Бакалавриат
2024/2025![Цель освоения дисциплины](/f/src/global/i/edu/objectives.svg)
![Планируемые результаты обучения](/f/src/global/i/edu/results.svg)
![Содержание учебной дисциплины](/f/src/global/i/edu/sections.svg)
![Элементы контроля](/f/src/global/i/edu/controls.svg)
![Промежуточная аттестация](/f/src/global/i/edu/intermediate_certification.svg)
![Список литературы](/f/src/global/i/edu/library.svg)
Операционные системы
Статус:
Курс обязательный (Информатика и вычислительная техника)
Направление:
09.03.01. Информатика и вычислительная техника
Кто читает:
Департамент компьютерной инженерии
Когда читается:
3-й курс, 1, 2 модуль
Формат изучения:
с онлайн-курсом
Онлайн-часы:
30
Охват аудитории:
для своего кампуса
Преподаватели:
Некрасов Глеб Александрович
Язык:
русский
Кредиты:
3
Контактные часы:
60
Программа 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
- Введение в учебный предмет, знакомство с операционной системой UNIX (Linux)
- Процессы в операционной системе UNIX (Linux)
- Организация взаимодействия процессов через pipe и FIFO
- Разделяемая память и нити исполнения
- Семафоры
- Очереди сообщений
- Нити исполнения (продолжение). Мьютексы. Условные переменные
- Организация файловой системы в UNIX (Linux)
- Ввод-вывод. Сигналы в UNIX (Linux) и их обработка
- Введение в сетевое программирование в ОС UNIX (Linux)
Элементы контроля
- Прохождения контрольных точек по проверке знаний на лекциях(ПКТПЗЛ)Тесты, 0.1 от итоговой оценки
- Оперативный контроль на практических занятиях(ОКПЗ)Посещаемость занятий, 0.1 от итоговой оценки
- Выполнение практических заданий(ВПЗ)Среднеарифметическая оценка по 15 практическим работам, 0.6 от итоговой оценки. Примечание, работы сдаются последовательно.
- Экзамен в тестовой формеЭкзамен в тестовой форме, 0.2 от итоговой оценки.
Промежуточная аттестация
- 2024/2025 2nd module0.3 * Выполнение практических заданий(ВПЗ) + 0.3 * Выполнение практических заданий(ВПЗ) + 0.05 * Оперативный контроль на практических занятиях(ОКПЗ) + 0.05 * Оперативный контроль на практических занятиях(ОКПЗ) + 0.05 * Прохождения контрольных точек по проверке знаний на лекциях(ПКТПЗЛ) + 0.05 * Прохождения контрольных точек по проверке знаний на лекциях(ПКТПЗЛ) + 0.2 * Экзамен в тестовой форме
Список литературы
Рекомендуемая основная литература
- Современные операционные системы, Таненбаум Э., Вильчинский Н., 2010
- Современные операционные системы, Таненбаум, Э., 2004
- Современные операционные системы, Таненбаум, Э., 2012
- Современные операционные системы, Таненбаум, Э., 2015
- Современные операционные системы, Таненбаум, Э., 2018
- Таненбаум Э. - Современные операционные системы. 3-е изд. - 978-5-496-00301-8 - Санкт-Петербург: Питер - 2013 - 344100 - https://ibooks.ru/bookshelf/344100/reading - iBOOKS
- Таненбаум Э., Бос Х. - Современные операционные системы. 4-е изд. - 978-5-4461-1155-8 - Санкт-Петербург: Питер - 2019 - 364626 - https://ibooks.ru/bookshelf/364626/reading - iBOOKS
- Таненбаум Э., Бос Х. - Современные операционные системы. 4-е изд. — (Серия «Классика computer science») - 978-5-4461-9883-2 - Санкт-Петербург: Питер - 2021 - 377414 - https://ibooks.ru/bookshelf/377414/reading - iBOOKS