Операционные системы

Бакалавриат 2023/2024

Статус: Курс обязательный (Прикладная математика)

Направление: 01.03.04. Прикладная математика

Кто читает: Департамент прикладной математики

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 3-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Бабердин Павел Васильевич, Михайлова Анастасия Алексеевна, Прытков Роман Сергеевич

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 56

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Основу курса составляет систематизированное изложение теоретических и практических вопросов построения современных операционных систем, концепций и алгоритмов управления локальными и распределенными ресурсами. Изучаютсяварианты реализации многозадачной и многоцелевой обработки (multithreading), организация виртуальной памяти, средства синхронизации процессов, удаленные вызовы процедур (RPC), транзакции, механизмы репликации, средства файловой системы, логическая и физическая реализация файловых систем и систем управления вводом-выводом, подходы к обеспечению безопасности. Обсуждаются современные технологии проектирования ОС: 2 микроядра, модель клиент-сервер, множественные прикладные среды, объектно-ориентированный подход, технология распределенных вычислительных систем (DCE). Особое внимание уделено сетевым возможностям ОС — использованию стандартных протоколов и интерфейсов, возможностям их мультиплексирования. В рамках курса лекций студенты познакомятся с методологически переработанным материалом, позволяющим эффективноиспользовать возможности ОС при проектировании самостоятельных прикладных приложений. Студенты не только получат представление о состоянии и возможностях современных ОС, но и приобретут навыки разработки системных приложений. Изложение принципов организации ОС сопровождается примерами их реализации в конкретных системах: LINUX, NetWare, Windows 2010 и выше. Особое внимание уделяется открытым ОС на базе LINUX. Приводится краткое введение в основы ОС LINUX (включая базовые понятия процессов/потоков, команд, файлов и т.д.), рассматриваются принципы архитектурной организации системы, основы мобильного программирования и принципы открытых систем, базисный механизм межпрограммных взаимодействий в централизованных и распределенных вычислительных системах, основные подходы к организации интерактивного взаимодействия с пользователем, вопросы стандартизации. Приводится информация о современном состоянии некоторых коммерческих и свободно распространяемых версий ОС LINUX. Обсуждаются вопросы взаимодействия различных ОС в рамках одной сети. Изучаются различные подходы к администрированию ОС в больших сетях: доменный подход и подход, основанный на службе каталогов.

Цель освоения дисциплины

Обучить студентов принципам организации современных вычислительных систем.

Планируемые результаты обучения

Знание основных подходов проектирования и организации современных вычислительных систем.
Получение представления о возможностях и сферах применения современных операционных систем.
Умение осуществлять взаимодействие между процессами и обрабатывать прерывания.
Умение программировать на командном языке.

Содержание учебной дисциплины

Архитектура современных вычислительных систем. Аппаратные и программные средства.
Режимы работы ЭВМ. Мультипроцессорная обработка. Конвейерная и параллельная обработка команд. Распределение памяти. Относительная адресация. Иерархия памяти. Виртуальная память. Защита памяти.
Управление памятью. Концепция виртуальной памяти.
Команды оператора. Интерпретатор команд.
Файловая система ОС LINUX.
Ядро ОС. Схемы доступа. Обработка прерываний в ОС LINUX. Системный вызов «сигнал».
Файловая система. Средства файловой системы. Топология файловой системы.
Система управления вводом-выводом (СУВВ) ОС LINUX.
Структура процесса ОС LINUX.
Межпроцессные взаимодействия. Управление процессами. Системные вызовы.
Организация локальных сетей ЭВМ. Топология ЛВС.
Программные средства локальных сетей ЭВМ
Сетевая архитектура.
Поддержка в ОС LINUX сетевого обмена.

Элементы контроля

ЛР-1
Установка ОС и проверка функционирования.
ЛР-2
Команды оператора.
ЛР-3
Файловая система.
ЛР-4
ЛР-5
ЛР-6
Экзамен № 1
На экзамене выдается билет с двумя вопросами по пройденным темам. После подготовки студент отвечает преподавателю устно, оценка выставляется по 10-балльной системе
Экзамен № 2
На экзамене выдается билет с двумя вопросами по курсу. После подготовки студент отвечает преподавателю устно, оценка выставляется по 10-балльной системе

Промежуточная аттестация

2023/2024 учебный год 1 модуль
0.25 * ЛР-1 + 0.25 * ЛР-2 + 0.25 * ЛР-3 + 0.25 * Экзамен № 1
2023/2024 учебный год 2 модуль
0.25 * ЛР-4 + 0.25 * ЛР-5 + 0.25 * ЛР-6 + 0.25 * Экзамен № 2

Список литературы

Авторы

Белов Александр Владимирович

Программа дисциплины