
занятий для программ бакалавров (определяется соответствующим ФГОС).
8. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое
обеспечение самостоятельной работы студентов
К ежемесячному контролю относится контроль выполнения лабораторных работ.
Текущий контроль включает в себя контроль выполнения заданий, осуществляемый в
форме задач, предложенных для самостоятельной работы. Рубежный контроль
осуществляется посредством выполнения тестовых заданий по пройденной теме.
Итоговый контроль осуществляется приемом курсовой работы и экзамена.
______________________________________________________________________
(Указываются темы эссе, рефератов, курсовых работ и др. Приводятся примеры
контрольных вопросов и заданий для проведения текущего контроля и промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины, а также для контроля самостоятельной
работы обучающегося по отдельным разделам дисциплины).
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)
9.1. Основная и дополнительная литература:
№№
п-п
Автор и наименование
Л-1 А.В.Гордеев, А.Ю.Молчанов. Системное программное
обеспечение. СПб, Питер.
Л-2
В.В. Лабор. Си Шарп: Создание приложений для
Windows. Мн.: Харвест
Л-3 Дж. Савилл. Windows XP/2000. Вопросы и ответы. М.:
«Вильямс».
Дополнительная литература
Вид
пособи
я
У
Год
издания
Др
2004
Др
2004
2003
Кол-во
экз. в
библиотеке
Л-6
А.А. Фролов, Г.В. Фролов. Аппаратное обеспечение
компьютера IBM PC ( в 2 частях ). Москва, ДИАЛОГМИФИ.
Др
1992
М. Гук. Аппаратные средства IBM PC, 3-е издание.
СПб, Питер.
Др
2006
9.2. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы _________________________
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины "Системное программное
обеспечение":
Лекции проводятся в лекционной аудитории 218к, рассчитанной на 50 посадочных мест,
площадью 66,9 м2. Аудитория оборудована проектором, экраном, учебной доской,
ноутбуком. Лабораторные занятия проводятся в 202к - "Лаборатория компьютерного
моделирования магистрального транспорта газа", именная аудитория ООО "Газпром
трансгаз Ухта". Площадь 50,6 м2, рассчитана на 10 посадочных мест. Аудитория
оборудована: 10 компьютерами на базе процессора Celeron E1400 CPU 2.0 GHz, (RAM)
ОЗУ 1 Gb, НDD 160 Gb; 10 мониторами ViewSonic VA1916W 19'. Используется
переносной проектор, ноутбук. В классе установлена пластиковая доска, рабочее место
преподавателя.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
(Указываются рекомендуемые модули внутри дисциплины или междисциплинарные
модули, в составе которых она может входить, особенности организации изучения
дисциплины, в т.ч. самостоятельной работы)
Рабочая учебная программа по дисциплине "Системное программное обеспечение"
составлена в соответствии с требованиями Федерального Государственного
образовательного стандарта ВПО с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по
направлению 230100 -Информатика и вычислительная техника и учебного плана по
профилю подготовки Автоматизированные системы обработки информации и
управления.
Автор(ы) (доц., к.т.н.).
___________________ (
)
Рецензент(ы) ______________________________ (
)
Рабочая учебная программа рассмотрена на заседании учебно-методического
совета университета протокол № от “ “ ________ 20___ г. и признана соответствующей
требования Федерального Государственного образовательного стандарта и учебного
плана по направлению 000000.00 "…………………………."
Председатель УМС
______________ Бабаевский П.Г.
Рабочая учебная программа рассмотрена методическим Советом факультета
№___ и признана соответствующей требования Федерального Государственного
образовательного стандарта и учебного плана по направлению 000000.00
"…………………………."
Декан факультета № ____
_______________ . (
Председатель методического Совета факультета № ____
____________ (
)
)
Программа согласована с УМУ университета ______________ Козлов Н.А.