Delivered at:: Joint Department with the RAS Institute for System Programming

Course type:: Compulsory course

When:: 1 year, 3, 4 module

Instructor

Khoroshilov, Alexey V.

Полная версия программы учебной дисциплины Задать вопрос

Аннотация

Курс "Конструирование ядра операционных систем" посвящен изучению основных принципов внутреннего устройства ядра операционной системы, механизмов аппаратной поддержки работы ядра, а также получению навыков проектирования и программирования компонентов ядра операционной системы и отладки программ в привилегированном режиме работы процессора. Курс предназначен для будущих специалистов в области системного программирования и разработке систем параллельного и распределенного программирования.

Цель освоения дисциплины

Целью освоения дисциплины является изучение основных принципов внутреннего устройства ядра операционной системы, механизмов аппаратной поддержки работы ядра, а также получение навыков проектирования и программирования компонентов ядра операционной системы и отладки программ в привилегированном режиме работы процессора.

Планируемые результаты обучения

Иметь представление о том, что включает в себя ОС
Уметь реализовывать алгоритмы основных системные вызовы
Уметь реализовывать виртуальную память
Уметь реализовывать механизмы синхронизации процессов
Уметь реализовывать создание процессов и средства межпроцессного взаимодействия
Уметь реализовывать управление прерываниями
Уметь реализовывать управление прерываниями и планирование процессов
Уметь реализовывать управление процессами в ОС

Содержание учебной дисциплины

Введение. Карта физической памя-ти x86. Процесс загрузки и иници-ализации PC. BIOS, инициализа-ция основных устройств. Загрузчик JOS. Загрузка ядра.
Устройство ядра JOS. Отладка кода ядра JOS. Компиляция первой соб-ственной функции, вывод строк на консоль.
Описатели процессов в JOS. Создание процессов в JOS, загрузка приложений в память из бинарных секций образа ядра. Переключение контекстов. Кооперативное разделение времени. Примитивный планировщик FIFO без приоритетов.
Прерывания в x86. Инициализация IDT. Обработка прерываний таймера. Вытесняющее разделение времени. Примитивный планировщик Round Robin без приоритетов.
Обработка вложенных прерываний в x86. Средства синхронизации, состояние гонок, деадлоки. Запрет прерываний, семафоры.
Управление распределением физических страниц. Виртуальная память. Сегментная и страничная трансляция. Таблицы трансляции.
Переключение между режимами работы процессора. Прерывания и системные вызовы. Вложенные прерывания. Изменения в создании процессов, переключении между контекстами. Передача данных между программой и ядром.
Управление процессами. Системный вызов fork(). Механизмы межпроцессного взаимодействия.
Примитивная файловая система. Реализация системных вызовов open(), close(), read(), write(), exec().

Элементы контроля

Лабораторные работы (ЛР)
В рамках курса слушателям предлагается выполнить 12 лабораторных работ. Каждая лабораторная работа сдаётся преподавателю или ассистенту посредством демонстрации результатов и устного ответа на вопросы.
Экзамен (Э)
Экзамен проводится в устной форме. Экзамен проводится на платформе meet.jit.si. К экзамену необходимо подключиться за 5 минут до начала. Для участия в экзамене студент обязан: включить камеру и микрофон. Во время экзамена студентам разрешено пользоваться учебными материалами. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается 5-минутное отсутствие связи. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается 15-минутное отсутствие связи. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи аналогична процедуре сдачи.
Домашняя работа (ДР)

Промежуточная аттестация

2024/2025 4th module
0.42 * Домашняя работа (ДР) + 0.33 * Лабораторные работы (ЛР) + 0.25 * Экзамен (Э)

Список литературы

Авторы

Меликян Алиса Валерьевна
Буцкая Евгения Александровна
Хорошилов Алексей Владимирович

Master’s Programme 'System Programming'

Contacts

Operating System Kernel Construction

Instructor

Программа дисциплины