Операционные системы

Бакалавриат 2023/2024

Статус: Курс обязательный (Информатика и вычислительная техника)

Направление: 09.03.01. Информатика и вычислительная техника

Кто читает: Департамент компьютерной инженерии

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

Когда читается: 3-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: с онлайн-курсом

Онлайн-часы: 30

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Прокофьева Екатерина Николаевна, Чашкин Леонид Борисович

Язык: русский

Кредиты: 3

Контактные часы: 60

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

В теоретической части курса изучаются фундаментальные концепции и принципы построения современных операционных систем. Лекции посвящены рассмотрению ключевых подсистем и механизмов, лежащих в основе операционных систем, таких как управление процессами, управление памятью, файловые системы и методы обеспечения безопасности. Особое внимание уделяется общим архитектурным решениям и алгоритмам, не привязанным к конкретной операционной системе. Практическая часть курса демонстрирует, как теоретические знания реализуются на примере операционной системы UNIX. Студенты получают возможность закрепить полученные знания, выполняя лабораторные работы по конфигурированию, настройке и администрированию Linux-систем(общее название UNIX-пободных операционных систем, которые разработаны в рамках проекта GNU - проект по разработке СПО). Этот подход позволяет сформировать у обучающихся целостное понимание устройства и функционирования современных операционных систем. Курс нацелен на подготовку студентов к эффективному использованию и управлению операционными системами в их будущей профессиональной деятельности, а также закладывает основу для дальнейшего изучения более специализированных аспектов системного программирования и администрирования.

Цель освоения дисциплины

1. Формирование понимания фундаментальных концепций и принципов работы операционных систем;
2. Изучение архитектуры, компонентов и функций ключевых подсистем операционных систем, таких как управление процессами, управление памятью, файловые системы и ввод/вывод;
3. Получение знаний о механизмах обеспечения безопасности, многопользовательской работы и виртуализации в современных операционных системах;
4. Развитие навыков настройки и администрирования операционных систем;
5. Изучение основных принципов взаимодействия прикладного программного обеспечения с операционной системой;
6. Понимание тенденций развития операционных систем и их роли в современных информационных технологиях.

Планируемые результаты обучения

знание структуры дерева каталогов; знание основных типов файлов Linux; умение выполнять основные операции с файлами различных типов; умение создавать, запускать, настраивать и проводить основные операции в рамках виртуальной машины; комплексное знание интерфейса Альт Образование; умение проводить установку ОС Альт;
понимание места ОС Альт в современном разнообразии Linux; знание технической документации и основных стандартов, имеющих отношение к Linux; понимание принципов создания файловых систем; освоение файловых менеджеров и операций;
умение организовывать работу системных служб; понимание роли системы межпроцессного взаимодействия; умение настраивать сервисы; знание работы с Интернет-приложениями, графическими приложениями, аудио и видео приложениями, а также дополнительными приложениями на основе Альт Образование; навыки эффективного прикладного использования инструментов ОС Альт в проектной и исследовательской деятельности.
Знать, историю развития UNIX
Знать, как основные характеристики и особенности UNIX, Различные дистрибутивы UNIX (например, Linux, macOS, BSD)
Знать, базовые команды для работы в операционной системе Linux
Знать, понятие о потоке ввода-вывода, Pipe (Конвейер).
Знать, механизм межпроцессного взаимодействия.
Знать, как использовать Pipe для связывания нескольких команд в конвейер и FIFO (Именованный канал).
Знать, что такое System V IPC.
Знать, как работать с разделяемой памятью и нитями исполнения.
Знать, преимущества и недостатки потокового обмена данными.
Знать, пространство имён, адресацию в System V IPC.
Знать, что такое Семафоры в UNIX
Знать, отличие операций над UNIX семафорами от классических операций
Знать, как создаётся массив семафоров или как получить доступ к уже существующему
Знать, системные вызовы
Знать, сообщения как средства связи и средства синхронизации процессов
Знать, отличия очередей сообщений System V IPC от классических очередей сообщений
Знать, опасность существования race condition при использовании нитей исполнения
Знать, особенности синхронизации на многоядерных системах
Знать, разделы носителя информации
Знать, логическую структуру файловой системы и типы файлов
Знать: Понятие виртуальной файловой системы, Блочные, символьные устройства, Понятие драйвера, Блочные, символьные драйверы, драйверы низкого уровня, Файловый интерфейс
Знать: Краткая история семейства протоколов TCP/IP, Общие сведения об архитектуре семейства протоколов TCP/IP, Уровень сетевого интерфейса, Уровень Internet. Протоколы IP, ICMP, ARP, RARP, Internet–адреса, Транспортный уровень. Протоколы TCP и UDP, TCP и UDP-сокеты, Адресные пространства портов, Сетевой порядок байт

Содержание учебной дисциплины

Развитие ИТ-рынка линуксовых ИТ систем. Место и преимущества компании Базальт СПО и дистрибутива Альт Образование 9: базовые сведения и раскрытие сущности.
Введение в операционные системы основы работы с ними на примере ОС Альт.
Терминал и командная строка. Структура файловой системы.
Доступ процессов к файлам и каталогам. Управление пакетами, процессами и нитями. Права доступа.
Работа с текстовыми данными. Текстовый редактор.
Этапы загрузки системы. Работа с ядром.
Политика свободного лицензирования. История Linux: от ядра к дистрибутивам.
Сетевые и серверные возможности
Интернет-приложения в составе Альт Образование
Офисные и графические приложения: особенности и возможности
Аудио и видео приложения. Дополнительные специализированные приложения.
Прикладные программы.

Элементы контроля

Выполнение практических работ на практических занятиях
По окончанию курса экзамен
экзамен

Промежуточная аттестация

2023/2024 учебный год 2 модуль
0.2 * Выполнение практических работ на практических занятиях + 0.2 * Выполнение практических работ на практических занятиях + 0.6 * экзамен

Список литературы

Авторы

Прокофьева Екатерина Николаевна

Программа дисциплины