Специалитет
2024/2025
Операционные системы
Статус:
Курс обязательный (Компьютерная безопасность)
Кто читает:
Департамент прикладной математики
Когда читается:
4-й курс, 1, 2 модуль
Формат изучения:
без онлайн-курса
Охват аудитории:
для всех кампусов НИУ ВШЭ
Преподаватели:
Истратов Анатолий Юрьевич
Специальность:
10.05.01. Компьютерная безопасность
Язык:
русский
Кредиты:
4
Программа дисциплины
Аннотация
Основу курса составляет систематическое изложение теоретических и практических вопросов построения современных операционных систем, концепций и алгоритмов управления локальными и распределенными ресурсами. Изучаются варианты реализации многозадачной и многонитевой обработки (multithreading), организация виртуальной памяти, средства синхронизации, 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: микроядра, модель клиент-сервер, множественные прикладные среды, объектно-ориентированный подход, технология распределенных вычислительных сред (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 эффективно использовать 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: UNIX-подобных, NetWare, Windows 2000 и выше. Особое внимание уделяется UNIX – подобным ОС. Приводится краткое введение в основы ОС UNIX (включая базовые понятия процессов/потоков, команд, файлов и т.д.), рассматриваются принципы архитектурной организации системы, основы мобильного программирования и принципы открытых систем, базисный механизм межпроцессных взаимодействий в централизованных и распределенных системах, основные подходы к организации интерактивного взаимодействия с пользователем, вопросы стандартизации. Приводится информация о современном состоянии некоторых коммерческих и свободно распространяемых версий ОС UNIX. 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.
Планируемые результаты обучения
- Знание основных подходов проектирования и организации современных ОС
- Обладание навыками проектирования системных приложений и организации межсетевого обмена информацией
- Получение представления о возможностях и сферах применения современных операционных систем
- Умение осуществлять взаимодействие между процессами и обрабатывать прерывания
- Умение программировать на командном языке
- Умение программировать на командном языке и выполнять административные функции в системе
- Умение работать и разрабатывать приложения в любой современной ОС
Содержание учебной дисциплины
- Понятие ОС. Аппаратные и программные средства
- Операционная система WINDOWS. Структура системы
- Системное окружение
- Уровень аппаратных абстракций ОС WINDOWS
- Ядро ОС. Схемы прерываний
- Уровень ядра ОС WINDOWS
- Управление памятью. Концепция виртуальной памяти
- Исполняющая система ОС WINDOWS
- Файловая система. Средства файловой системы. Топология файловой системы
- Реализация объектов в ОС WINDOWS
- Система управления вводом-выводом. Структурные аппаратные и программные особенности
- Подсистемы окружения ОС WINDOWS
- Организация локальных сетей ЭВМ. Основные аппаратные и программные компоненты. Топология ЛВС
- Процессы и потоки в ОС WINDOWS
- Операционная система UNIX. Основные характеристики
- Вызовы для управления заданиями, процессами, потоками и волокнами в ОС WINDOWS
- Ядро и процессы. Структура процесса ОС UNIX
- Межпроцессные взаимодействия в ОС WINDOWS
- Межпроцессные взаимодействия. Управление процессами. Системные вызовы и API
- Реализация процессов и потоков в ОС WINDOWS
- Файловая система ОС UNIX
- Планирование в ОС WINDOWS
- Система управления вводом-выводом (СУВВ) ОС UNIX
- Загрузка ОС WINDOWS
- Обработка прерываний в ОС UNIX. Системный вызов «сигнал»
- Управление оперативной памятью в ОС WINDOWS
- Функционирование ОС UNIX
- Управление файловой системой в ОС WINDOWS
- Интерпретатор команд SHELL. Программирование на командном языке
- Поддержка в ОС UNIX сетевого обмена
- Взаимодействие с пользователями в рамках системы UNIX
- Примеры реализаций ОС UNIX. SOLARIS, UNIX HP, FREE BSD, LINUX
- Управление процессами
- Межпроцессное взаимодействие на уровне «клиент-сервер» ОС UNIX
Элементы контроля
- Домашняя работа № 1Понятия связанные с дисциплиной "Операционные системы"
- Домашнее работа № 2Системные вызовы в ОС UNIX
- Домашняя работа № 3Утилиты файловой системы ОС UNIX
- Лабораторная работа № 1Межпроцессное взаимодействие в ОС UNIX с обработкой прерываний
- Лабораторная работа № 2Межпроцессное взаимодействие в ОС UNIX и обработка прерываний на командном языке
- Контрольная работаОбобщенные знания системных вызовов в ОС UNIX
- Лабораторная работа № 3Работа с очередями сообщений в ОС UNIX
- Лабораторная работа № 4Обмен информацией между асинхронными процессами через разделяемую память в ОС UNIX
- Лабораторная работа №5Межсетевое взаимодействие между процессами в ОС UNIX
Промежуточная аттестация
- 2023/2024 учебный год 3 модуль0.07 * Домашнее работа № 2 + 0.07 * Домашнее работа № 2 + 0.07 * Домашнее работа № 2 + 0.07 * Домашнее работа № 2 + 0.07 * Домашнее работа № 2 + 0.07 * Домашнее работа № 2 + 0.07 * Домашняя работа № 1 + 0.07 * Домашняя работа № 1 + 0.07 * Домашняя работа № 1 + 0.07 * Домашняя работа № 1 + 0.07 * Домашняя работа № 1 + 0.07 * Домашняя работа № 1 + 0.07 * Домашняя работа № 3 + 0.07 * Домашняя работа № 3 + 0.07 * Домашняя работа № 3 + 0.07 * Домашняя работа № 3 + 0.07 * Домашняя работа № 3 + 0.07 * Домашняя работа № 3 + 0.07 * Лабораторная работа № 1 + 0.07 * Лабораторная работа № 1 + 0.07 * Лабораторная работа № 1 + 0.07 * Лабораторная работа № 1 + 0.07 * Лабораторная работа № 1 + 0.07 * Лабораторная работа № 1 + 0.09 * Лабораторная работа № 2 + 0.07 * Лабораторная работа № 2 + 0.07 * Лабораторная работа № 2 + 0.09 * Лабораторная работа № 2
- 2023/2024 учебный год 4 модуль0.333 * Контрольная работа + 0.333 * Контрольная работа + 0.333 * Лабораторная работа № 4 + 0.333 * Лабораторная работа № 4 + 0.334 * Лабораторная работа №5 + 0.334 * Лабораторная работа №5
- 2024/2025 учебный год 2 модуль0.16 * Лабораторная работа № 3 + 0.16 * Лабораторная работа № 3 + 0.16 * Лабораторная работа № 3 + 0.16 * Лабораторная работа № 3 + 0.16 * Лабораторная работа № 4 + 0.16 * Лабораторная работа № 4 + 0.16 * Лабораторная работа № 4 + 0.16 * Лабораторная работа № 4 + 0.2 * Лабораторная работа №5 + 0.2 * Лабораторная работа №5 + 0.16 * Лабораторная работа №5 + 0.16 * Лабораторная работа №5
Список литературы
Рекомендуемая основная литература
- Гостев, И. М. Операционные системы : учебник и практикум для академического бакалавриата / И. М. Гостев. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2019. — 164 с. — (Бакалавр. Академический курс). — ISBN 978-5-534-04520-8. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/433850 (дата обращения: 28.08.2023).
- Куль, Т.П. Операционные системы : учебное пособие / Т.П. Куль. - Минск : РИПО, 2019. - 312 с. - ISBN 978-985-503-940-3. - Текст : электронный. - URL: https://new.znanium.com/catalog/product/1056304 - Текст : электронный. - URL: http://znanium.com/catalog/product/1056304
- Операционная система UNIX : учеб. пособие для вузов, Робачевский, А. М., 2003
- Операционные системы. Основы UNIX : учеб. пособие / А.Б. Вавренюк, О.К. Курышева, С.В. Кутепов, В.В. Макаров. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 160 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс; Режим доступа: http://new.znanium.com]. — (Высшее образование: Бакалавриат). — www.dx.doi.org/10.12737/11186. - Текст : электронный. - URL: http://znanium.com/catalog/product/1044511
- Операционные системы. Т.1: Основы и принципы, Дейтел, Х. М., 2009
- Операционные системы. Т.2: Распределенные системы, сети, безопасность, Дейтел, Х. М., 2007
- Современные операционные системы, Таненбаум, Э., 2012
Рекомендуемая дополнительная литература
- Операционные системы и среды : учебник / Рудаков А.В. — М.: КУРС: ИНФРА-М, 2018. — 304 с. — (Среднее профессиональное образование). - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/946815
- Староверова Н.А. - Операционные системы: учебник - Издательство "Лань" - 2019 - ISBN: 978-5-8114-4000-9 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/125737