Ученого совета факультета

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУ ВПО «ГЛАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ
ИНСТИТУТ имени В.Г. Короленко»
ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ОБОЛОЧКИ
Учебная программа
Глазов 2004
Утверждено на заседании
Ученого совета факультета
социальных и
информационных
технологий
02.07.2004г., протокол №6
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
Дисциплина – Операционные системы и оболочки
Специальность 351500 – «Математическое
администрирование информационных систем»
Составитель – ст. преподаватель С.Н. Кунаев
обеспечение
© Глазовский государственный педагогический институт, 2004
и
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Цель курса — освоение обучаемым фундаментальных знаний в
области теории операционных систем (ОС) и выработка практических
навыков применения этих знаний.
Задача курса — изложение основных положений теории ОС и
оболочек, их применения при реализации ОС и программ,
реализующих параллельное взаимодействие.
Для успешного освоения курса студенты должны быть знакомы с
основами теории множеств, дискретным анализом, алгеброй,
математическим анализом, основами теории вероятностей, иметь
практические навыки программирования.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
Результатом изучения курса должны стать:
 овладение принципами построения ОС
 знание интерфейсов и основных стандартов в области
системного программного обеспечения, основных функций ОС,
современных ОС и операционных оболочек, стандартных сервисных
программ, машинно-зависимых и машинно-независимых свойств ОС,
вычислительного процесса и его реализации с помощью ОС;
 умение управлять вычислительными процессами, вводомвыводом, реальной и виртуальной памятью;
знание способов построения ОС, планирования заданий
пользователей, сохранности и защиты программных систем.
3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид учебной работы
Общая трудоемкость
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия
Лабораторные работы
Самостоятельная работа
Курсовые работы, рефераты
Вид итогового контроля
Всего часов
320
160
54
54
52
160
-
Семестры
2
Экзамен
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. РАЗДЕЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ ЗАНЯТИЙ
№
Разделы дисциплины
п/п
1.
Принципы построения ОС
2.
Вычислительный процесс и
его реализация с помощью ОС
3.
Машинно-зависимые свойства
ОС
4.
Управление вычислительными
процессами, вводом-выводом,
реальной памятью
5.
Управление виртуальной
памятью
6.
Стандартные сервисные
программы
7.
Машинно-независимые
свойства ОС
8.
Распределенные системы
9.
Способы построения ОС
10. Обзор современных ОС и
операционных оболочек
11. Сохранность и защита
программных систем
12. Интерфейсы и основные
стандарты в области
системного программного
обеспечения
Х
Х
Х
Х
Лабор
.
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Лекции Практ.
4.2. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ
1) ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ ОС
Операционная система. Определение. Поколения операционных
систем.
Функции
операционных
систем.
Классификация
операционных систем по особенностям алгоритмов управления
ресурсами, особенностям аппаратных платформ, особенностям
областей
использования.
Сетевые
операционные
системы.
Распределенные операционные системы. Аппаратная поддержка
распределенных операционных систем.
2) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС И ЕГО РЕАЛИЗАЦИЯ С
ПОМОЩЬЮ ОС
Определение термина "процесс". Процессы и программы.
Состояния процесса. Операции над процессами. Потоки (нити)
управления. Сравнительный анализ нитей и процессов. Классы нитей.
Реализация пользовательских нитей с помощью библиотеки функций.
3) МАШИННО-ЗАВИСИМЫЕ СВОЙСТВА ОС
Прерывания, планирование процессов, обслуживание вводавывода, управление реальной и виртуальной памятью.
4) УПРАВЛЕНИЕ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫМИ
ПРОЦЕССАМИ,
ВВОДОМ-ВЫВОДОМ, РЕАЛЬНОЙ ПАМЯТЬЮ
Синхронизация параллельных процессов. Проблема критических
участков. Анализ подходов к решению проблемы. Алгоритм Деккера.
Аппаратная поддержка взаимоисключений: запрещение прерываний,
test&set. Синхронизация памяти: membar. Программная реализация
взаимоисключений:
блокирование
(spin
lock).
Cемафоры:
определение, назначение, реализация. Задача взаимодействия
писателя и читателя и ее решение с помощью блокировок и
семафоров. Мониторы: определение, назначение, реализация.
Переменная условия. Решение задачи взаимодействия писателей и
читателей. Проблема тупиков. Необходимые условия возникновения
тупиков. Алгоритм банкира. Модели для анализа свойств
асинхронных процессов. Уровни планирования. Приоритеты.
Алгоритмы планирования. Иерархия памяти. Управление памятью.
Привязка команд и данных к адресам: времена компиляции, загрузки,
исполнения. Именующая функция. Редактор связей. Соглашения о
связях. Функция памяти. Способы реализации отображения.
Аппаратная поддержка. Управление файловой системой. Управление
устройствами ввода/вывода.
5) УПРАВЛЕНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ ПАМЯТЬЮ
Стратегии размещения, подкачек, вытеснения.
6) СТАНДАРТНЫЕ СЕРВИСНЫЕ ПРОГРАММЫ
Использование стандартных сервисных программ; профилактика
устойчивой работы дисков.
7) МАШИННО-НЕЗАВИСИМЫЕ СВОЙСТВА ОС
Работа с файлами, управление заданиями, распределение ресурсов,
защита.
8) РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ
Синхронизация,
распределение
процессов,
распределенная
разделяемая память. Проблемы синхронизации в распределенных
системах. Логические часы. Алгоритм Лампорта. Физические часы.
Алгоритм Беркли. Взаимное исключение в распределенных системах.
Алгоритмы: централизованный, распределенный, маркерного кольца.
Алгоритм избрания координатора. Атомические транзакции.
Реализация транзакций. Организация распределения процессоров.
Модели: рабочих станций и процессорного пула. Алгоритмы
распределения процессоров и планирования в распределенных
системах. Распределенная разделяемая память. Системы с
разделяемой памятью.
9) СПОСОБЫ ПОСТРОЕНИЯ ОС
Типы архитектур операционных систем. Ядро операционной
системы. Функции ядра. Микроядерные ОС. Экзоядерные ОС.
10) ОБЗОР
СОВРЕМЕННЫХ
ОС
И
ОПЕРАЦИОННЫХ
ОБОЛОЧЕК
Доминирование операционных систем Unix и Windows.
Распределенная ОС Ameoba. Операционная система Unix. История
Unix. Версии Unix. Многонитевость в некоторых версиях Unix.
Семейства нитей POSIX и Microsoft. Состояния процесса в ОС Unix.
Системные функции управления процессами. Взаимодействие между
процессами в Unix. Сигналы. Классы сигналов. Работа с сигналами.
Принципы планирования процессов в Unix. Приоритеты. Редактор
связей ld в Unix. Типы порождаемых модулей. Модели связывания.
Управления памятью в Unix: свопинг и подкачка по запросу. Система
управления вводом-выводом в Unix. Системные функции
ввода/вывода. Файловая система в Unix. Оболочки Unix. Программное
окружение Unix.
11) СОХРАННОСТЬ И ЗАЩИТА ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМ
Безопасность информационных технологий. Три основные задачи
по защите информационных технологий. Иерархия классов
безопасных систем. Криптология, криптография, криптоанализ.
12) ИНТЕРФЕЙСЫ И ОСНОВНЫЕ СТАНДАРТЫ В ОБЛАСТИ
СИСТЕМНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
4.3. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
1) Различные типы интерфейсов операционных систем и работа в
них
2) Пакетные файлы: их назначение и использование в различных
ОС
3) Оболочки операционных систем в различных ОС
4) Создание "загрузочных" дискет. Инсталляция и восстановление
ОС
5) Элементы настройки компьютера в ОС Windows
6) Настройка сетевого соединения компьютера
7) Реестр Windows и работа с ним
8) Работа в глобальных сетях. Способы соединения с удаленным
компьютером
9) Работа на удаленном компьютере с помощью терминального
подключения
4.4. ТЕМАТИКА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1) Реестр Windows. Данные в реестре и их использование.
Структура реестра Windows. Основные поддеревья, значимые
элементы и типы данных. Ульи и файлы реестра Windows. Назначение
корневых ключей реестра.
2) Сетевые операционные системы. Основные компоненты сети.
Возможные схемы организации локальной сети. Основные
особенности ОС Netware по сравнению с другими операционными
системами. Настройка сетевого подключения компьютера при
различных видах соединения с сетью.
3) Средства защиты информации. Резервирование данных. Защита
данных от внутренних и внешних ошибок. Основные виды вирусных
программ и методы защиты информации от них.
4) Глобальные и локальные сети и сетевые технологии. Глобальные
и локальные сетевые технологии. Использование программ-серверов и
программ-клиентов при работе в локальных и глобальных сетях.
5) Программные средства человеко-машинного интерфейса.
Мультимедиа и гипермедиа. Аудио и сенсорное сопровождение.
5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ:
1) Дейтел Г., Введение в операционные системы. М."Мир",1987.
2) Кейлингерт П., Элементы операционных систем, М."Мир", 1985.
3) Кейслер С., Проектирование операционных систем для малых
ЭВМ, М."Мир", 1986.
4) Цикритизис Д., Бернстайн Ф., Операционные системы, М."Мир",
1977.
5) Кулаков Ю.А., Луцкий Г.М. Компьютерные сети. К.: Юниор,
1998.
6) Блэк Ю. Сети ЭВМ: протоколы, стандарты, интерфейсы.М.:Мир,
1990.
7) Корнеев
В.В.
Параллельные
вычислительные
системы.М.:"Нолидж", 1999.
8) Эви Немет, Гарт Снайдер, Скотт Сибасс, Трент Р.Хейн. UNIX:
руководство системного администратора. BHV Санкт-Петербург,
1999.
9) Николаев Ю.И. Проектирование защищенных информационных
технологий.СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1997.
10)
Робачевский А.М. Операционная система UNIX. СПб.: BHV
- Санкт-Петербург, 1997.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ:
1) Колин А., Введение в операционные системы, М."Мир", 1975.
2) Дунаев С. Операционная система UNIX System V Release 4.2.
Изд-во МИФИ-Диалог, 1995.
3) Дунаев С. UNIX сервер. Том 1, 2. Изд-во МИФИ-Диалог, 1998.
4) Зегжда Д.П., Ивашко А.М. Как построить защищенную
информационную систему. СПб.: Мир и семья-95, 1997.
6.
МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
- специально оборудованные аудитории и компьютерные классы;
- персональные компьютеры (модели: 486, Pentium);
- различные технические и аудиовизуальные средства обучения;
- сетевые операционные системы;
- комплекс сервисного системного ПО;
- учебные и методические пособия.
7. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ
ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
7.1.
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
ОРГАНИЗАЦИИ
Самостоятельная работа студентов осуществляется с основной и
дополнительной
рекомендуемой
литературой,
а
также
в
компьютерном классе в присутствии лаборанта.
7.2. ПЕРЕЧЕНЬ ПРИМЕРНЫХ КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ И
ЗАДАНИЙ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
1) Криптология, криптография, криптоанализ.
2) Основные обязанности системного администратора
3) Отказоустойчивые системы.
4) Системы реального времени.
7.3. ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ЭКЗАМЕНУ
1) Архитектура и структура ЭВМ. История развития ЭВМ.
2) Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ. Типы и виды ПО.
3) Операционные системы, их функции и назначение.
4) Классификация распространенных типов операционных систем.
5) MS DOS. История развития, обзор версий MS DOS.
6) Состав MS DOS. Назначение основных файлов MS DOS.
7) Процесс начальной загрузки MS DOS. Назначение файлов
config.sys и autoexec.bat.
8) Типы и виды памяти в ПК. Карта памяти.
9) Диски в современных ЭВМ. Физическое и логическое строение
диска.
10) Прерывания в MS DOS. Обзор основных прерываний.
11) Запускаемые файлы в MS DOS, их классификация. Резидентные
программы.
12) Языки программирования в MS DOS. Ассемблер.
13) Ошибки и неисправности ПК, их классификация.
14) Программы для диагностики и исправления неисправностей в
MS DOS. Назначение и характеристики.
15) Программный пакет Norton Utilities,
его назначение и
характеристики.
16) Процесс сжатия и распаковки информации. Обзор основных
программ-архиваторов.
17) Компьютерные вирусы, их классификация и характеристики.
18) Методы борьбы с вирусами.
19) Межкомпьютерное взаимодействие. Протоколы и уровни.
Основные сетевые программы.
20) Сущность процесса дефрагментации и восстановления
удаленных файлов. Основные программы для дефрагментации и
восстановления файлов.
21) Внутренняя организация дисковой памяти. Секторы и кластеры.
Версии FAT-16 и FAT-32. Причины возникновения потерь. Способы
борьбы с потерями.
ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ОБОЛОЧКИ
Учебная программа
Корректор: Т.В. Телегина
Оригинал – макет: Е.В. Машкова
Изд. Лиц. ИД № 06035 от 12.10.01. Подписано в печать 05.11.04
Формат 60х84 1/16. Усл. печ. л. 0.70. Уч.-изд. л. 0.42. Тираж 100 экз.
Заказ 1390 – 2004.
Глазовский государственный педагогический институт
427621, Глазов, ул. Первомайская, 25