Рабочая программа - Факультет дизайна и компьютерных

Федеральное агентство по образованию
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова»
Технический институт
Факультет дизайна и компьютерных технологий
Кафедра компьютерных технологий
СОГЛАСОВАНО
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета ДиКТ
Профессор __________Желтов В.П.
«_____» ____________2009 г.
Проректор по учебной работе
Профессор ___________Агаков В.Г.
«_____» ____________2009 г.
Рабочая программа
Дисциплина: Операционные системы
Направление: 654600 – Информатика и вычислительная техника (ИВТ)
Специальность: 230102 – Автоматизированные системы обработки
информации и управления (АСОИУ)
Заочная форма
Бюджет времени (час)
Аудиторные занятия
Форма
обучения
заоч.
заоч.
сокр.
Семестр
Всего
6
5
140
140
Всего
аудит.
Самост. работа, включая
курсовое проектир-ие
лекции
практ
лабор
26
14
–
12
114
26
14
–
12
114
Итоговый контроль
кур.
проект
(раэкз
зач
бота),
контр.
работа
+
–
контр.
+
–
контр.
Рабочая программа составлена на основе государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования направления подготовки дипломированного специалиста 654600 – Информатики и вычислительная техника, специальности 230102 – Автоматизированные системы обработки информации и управления, утвержденного 27 марта 2000 г. (Регистрационный № 224 тех
)
с
Составитель: доцент кафедры компьютерных технологий
А.П. Димитриев
Рабочая программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры КТ
«___» ______________20_г., протокол № _______
Заф. кафедрой КТ, профессор
В.П. Желтов
Рабочая программа одобрена методическим советом ФДиКТ
Председатель методического совета, доцент
Чебоксары – 2009
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
1.1.Предмет изучения дисциплины
Назначение и функции операционных систем (ОС). Мультипрограммирование. Режим разделения времени. Многопользовательский режим работы. Режим работы и ОС реального времени.
Универсальные операционные системы и ОС специального назначения. Классификация операционных систем. Модульная структура построения ОС и их переносимость. Управление процессором.
Понятие процесса и ядра. Сегментация виртуального адресного пространства процесса. Структура
контекста процесса. Идентификатор и дескриптор процесса. Иерархия процессов. Диспетчеризация и
синхронизация процессов. Понятия приоритета и очереди процессов. Средства обработки сигналов.
Понятие событийного программирования. Средства коммуникации процессов. Способы реализации
мультипрограммирования. Понятие прерывания. Многопроцессорный режим работы. Управление
памятью. Совместное использование памяти. Защита памяти. Механизм реализации виртуальной памяти. Стратегия подкачки страниц. Принципы построения и защита от сбоев и несанкционированного доступа.
1.2.Цель преподавания дисциплины
В результате изучения дисциплины студенты должны быть подготовлены к решению следующих профессиональных задач: инсталляция, настройка и обслуживание системного, инструментального и прикладного программного обеспечения.
1.3.Задачи преподавания дисциплины
Инженер по информатике и вычислительной технике должен знать: назначение, организацию, принципы функционирования, последовательность и этапы разработки системных, инструментальных и прикладных программ, программных комплексов и систем.
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Лекции (14 ч.).
Лекция 1. Введение (2 часа)
Основные понятия, концепции ОС. Архитектурные особенности: монолитное ядро.
Слоеные системы. Виртуальная машина. Микроядерная архитектура. Смешанные системы.
Определение ОС. ОС как расширенная машина. Что такое ОС (как защитник и ядро). ОС как
система управления ресурсами.
Лекция 2. Классификация ОС (1 час)
Эволюция ОС. Классификация ОС: алгоритм управления ресурсами, многозадачность,
многопользовательский режим. Классификация ОС: вытесняющая и невытесняющая многозадачность, многонитиевость, многопроцессорная обработка. Классификация ОС: Особенности аппаратных платформ, областей использования, методов построения.
Лекции я 3. Процессы (2 часа)
Понятие процесса. Состояния процесса. Операции над процессами и связанные с ними понятия. Одноразовые операции. Многоразовые операции. Переключение контекста. Уровни
планирования. Критерии планирования и требования к алгоритмам.
Параметры планирования. Вытесняющее и невытесняющее планирование. Алгоритмы планирования: FCFS, RR, SJF. Гарантированное планирование, приоритетное, многоуровневые
очереди. Взаимодействующие процессы.
Лекция 4. Аппаратная поддержка мультипрограммирования (1 час)
Общие сведения об архитектуре компьютера на примере Pentium. Защищенный режим.
Дескрипторные таблицы.
Лекции 5. Управление памятью (2 часа)
Управление памятью (основные понятия). Функции ОС по управлению памятью. Связывание адресов. Управление памятью с фиксированными разделами, с переменными разделами,
свопинг. Проблема размещения больших программ. Понятие виртуальной памяти.
Архитектурные средства поддержки виртуальной памяти: страничная память. Сегментная и
сегментно-страничная организация памяти. Таблица страниц. Ассоциативная память. Иерархия памяти. Исключительные ситуации при работе с памятью.
Лекция 6. Введение в файловую систему (2 часа)
2
Введение в файловую систему. Имена файлов. Структура файлов. Типы и атрибуты файлов.
Доступ к файлам. Операции над файлами. Директории. Логическая структура файлового архива. Операции над директориями. Защита файлов.
Интерфейс файловой системы (ФС). Общая структура ФС. Структура ФС на диске: методы
выделения дискового пространства. Управление свободным и занятым дисковым пространством. Размер блока.
Лекция 7. Структура ФС на диске (2 часа)
Реализация директорий. Примеры реализации директорий. Поиск в директории. Монтирование ФС. Связывание файлов: организация связи между каталогом и разделяемым файлом.
Кооперация процессов при работе с файлами.
Целостность ФС. Управление плохими блоками. Производительность ФС. Системные вызовы, работающие с именем файла. Системные вызовы, работающие с файловым дескриптором.
Архитектуры ФС: FAT32, NTFS, s5/ufs.
Лекция 8. Система ввода-вывода (2 часа)
Структура системы ввода-вывода. Систематизация внешних устройств и интерфейс между
базовой подсистемой ввода-вывода и драйверами. Функции базовой подсистемы вводавывода.
Буферизация и кэширование. Спулинг и захват устройств. Обработка прерываний и ошибок.
Планирование запросов.
3. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ (12 ч.)
Наименование
Команды MS-DOS
Зарегистрированные расширения файлов и системный реестр
Команды операционной системы Linux. Написание и компиляция программ. Система
Midnight Commander
Управление памятью (буфер обмена) и прерывание по таймеру
Скрипты Windows
Управление задачами и процессами. Процессы и их приоритеты
Пример создания многопоточного приложения в Delphi
Часов
2
1
2
2
2
1
2
4. ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ
1. Основные понятия, концепции ОС.
2. Архитектурные особенности: монолитное ядро.
3. Слоеные системы.
4. Виртуальная машина.
5. Микроядерная архитектура. Смешанные системы.
6. Определение ОС. ОС как расширенная машина. ОС как защитник и ядро.
7. ОС как система управления ресурсами.
8. Эволюция ОС.
9. Классификация ОС: алгоритм управления ресурсами, многозадачность, многопользовательский режим.
10.
Классификация ОС: вытесняющая и невытесняющая многозадачность, многонитиевость, многопроцессорная обработка.
11.
Классификация ОС: Особенности аппаратных платформ, областей использования, методов построения.
12.
Понятие процесса.
13.
Состояния процесса.
14.
Операции над процессами и связанные с ними понятия.
15.
Одноразовые операции.
16.
Многоразовые операции. Переключение контекста.
17.
Уровни планирования.
18.
Критерии планирования и требования к алгоритмам.
3
19.
Параметры планирования.
20.
Вытесняющее и невытесняющее планирование.
21.
Алгоритмы планирования.
22.
Взаимодействующие процессы.
23.
Категории средств обмена информацией.
24.
Логическая организация передачи информации.
25.
Надежность средств связи. Как завершается связь.
26.
Семафоры, мониторы, сообщения.
27.
Тупики.
28.
Концепция ресурса.
29.
Условия возникновения тупиков.
30.
Основные направления борьбы с тупиками.
31.
Управление памятью (основные понятия). Функции ОС по управлению памятью.
32.
Связывание адресов.
33.
Управление памятью с фиксированными разделами, с переменными разделами, свопинг.
34.
Проблема размещения больших программ. Понятие виртуальной памяти.
35.
Архитектурные средства поддержки виртуальной памяти: страничная память.
36.
Сегментная и сегментно-страничная организация памяти.
37.
Таблица страниц.
38.
Ассоциативная память.
39.
Иерархия памяти.
40.
Исключительные ситуации при работе с памятью.
41.
Введение в файловую систему.
42.
Имена файлов.
43.
Структура файлов.
44.
Типы и атрибуты файлов.
45.
Доступ к файлам.
46.
Операции над файлами.
47.
Директории. Логическая структура файлового архива.
48.
Операции над директориями.
49.
Защита файлов.
50.
Интерфейс файловой системы (ФС).
51.
Общая структура ФС.
52.
Структура ФС на диске: методы выделения дискового пространства.
53.
Управление свободным и занятым дисковым пространством.
54.
Размер блока.
55.
Структура ФС на диске.
56.
Реализация директорий.
57.
Примеры реализации директорий.
58.
Поиск в директории.
59.
Монтирование ФС.
60.
Связывание файлов: организация связи между каталогом и разделяемым файлом.
61.
Кооперация процессов при работе с файлами.
62.
Целостность ФС.
63.
Управление плохими блоками.
64.
Производительность ФС.
65.
Системные вызовы, работающие с именем файла.
66.
Системные вызовы, работающие с файловым дескриптором.
67.
Архитектура ФС s5/ufs.
68.
Архитектура ФС FAT.
69.
Архитектура ФС NTFS.
70.
Общие сведения об архитектуре компьютера: локальная магистраль, шины, пример
передачи информации из процессора в память и порт.
71.
Архитектура компьютера: устройства ввода-вывода.
4
72.
Структура контроллера устройства.
73.
Прямой доступ к памяти.
74.
Структура системы ввода-вывода.
75.
Систематизация внешних устройств и интерфейс между базовой подсистемой вводавывода и драйверами.
76.
Функции базовой подсистемы ввода-вывода.
77.
Буферизация и кэширование.
78.
Спулинг и захват устройств. Обработка прерываний и ошибок. Планирование запросов.
79.
Скрипты.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
WINDOWS, Linux – операционные системы; Visual Basic в пакете Microsoft Office; Borland
Delphi 7.0.
Темы для самостоятельной работы
1. Модульная структура построения ОС и их переносимость.
2. Управление процессором.
3. Средства обработки сигналов.
4. Понятие событийного программирования.
5. Многопроцессорный режим работы.
6. Безопасность ОС: защита от сбоев и несанкционированного доступа.
7. Категории средств обмена информацией. Логическая организация передачи информации.
8. Надежность средств связи. Как завершается связь. Семафоры, мониторы, сообщения.
9. Тупики. Концепция ресурса. Условия возникновения тупиков. Основные направления
борьбы с тупиками.
ЛИТЕРАТУРА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «Операционные системы»
Основная литература
1. Бэкон Д., Харрис Т. Операционные системы. Параллельные и распределенные системы.
СПб: Питер, 2004. -800 с.
2. Вильямс Ал. Системное программирование в Windows 2000 для профессионалов. /
СПб.:Питер, 2001.- 621 с.
3. Гордеев А.В. Операционные системы. Учебник для вузов. (ГРИФ).СПб:Питер, 2004.-215 с.
4. Комиссаров Д.А., Станкевич С.И. Мой учитель по персональному компьютеру. Операционные системы, аппаратные средства и программное обеспечение IBM PC. М.: Солон-Р,
2002. -336 с.
5. Партыка Т.Л., Попов И.И. Операционные системы, среды и оболочки. Учебное пособие.
(ГРИФ). М.: Инфра0М, 2004. -400 с.
6. Рихтер Д. WINDOWS для профессионалов: Создание эффективных Win32-приложений с
учетом специфики 64-разрядной версии Windows / Рихтер Джеффри. – 4-е изд. – СПб.: Питер, М.: Русская Редакция, 2001. – 722 с.
7. Эззель Бен. Windows 98: Руководство разработчика: В 2 т.: Пер. с. англ. Т.2/ Эззель Бен,
Блейни Джим; Под ред. Гинзбурга В., Колесникова А.- Киев: Ирина; 1999. – 415с.
8. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. – СПб.: Питер, 2007. – 539 с.
Дополнительная литература
1. Дейтел Г. Введение в операционные системы: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. т.1. 359с., т.2.
398с.
2. Кейлингерт П. Элементы операционных систем. Введение для пользователей: Пер. с англ.
М. Мир,1985. 295с.
3. Мэдник С., Донован Дж. Операционные системы: Пер. с англ. М. : Мир, 1987. 792 с.
4. Шоу А. Логическое проектирование операционных систем: Пер. с англ. М.: Мир, 1982.
Количество экземпляров литературы
1. Вильямс Ал. Системное программирование в Windows 2000 для профессионалов. /
СПб.:Питер, 2001.- 621 с.
5
Кол-во экземпляров – всего – 20, в наличии – 20.
2. Рихтер Д. WINDOWS для профессионалов: Создание эффективных Win32-приложений с
учетом специфики 64-разрядной версии Windows / Рихтер Джеффри. – 4-е изд. – СПб.: Питер, М.: Русская Редакция, 2001. – 722 с.
Кол-во экземпляров – всего – 20, в наличии – 20.
3. Эззель Бен. Windows 98: Руководство разработчика: В 2 т.: Пер. с. англ. Т.2/ Эззель Бен,
Блейни Джим; Под ред. Гинзбурга В., Колесникова А.- Киев: Ирина; 1999. – 415с.
Кол-во экземпляров – всего – 20, в наличии – 20.
Контрольная работа
Тема: Системные функции Visual Basic.
Задание. Разработать программу на языке Visual Basic, использующую системную
функцию, например, горизонтальное разрешение экрана. Дополнить программу для вычисления функции, соответствующей своему варианту, причем числовые значения вводятся в
текстовые поля. Использовать для вывода форму, созданную с помощью VBA (Visual Basic
for Application). Организовать также вывод в приложение Word или Excel.
В данной работе требуется предоставить для проверки письменный отчёт (или распечатку), в котором привести титульный лист, задание, составленную программу с комментариями и результаты её работы, теоретическую часть, список литературы.
Вопросы из теоретической части выбираются как два вопроса подряд по варианту.
6