№ | Название и содержание разделов, тем, модулей | Объем часов | Примечания, дополнитель-ные указания, методические материалы, технические средства и др., необходимые для учебной работы | ||||
Общий | Аудиторная работа | Самостоя-тельная работа | |||||
Лекции | Практиче-ские (или семинар-ские) занятия | Лаборато-рные занятия | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
Заочная форма обучения полная | |||||||
1 | Тема 1. Назначение и функции операционных систем (ОС). | 0,5 | 6 | ||||
2 | Тема 2. Мультипрограммирование. Режим разделения времени. Многопользовательский режим работы. Режим работы и ОС реального времени. | 0,5 | 2 | 6 | |||
3 | Тема 3. Универсальные операционные системы и ОС специального назначения. Классификация операционных систем. | 1 | 6 | ||||
4 | Тема 4. Модульная структура построения ОС и их переносимость. Управление процессором. Понятие процесса и ядра. | 0,5 | 6 | ||||
5 | Тема 5. Сегментация виртуального адресного пространства процесса. Структура контекста процесса. Идентификатор и дескриптор процесса. Иерархия процессов. Диспетчеризация и синхронизация процессов. | 1 | 6 | ||||
6 | Тема 6. Понятия приоритета и очереди процессов. Средства обработки сигналов. Понятие событийного программирования. | 0,5 | 6 | ||||
7 | Тема 7 Средства коммуникации процессов. | 0,5 | 6 | ||||
8 | Тема 8. Способы реализации мультипрограммирования. Понятие прерывания. Многопроцессорный режим работы. | 0,5 | 6 | ||||
9 | Тема 9. Управление памятью. Совместное использование памяти. Защита памяти. Механизм реализации виртуальной памяти. Стратегия подкачки страниц. | 1 | 6 | ||||
Итого | 62 | 6 | 2 | 54 |
Содержание разделов дисциплины
«ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, СРЕДЫ И ОБОЛОЧКИ»
Тема 1. Назначение и функции операционных систем (ОС).
Появление первых операционных систем. Появление мультипрограммных операционных систем для мэйнфреймов. Операционные системы и глобальные сети. Операционные системы мини-компьютеров, первые локальные сети. Развитие операционных систем в 80-е годы. Особенности современного этапа развития операционных систем.
Управление процессами. Управление памятью. Управление файлами и внешними устройствами. Защита данных и администрирование. Интерфейс прикладного программирования. Пользовательский интерфейс. Требования к современным операционным системам.
Тема 2. Мультипрограммирование. Режим разделения времени. Многопользовательский режим работы. Режим работы и ОС реального времени.
Мультипрограммирование. Мультипрограммирование в системах пакетной обработки. Мультипрограммирование в системах разделения времени. Мультипрограммирование в системах реального времени. Мультипроцессорная обработка. Планирование процессов и потоков. Понятия «процесс» и «поток». Создание процессов и потоков. Планирование и диспетчеризация потоков. Состояния потока. Вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования. Алгоритмы планирования, основанные на квантовании. Алгоритмы планирования, основанные на приоритетах. Смешанные алгоритмы планирования. Планирование в системах реального времени. Моменты перепланировки.
Тема 3. Универсальные операционные системы и ОС специального назначения. Классификация операционных систем.
Операционные системы для автономного компьютера. ОС как виртуальная машина. ОС как система управления ресурсами. Функциональные компоненты операционной системы автономного компьютера. Сетевые операционные системы. Сетевые и распределенные ОС. Функциональные компоненты сетевой ОС. Сетевые службы и сетевые сервисы. Встроенные сетевые службы и сетевые оболочки. Одноранговые и серверные сетевые операционные системы. ОС в одноранговых сетях. ОС в сетях с выделенными серверами.
Тема 4. Модульная структура построения ОС и их переносимость. Управление процессором. Понятие процесса и ядра.
Основные принципы построения операционных систем. Принцип модульности. Принцип функциональной избирательности. Принцип генерируемости ОС. Принцип функциональной избыточности. Принцип виртуализации. Принцип независимости программ от внешних устройств. Принцип совместимости. Принцип открытой и наращиваемой ОС. Принцип мобильности (переносимости). Принцип обеспечения безопасности вычислений.
Ядро и вспомогательные модули ОС. Ядро в привилегированном режиме. Многослойная структура ОС. Аппаратная зависимость и переносимость ОС. Типовые средства аппаратной поддержки ОС. Машинно-зависимые компоненты ОС. Переносимость операционной системы. Концепция микроядерной архитектуры. Преимущества и недостатки микроядерной архитектуры. Совместимость и множественные прикладные среды. Двоичная совместимость и совместимость исходных текстов. Трансляция библиотек. Способы реализации прикладных программных сред.
Тема 5. Сегментация виртуального адресного пространства процесса. Структура контекста процесса. Идентификатор и дескриптор процесса. Иерархия процессов. Диспетчеризация и синхронизация процессов.
Регистры процессора. Привилегированные команды. Средства поддержки сегментации памяти. Виртуальное адресное пространство. Преобразование адресов. Защита данных при сегментной организации памяти. Сегментно-страничный механизм.
Реальный и защищенный режим работы процессора. Диаграмма состояний процесса. Структура контекста процесса. Идентификаторы процессов и потоков на примере ОС UNIX. Независимые и взаимодействующие вычислительные процессы. Средства синхронизации и связи при проектировании взаимодействующих вычислительных процессов. Системные вызовы. Синхронизация процессов и потоков. Цели и средства синхронизации. Необходимость синхронизации и гонки. Критическая секция. Блокирующие переменные. Семафоры. Понятие тупиковой ситуации при выполнении параллельных вычислительных процессов. Примеры тупиковых ситуаций и причины их возникновения.
Тема 6. Понятия приоритета и очереди процессов. Средства обработки сигналов. Понятие событийного программирования.
Вытесняющие и не вытесняющие алгоритмы планирования. Алгоритмы планирования основанные на квантовании и на приоритетах. Планирование в системах реального времени. Моменты перепланировки. Синхронизирующие объекты ОС. Сигналы. Механизм прерываний. Процедуры обработки прерываний. Интерфейс прикладного программирования WinAPI.
Тема 7 Средства коммуникации процессов.
Обмен данными между процессами и потоками. Конвейеры. Именованные конвейеры Очереди сообщений, разделяемая память. Примеры коммуникации процессов в ОС Windows и Linux.
Тема 8. Способы реализации мультипрограммирования. Понятие прерывания. Многопроцессорный режим работы.
Мультипрограммирование на основе прерываний. Назначение и типы прерываний. Механизм прерываний. Программные прерывания. Диспетчеризация и приоритезация прерываний в ОС. Функции централизованного диспетчера прерываний на примере Windows NT. Процедуры обработки прерываний и текущий процесс.
Тема 9. Управление памятью. Совместное использование памяти. Защита памяти. Механизм реализации виртуальной памяти. Стратегия подкачки страниц.
Функции ОС по управлению памятью. Типы адресов. Алгоритмы распределения памяти. Распределение памяти фиксированными разделами. Распределение памяти динамическими разделами. Перемещаемые разделы. Свопинг и виртуальная память. Страничное распределение. Сегментное распределение. Сегментно-страничное распределение. Разделяемые сегменты памяти. Кэширование данных.
Дополнительная литература
1. , Попов системы, среды и оболочки: Учебное пособие. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003. – 400с. ( Допущено Министерством образования РФ в качестве учебного пособия для студентов по специальностям «Информатика и вычислительная техника») 7 экз.
2. Ганеев интерфейса пользователя средствами Win32API. – М.: Горячая линия – Телеком, 20с. (электронный вариант)
3. Введение в открытые ОС. Издательский дом «Первое сентября». Еженедельная методическая газета для учителей информатики№34,36,38,40,42,44,46,48 Информатика. Электронный вариант)
Средства обучения
1. ОС Windows. ОС Linux. Microsoft “Visual Studio 98” или “Visual Studio 2005” – межплатформенная и межъязыковая среда разработки приложений в WIN32API.
2. Электронные учебники и учебные пособия.
5. График организации самостоятельной работы студентов
Очная форма обучения
Общее кол-во часов по учебному плану 62 - час. | ||||||
36 часов - Аудиторная работа | 36 часов - Самостоятельная работа | |||||
Формы аудиторных учебных занятий (час.) | Виды самостоятельной учебной работы (час.) | |||||
№ недели | № и тема лекции | Лекции | Лабораторные работы | Изучение теоретического материала | Решение практических задач | Выполнение контрольной работы |
1-2 | Тема 1. Назначение и функции операционных систем (ОС). | 2 | 2 | 2 | 2 | |
2-3 | Тема 2. Мультипрограммирование. Режим разделения времени. Многопользовательский режим работы. Режим работы и ОС реального времени. | 2 | 2 | 2 | ||
4-5 | Тема 3. Универсальные операционные системы и ОС специального назначения. Классификация операционных систем. | 2 | 2 | 2 | 2 | |
5-6 | Тема 4. Модульная структура построения ОС и их переносимость. Управление процессором. Понятие процесса и ядра. | 2 | 2 | 2 | 2 | |
7 | Тема 5. Сегментация виртуального адресного пространства процесса. Структура контекста процесса. Идентификатор и дескриптор процесса. Иерархия процессов. Диспетчеризация и синхронизация процессов. | 2 | 2 | 2 | ||
8-10 | Тема 6. Понятия приоритета и очереди процессов. Средства обработки сигналов. Понятие событийного программирования. | 2 | 2 | 2 | ||
11 | Тема 7 Средства коммуникации процессов. | 2 | 2 | 2 | ||
12-14 | Тема 8. Способы реализации мультипрограммирования. Понятие прерывания. Многопроцессорный режим работы. | 2 | 2 | 2 | ||
15 | Тема 9. Управление памятью. Совместное использование памяти. Защита памяти. Механизм реализации виртуальной памяти. Стратегия подкачки страниц. | 2 | 2 | 2 | ||
Итого | 18 | 18 | 20 | 4 | 2 |
Заочная форма обучения (полная)
Общее кол-во часов по учебному плану 62 - час. | ||||||
8 часов - Аудиторная работа | 54 часов - Самостоятельная работа | |||||
Формы аудиторных учебных занятий (час.) | Виды самостоятельной учебной работы (час.) | |||||
№ недели | № и тема лекции | Лекции | Лабораторные работы | Изучение теоретического материала | Решение практических задач | Выполнение контрольной работы |
1-2 | Тема 1. Назначение и функции операционных систем (ОС). | 0,5 | 4 | 2 | ||
2-3 | Тема 2. Мультипрограммирование. Режим разделения времени. Многопользовательский режим работы. Режим работы и ОС реального времени. | 0,5 | 2 | 6 | ||
4-5 | Тема 3. Универсальные операционные системы и ОС специального назначения. Классификация операционных систем. | 1 | 2 | 2 | 2 | |
5-6 | Тема 4. Модульная структура построения ОС и их переносимость. Управление процессором. Понятие процесса и ядра. | 0,5 | 2 | 2 | 2 | |
7 | Тема 5. Сегментация виртуального адресного пространства процесса. Структура контекста процесса. Идентификатор и дескриптор процесса. Иерархия процессов. Диспетчеризация и синхронизация процессов. | 1 | 4 | 2 | ||
8-10 | Тема 6. Понятия приоритета и очереди процессов. Средства обработки сигналов. Понятие событийного программирования. | 0,5 | 2 | 2 | 2 | |
11 | Тема 7 Средства коммуникации процессов. | 0,5 | 2 | 2 | 2 | |
12-14 | Тема 8. Способы реализации мультипрограммирования. Понятие прерывания. Многопроцессорный режим работы. | 0,5 | 4 | 2 | ||
15 | Тема 9. Управление памятью. Совместное использование памяти. Защита памяти. Механизм реализации виртуальной памяти. Стратегия подкачки страниц. | 1 | 2 | 2 | 2 | |
Итого | 6 | 2 | 28 | 12 | 14 |
6 Тематика лабораторных занятий и заданий для самостоятельного выполнения
Лаб. раб. №1 Основные команды MS-DOS (повторение) – перемещение по файловой системе, создание и удаление файлов и каталогов, копирование и переименование файлов. Команды проверки на совпадение файлов. DOSKEY!!
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
