Бакалавриат 2023/2024

Разработка операционных систем

Статус: Курс по выбору (Программная инженерия)

Направление: 09.03.04. Программная инженерия

Кто читает: Базовая кафедра «Системное программирование» Института системного программирования им. В.П. Иванникова РАН (ИСП РАН)

Где читается: Факультет компьютерных наук

Когда читается: 4-й курс, 1-3 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Хорошилов Алексей Владимирович

Язык: русский

Кредиты: 10

Контактные часы: 60

Программа дисциплины

Аннотация

В курсе рассматриваются ключевые принципы проектирования ядра операционных систем с акцентом на их освоение на практике. В рамках курса каждым студентом выполняется постепенная разработка маленькой операционной системы на языке Си с небольшими количеством вставок на ассемблере x86, которая запускается на эмуляторе ЭВМ Qemu. Каркас операционной системы постепенно выдается слушателям, наполнение каркаса осуществляется совместно в ходе занятий и в рамках самостоятельной работы.

Цель освоения дисциплины

• Знакомство на практике с основными принципами конструирования ядра операционной системы и сопутствующих понятий, таких как планировщик, виртуальная память, прерывания, механизмы синхронизации, системные вызовы, файловые системы и т.д.

Планируемые результаты обучения

• Знание механизмов аппаратной поддержки работы ядра
• Знание навыков программирования на языке Ассемблер
• Знание навыков проектирования и программирования компонентов ядра операционной системы и отладки программ в привилегированном режиме работы процессора
• Знание основных принципов внутреннего устройства ядра операционной системы
• Знание ПО начальной инициализации платформы и периферийных устройств, интерфейсов базового программного обеспечения (BIOS) на основе современных спецификаций ACPI, SMBIOS, UEFI и пр.

Содержание учебной дисциплины

• Введение.
• Устройство ядра JOS.
• Описатели процессов в JOS.
• Прерывания в x86.
• Обработка вложенных прерываний в x86.
• Управление распределением физических страниц.
• Переключение между режимами работы процессора.
• Управление процессами.
• Примитивная файловая система.

Элементы контроля

• Домашняя работа
• Экзамен
• Лабораторные
  В первом модуле в сумме макс. 10 баллов за все лабораторные работы.

Промежуточная аттестация

• 2023/2024 учебный год 1 модуль
  Количество накопленных баллов за лабораторные работы
• 2023/2024 учебный год 3 модуль
  0модуль3 = Олаб*0.1 + Одз*0.1 + Оэкз*0.1

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Архитектура компьютера, Таненбаум, Э., 2014
• Операционная система UNIX, учебное пособие, 2-е изд., 635 с., Робачевский, А., Немнюгин, С., Стесик, О., 2014
• Операционные системы. Разработка и реализация. Классика CS. 3-е изд. - 978-5-469-01403-4 - Таненбаум Эндрю С, Вудхалл Альберт С. - 2007 - Санкт-Петербург: Питер - https://ibooks.ru/bookshelf/339939 - 339939 - iBOOKS
• Современные операционные системы, Таненбаум, Э., 2012

Рекомендуемая дополнительная литература

• Corbet, J., Rubini, A., & Kroah-Hartman, G. (2005). Linux Device Drivers: Vol. 3rd ed. O’Reilly Media.
• Research and Markets. (3 C.E. 2011). Research and Markets: Operating Systems In Depth: Design and Programming. Business Wire (English).
• Siever, E. (2005). Linux in a Nutshell: Vol. 5th ed. O’Reilly Media.

Авторы

• Хорошилов Алексей Владимирович
• Буцкая Евгения Александровна