МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный университет»

Рубцовский институт (филиал)

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ДИСЦИПЛИНЕ

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Специальность - 230101.65 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети

Форма обучения – очная

Кафедра – математики и прикладной информатики

Рубцовск - 2011

СОДЕРЖАНИЕ

1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.. 4

2. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН.. 6

3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.. 7

4. Методические рекомендации по освоению дисциплины 18

5. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.. 21

6. СПИСОК ОСНОВНОЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, ДРУГИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ.. 22

1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Курс «Операционные системы» входит в число общепрофессиональных дисциплин и призван создать у студентов фундаментальные представления о принципах организации и функционирования современных операционных систем, позволяющих им создавать среды, распределять ресурсы, обеспечивать пользователя и прикладные программы необходимыми сервисами, организовывать сетевую работу, поддерживать файловую систему, защищать информацию, данные и прикладные программы от попыток их несанкционированного использования и многое другое.

Объектом курса являются операционные системы в той мере, в которой они необходимы для обеспечения штатного функционирования информационных систем различных информационных технологий и прикладных систем и программ.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Предметом курса являются руководящие принципы, базовые концепции и стратегии, реализуемые операционными системами. Знание этих концепций позволяет понять системные принципы функционирования вычислительных систем – идеологию операционных систем, которая определяет нормативные законы, регламентирующие поведение операционной системы и всей иерархии поддерживаемых ею программных средств, информационных систем, баз данных и компьютерных технологий.

Цель:

·  приобретение знаний по общей структуре программного обеспечения, основам построения и функционирования операционных систем ЭВМ.

Задачи:

·  приобретение студентами знаний по теоретическим основам построения современных операционных систем, упорядочивание сложившейся терминологии в этой области.

·  освоение и приобретение основных навыков работы с операционными системами MS DOS, Windows XP, Linux.

Ожидаемый результат:

-  иметь представление:

·  о качественных и количественных методах описания ОС.

·  о тенденциях развития компьютерной техники и программных средств; о способах представления текстовой и нетекстовой информации в информационных системах, об использовании средств мультимедиа и тенденциях их развития.

·  о распределенной обработке информации, сетевых программных и технических средствах информационных сетей.

·  о методах анализа и моделирования информационных процессов в сетях интегрального обслуживания.

-  знать:

·  сложившуюся терминологию в данной области.

·  основные особенности и характеристики операционных систем, основополагающие принципы устройства операционных систем;

·  современные достижения вычислительной техники (вычислительные машины, системы и сети телекоммуникаций).

·  об общей характеристике процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации; о технических и программных средствах реализации информационных процессов; современные операционные среды и области их и эффективного применения.

·  Методы проектирования и разработки адаптируемых программных средств.

·  Принципы организации, структуры средств систем мультимедиа и компьютерной графики.

-  уметь использовать:

·  Современные системные программные средства: операционные системы, операционные оболочки, обслуживающие сервисные программы. Уметь распределять ресурсы вычислительной системы между пользователями.

·  Сетевые программные и технические средства информационных систем в предметной области.

·  Инструментальные средства, поддерживающие разработку программного обеспечения ПОИС.

·  системные настройки ОС для различных конфигураций компьютерных систем.

-  иметь опыт:

·  современного программирования и использования возможностей вычислительной техники и программного обеспечения.

2. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

(распределение часов курса по разделам и видам работ)

Очная форма обучения

Дидактические единицы (ДЕ)

Наименование тем

Максимальная нагрузка студентов, час.

Количество аудиторных часов при очной форме обучения

Самостоятельная работа студентов, час.

Лекции

Семинары

Лабораторные работы

1

2

3

4

5

6

7

ДЕ 1 (60 баллов)

Тема 1. Общая структура программного обеспечения вычислительных систем.

16

4

4

8

Тема 2. Мультизадачность

16

2

8

6

Тема 3. Процессы.

22

6

4

12

Тема 4. Виртуальная память.

14

6

4

4

Тема 5. Системы ввода-вывода.

10

2

8

Тема 6. Управление файловой системой.

12

4

4

4

Промежуточный контроль

Защита лабораторных работ

ДЕ 2

(40 баллов)

Тема 7. Принципы построения и защита от сбоев и несанкционированного доступа.

16

4

4

8

Тема 8. Сетевая операционная система. Распределенные системы.

16

4

2

10

Тема 9. Окружение операционных систем.

18

2

6

10

Промежуточный контроль

Защита лабораторных работ

Итоговый контроль

Экзамен – 40 баллов

Итого часов

140

34

36

70

 

3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

(дидактические единицы)

3.1 Обязательный минимум содержания образовательной программы (выписка из ГОС).

Назначение и функции операционных систем (ОС). Мультипрограммирование. Режим разделения времени. Многопользовательский режим работы. Режим работы и ОС реального времени. Универсальные операционные системы и ОС специального назначения. Классификация операционных систем. Модульная структура построения ОС и их переносимость. Управление процессором. Понятие процесса и ядра. Сегментация виртуального адресного пространства процесса. Структура контекста процесса. Идентификатор и дескриптор процесса. Иерархия процессов. Диспетчеризация и синхронизация процессов. Понятия приоритета и очереди процессов. Средства обработки сигналов. Понятие событийного программирования. Средства коммуникации процессов. Способы реализации мультипрограммирования. Понятие прерывания. Многопроцессорный режим работы. Управление памятью. Совместное использование памяти. Защита памяти. Механизм реализации виртуальной памяти. Стратегия подкачки страниц. Принципы построения и защита от сбоев и несанкционированного доступа.

3.2 Содержание разделов учебной дисциплины

ДЕ I. Назначение и функции операционных систем (ОС). (90 часов)

Тема 1. Общая структура программного обеспечения вычислительных систем

Аудиторное изучение: История возникновения операционных систем (ОС). Назначение и функции ОС. Четыре поколения ОС и их особенности. Универсальные операционные системы и ОС специального назначения. Классификация операционных систем. Модульная структура построения ОС и их переносимость.

Самостоятельное изучение: Типичные примеры современных ОС: Windows 9x (Windows Me), Windows 2000 (NT), Windows XP, Linux , MS DOS. Инсталляция и конфигурирование операционной системы, начальная загрузка.

Тема 2. Мультипрограммирование

Аудиторное изучение: Мультипрограммирование. Режим разделения времени. Многопользовательский режим работы. Режим работы и ОС реального времени.

Тема 3. Процессы

Аудиторное изучение: Управление процессором. Понятие процесса и ядра. Сущность процессов. Состояние процессов и переходы. Сегментация виртуального адресного пространства процесса. Структура контекста процесса. Идентификатор и дескриптор процесса. Иерархия процессов. Операции над процессами. Назна­чение ядра ОС. Диспетчеризация и синхронизация процессов. Взаимоисключение и планирование, синхронизация и многонитевость. Понятия приоритетов и очереди процессов. Средства обработки сигналов. Понятие событийного программирования. Средства коммуникации процессов. Причины возникновения тупиков. Условия возникновения тупиков. Примитивы взаимоисключения. Обнаружение и устранение тупиков. Избежание и предотвращение тупиков. Способы реализации мультипрограммирования. Понятие прерывания. Многопроцессорный режим работы.

Самостоятельное изучение: Потоки. Асинхронные параллельные процессы. Семафоры. Понятие об атаках на условия взаимоблокировок.

Тема 4. Виртуальная память

Аудиторное изучение: Организация памяти компьютера. Связывание адресов. Управление памятью. Совместное использование памяти. Защита памяти. Механизм реализации виртуальной памяти. Проблемы реализации. КЭШ.

Самостоятельное изучение: Свопинг. Стратегия подкачки страниц. Хранение страничной памяти на диске. Сегментация.

Тема 5. Системы ввода вывода

Аудиторное изучение: Основные понятия управления вводом-выводом. Совмеще­ние ввода-вывода с работой процессора. Принципы работы устройств и системы ввода-вывода. Методы доступа. Устройства. Контроллеры. Драйверы. Прямой доступ к памяти. Уровни ввода-вывода.

Самостоятельное изучение: Принципы программирования ввода-вывода.

Тема 6. Управление файловой системой.

Аудиторное изучение: Файлы и каталоги. Структура каталогов (папок). Реализации файловой системы. Система распределения файлов. Обслуживание файловой организации.

Самостоятельное изучение: Примеры файловых систем MS DOS, Windows 2000, Linux

ДЕ II. Принципы построения и защита от сбоев и несанкционированного доступа. Сетевая операционная система. (50 часов)

Тема 7. Принципы построения и защита от сбоев и несанкционированного доступа.

Аудиторное изучение: Процедура резервного копирования системы. Контрольные точки / рестарт. Устойчивость к ошибкам. Агрессивное программное обеспечение (например, вирусы, черви, троянские кони). Проблема преодоления защиты. Слежение за трафиком. Хакеры, кракеры, фрикеры и другие информационные злоумышленники. Управление доступом. Аутентификация (Установление подлинности). Криптографический контроль. Управление информационными потоками. Безопасность ядра.

Самостоятельное изучение: Современные тенденции развития ОС. Влияние гло­бализации на процессы создания новых ОС. Проблемы предотвращения атак и ин­формационных войн. Безопасность ядра.

Тема 8. Сетевая операционная система. Распределенная система.

Аудиторное изучение: Локальные и глобальные сети. Компоненты сети. Коммуникация сетей. Работа в сети. Сетевые операционные системы. Глобальные и локальные сетевые технологии. Организация файлового сервера. Путеводители (навигаторы). Элементы системной интеграции. LDAP. Многопроцессорные системы. Мультипроцессоры. Многомашинные си­стемы. Распределенные системы. Исследо­вания в сфере многопроцессорных систем.

Самостоятельное изучение: Установка сетевой операционной системы. Буферизация.

Тема 9. Окружение операционных систем

Аудиторное изучение: Окружения и кон­фигурирование параметров среды. Гра­фические среды. Интегрированные систе­мы. Интерактивные среды. Про­граммные средства человеко­машинного интерфейса. Мульти­медийные ОС.

Самостоятельное изучение: Мультимедиа и гипермедиа; аудио и сенсорное сопровождение.

Содержание лабораторных занятий

Лабораторная работа №1. Основы работы с операционной системой Windows.

Лабораторная работа №2. Работа с программой «Эверест».

Лабораторная работа №3. Работа с программой ProcessExplorer.

Лабораторная работа №4. Работа с файловой системой в среде Windows.

Лабораторная работа №5. Повышение надежности в среде Windows.

Лабораторная работа №6. Повышение безопасности в среде Windows.

Лабораторная работа №7. Установка, оптимизация и настройка ОС.

Лабораторная работа №8. Командный режим работы в ОС.

Лабораторная работа №9. Стандартные программы операционной системы.

Материалы к итоговому контролю

Принципы неймановской архитектуры ЭВМ. Общая структурная схема ЭВМ. Системы программирования. Характеристика, виды трансляторов. Вирусы. Определение и классификация. Структура и основные компоненты ВС Методы согласования скоростей доступа и обработки информации различных компонент ВС Назначение и основные функции ОС. Управление процессами, памятью, разделяемыми ресурсами и т. д. Типы ОС: пакетная, разделения времени, реального времени. Определение файла. Типы и атрибуты файлов. Функции ввода – вывода для работы с файлами. Структуры файловой системы: определение характеристики одноуровневой организации файлов непрерывными сегментами, файловой системы с блочной организацией файлов, иерархической файловой системы. Структура системного диска. Общее определение ОС. Рассмотреть функции ОС: как расширенная машина и как система управления ресурсами. Классификация ОС: особенности алгоритмов управления ресурсами (многозадачность, многопользовательский режим, многопроцессорность). Классификация ОС: особенности аппаратных платформ (большие ЭВМ, сетевые ОС, кластеризация). Классификация ОС: особенности областей использования (пакетная обработка, разделение времени, системы реального времени). Базовые концепции построения ОС. Структура сетевой операционной системы. Понятие процесса. Состояние процессов. Контекст и дескриптор процесса. Понятие процесса. Алгоритмы планирования процессов. Нити управления. Сравнительный анализ нитей и процессов. Проблема синхронизации процессов. Гонки, критические секции. Программная реализация взаимоисключений: блокирование, семафоры. Понятие тупика. Предотвращение тупиков. Алгоритм банкира. Функции ОС по управлению памятью. Типы адресов. Способы перехода от виртуальных адресов к физическим. Методы управления памятью. Общая характеристика. Распределение памяти без использования внешней памяти. Понятие виртуальной памяти. Методы управления памятью. Общая характеристика. Распределение памяти с использованием внешней памяти. Иерархия запоминающих устройств. Принцип кэширования данных. Понятие пространственной и временной локальности. Управление вводом – выводом. Физическая организация устройств ввода – вывода. Блок и байт – ориентированные устройства. Управление вводом – выводом. Основные принципы организации программного обеспечения ввода – вывода. Концепции и технологии проектирования операционных систем. Требования, предъявляемые к современным ОС (расширяемость, переносимость и т. д.). Современные концепции и технологии проектирования операционных систем. Тенденции в структурном построении ОС. Монолитные системы, многоуровневые системы, модель клиент – сервер и микроядра. Особенности построения конкретных ОС: DOS. Особенности построения конкретных ОС: Windows 9х. Особенности построения конкретных ОС: Windows XP. Особенности построения конкретных ОС: Windows 7. Особенности построения конкретных ОС: Linux.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Определить фирму-изготовителя видеокарты данного компьютера, какие ресурсы использует это устройство. Проверить *.doc файлы данного каталога на наличие в них вирусов. Определить протоколы, с помощью которых данный компьютер работает в сети. Проверить файловую систему компьютера на наличие ошибок, провести дефрагментацию. Изменить приоритет процесса на более высокий, определить на какие количественные характеристики это повлияло. Выделение общего ресурса Конвертировать архив в самораспаковывающийся файл. Архив создан архиватором WinRar. Работа с переменными окружения Определить идентификатор процесса родителя для заданного процесса Из командной строки выполнить поэкранный просмотр длинного текстового файла. С помощью архиватора WinRar выполнить архивацию любого файла. С помощью архиватора WinRar выполнить архивацию каталога C:\Games. С помощью архиватора WinRar создать многотомный архив (дискеты размером не более 1,2Mb) каталога c:\windows (c:\winnt). С помощью архиватора WinRar выполнить архивацию каталога C:\Games в самораспаковывающийся файл с паролем 111. Приостановить, а затем восстановить данный процесс Зарегистрировать оболочку Far. С помощью оболочки Far показать список активных процессов. Определить количество нитей в любом системном процессе.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Почему определение «ОС - ­это система программных средств для управ­ления аппаратурой» не является корректным? Какие объекты взаимодействуют с операционной системой? Каковы от­личия соответствующих интерфейсов? Почему операционной системе обычно присваивается статус наиболее полномочного пользователя? Покажите важнейшие различия между мультипрограммной и мульти­процессорной системами и/или соответствующими режимами работы. Что такое независимость программ от внешних устройств? Зачем она нужна и почему это важно для пользователя? Дайте определения следующих терминов? Укажите их сходство и раз­личия: оперативный режим (online) и режим реального времени. Дайте определения следующих терминов. Укажите их сходство и раз­личия: режим разделения времени и интерактивные вычисления. Дайте определения следующих терминов. Укажите их сходство и раз­личия: диалоговые вычисления и обработка транзакций. Что такое программная прослойка между железом и программой поль­зователя? Как она влияет на представление пользователя о компьюте­ре? Что означает дружественный по отношению к пользователю интер­фейс и почему это важно? Какие цели ставили перед собой разработчики первых операционных систем? Какие системы этого времени вам известны? Что такое имена стандартных файлов системы? В чем заключается их полезность? Каковы причины приведшие к возникновению термина Назовите наиболее важные факторы, позволяющие считать появление системы SYSTEM/360 фирмы IBM важнейшим событием в истории развития операционных систем. Что такое имитаторы и эмуляторы? Какой режим вы бы предпочли для:
(а) быстрого и экономичного перехода с компьютера на компьютер?
(б) решения больших производственных задач с помощью программ для старого компьютера? Как отреагировали на появление SYSTEM/360 конкуренты фирмы IBM? Какие основные стратегии они избрали? Когда в середине 60­х годов фирма IBM первоначально аннонсировала выпуск SYSTEM/360, она надеялась ограничиться одной операционной системой для всех машин семейства? Почему в итоге они были вынуж­дены разрабатывать и поставлять много операционных систем? Дайте краткую сравнительную характеристику следующих операцион­ных систем: СР/М и DOS/360. Дайте краткую сравнительную характеристику следующих операцион­ных систем: OS/360 и MS­DOS. Дайте краткую сравнительную характеристику следующих операцион­ных систем: OS/MFT и OS/MVT. Дайте краткую сравнительную характеристику следующих операцион­ных систем: TSS и VMOS. Какие факторы обусловили появление новой дисциплины ­технологии конструирования программ? Что такое разделение цен на аппаратные и программные средства? Как это повлияло на компьютерную промышленность? Какие факторы и как могут отразиться на конструкциях будущих опе­рационных систем? Какие тенденции в этой области вы могли бы вы­делить? Сформулируйте несколько ключевых отличий между операционными системами персональных компьютеров и ОС мейнфреймов? Приведите известные вам определения процесса. Как вы думаете, по­чему до сих пор нет общепринятого определения? Дайте определение для каждого из следующих терминов: программа, процедура, процессор, процесс, пользователь, задача, задание. Термины пользователь, задание и процесс применяются иногда как си­нонимы. Дайте определение каждого из них. Укажите условия, когда они действительно имеют аналогичные смысловые значения. Почему обычно нецелесообразно устанавливать приоритетный порядок для списка заблокированных процессов? При каких обстоятельствах это могло бы быть полезным? В системах индивидуального пользования, как правило очевидно, ко­гда выполняемая программа зацикливается. В системах коллективного пользования, где одновременно выполняются десятки и сотни процессов далеко не всегда просто определить, что какой­то процесс не подвига­ется в своем выполнении. Может ли операционная система определить, что процесс находится в бесконечном цикле? Выбор оптимальной величины кванта времени имеет важное значение для эффективной работы операционной системы. Рассмотрим однопро­цессорную систему с разделением времени, которая обслуживает в диа­логовом режиме большое количество пользователей. Каждый раз, ко­гда процессор выделяется в распоряжение некоторого процесса, в ин­тервальном таймере устанавливается значение кванта времени, по исте­чение которого должно произойти прерывание. Предположим, что для всех процессов задается один и тот же квант времени. Что будет, если выбрать большую величину кванта времени, например несколько ми­нут? Механизм блокирования / возобновления процессов предусматривает, что процесс может заблокировать себя в ожидании некоторого собы­тия. Другой процесс должен обнаружить, когда это событие произо­шло, и активизировать заблокированный процесс. Возможна ситуация, когда процесс заблокирует себя в ожидании события, которое никогда не произойдет. Может ли операционная система обнаружить, что забло­кированный процесс ожидает события, которое никогда не произойдет. Операционная система работает строго по принципу один пользова­тель ­один процесс, а система ­по принципу один пользователь ­много процессов. Каковы организационные различия между ОС и с точки зрения поддержки процессов. В конечном счете пользователи mainframe должны платить за все ре­сурсы. Системе во время работы приходится выполнять различные опе­рации, которые не всегда легко отнести на счет конкретного пользовате­ля. Каким образом могла бы система распределять подобные системные накладные затраты по процессам пользователя? В некоторых системах порожденный процесс автоматически уничтожа­ется? когда уничтожается его родительский процесс; в других системах порожденные процессы в дальнейшем существуют независимо от своих родительских процессов, так что уничтожение порождающего процесса не отражается на его потомках. В чем вы видите достоинства и недо­статки каждого метода? Что означает, что процесс не допускает перхвата ЦП? Может ли про­цессор обрабатывает прерывания в то время? когда выполняется про­цесс, не допускающий перехвата ЦП? Приведите пример процесса, не допускающего перехвата ЦП? Процесс какого типа предположительно допускает перехват ЦП? Что такое ядро ОС? Почему ядро обычно размещают в основной памя­ти? Какие функции, как правило, выполняет ядро? Когда микропрограммная реализация основных частей ОС может быть целесообразной? Объясните сущность и различие параллельных и асинхронных процес­сов. Какая управляющая конструкция используется для указания паралле­лизма? Приведите пример программы, в которой возможны параллель­ные операции. Что значит критический участок или критическая область программы? Приведите примеры. Как ставится проблема реализации примитивов взаимоисключения и почему? Назовите основные ограничения. В чем сущность защитной блокировки памяти? В чем сущность проблемы жесткой синхронизации? Приведите пример соответствующей программы. Как может быть решена эта проблема? В чем состоит сущность проблемы бесконечного откладывания? Приве­дите пример соответствующей программы. В чем состоит назначение и смысл алгоритма кондитера и кто его ав­тор? Покажите, как может быть обеспечена синхронизация процессов при помощи семафоров. Приведите пример соответствующей программы. Как может быть организовано взаимодействие процессов в паре произ­водитель­-потребитель. Приведите пример соответствующей програм­мы. В чем состоят трудности и как выполняется реализация семафоров? Как обеспечивает возможность их использования операционная систе­ма? Какие основные типы семафоров вы знаете? Как может быть обеспечено распределение ресурсов с помощью мони­тора? Приведите пример соответствующей программы. Как обеспечивается реализация процессов в мониторе? В чем сущность читателей и писателей? Приведите пример соответствующей програм­мы. В чем состоит сущность проблемы, вызывающей зависание системы? Как (двигаясь по каким путям) эта проблема может быть решена? В чем сущность концепции ресурсов ОС и какие виды ресурсов вы зна­ете? В чем сущность алгоритма банкира и кто его автор? Его плюсы и ми­нусы. Как может быть решена проблема обнаружения тупиков и какие мето­ды при этом используются? Почему параллельная обработка, параллелизм и параллельное програм­мирование представляет значительный интерес в настоящее время? На­зовите основные причины этого. Что такое взаимоисключение. Приведите пример программы, реализу­ющий эту операцию. Что такое примитивы взаимоисключения и для какой цели они предна­значаются? Сущность и основные моменты алгоритма Деккера. Приведите приме­ры реализации и возникающие проблемы. В чем состоит сущность проблемы тупиков? Приведите пример соот­ветствующей программы. В чем сущность аппаратной реализации взаимоисключения? Приведите пример соответствующей программы. В чем сущность концепции семафоров и кто ее автор? Как можно реа­лизовать эту концепцию? Что значит разделяемые ресурсы и совместно используемые данные? Приведите соответствующие примеры. В чем сущность семафоров со счетчиками или считающих семафоров? Как может быть реализован такой семафор? В чем состоят недостатки примитивов взаимоисключения и почему необ­ходимы высокоуровневые средства? Как работает программа-­монитор и какие команды необходимы процес­сам для взаимодействия с монитором? Как может использоваться монитором кольцевой буфер и что это такое? Приведите пример соответствующей программы. Приведите известные вам примеры тупиков и объясните, почему они возникли? Что называется старением процесса и как это связано с проблемой бес­конечного откладывания? В чем состоят необходимые условия возникновения тупиков? Кто впер­вые сформулировал эти условия? Как может быть обеспечено предотвращение тупиков? Какие исследо­вания выполняются в этой связи? В некоторых системах, эксплуатируемых в настоящее время, виртуаль­ная память по размеру меньше, чем имеющаяся реальная память. Об­судите преимущества и недостатки подобного подхода. Одно из основных достоинств виртуальной памяти состоит в том, что благодаря ей пользователям больше не приходится искусственно огра­ничивать размер своих программ, ориентируясь на недостаточно ши­рокие рамки реальной памяти. Это позволяет сделать стиль програм­мирования более свободной формой выражения алгоритмов и замыс­лов программиста. Обсудите последствия подобного свободного стиля с точки зрения производительности мультипрограммной системы с вир­туальной памятью. Перечислите как положительные, так и отрицатель­ные последствия. Обсудите относительные достоинства каждого из следующих способов отображения при реализации виртуальной памяти:
(а) прямое отображение,
(б) ассоциативное отображение,
(в) комбинированное ассоциативное отображение. Объясните, каким образом осуществляется преобразование виртуаль­ных адресов в реальные в сегментных системах. Что значит критический участок или критическая область работы про­граммы? Приведите примеры. Как может быть организовано взаимодействие процессов в паре произ­водитель-­потребитель. Приведите пример соответствующей програм­мы. Почему параллельная обработка, параллелизм и параллельное програм­мирование представляет большой интерес, назовите основные причины.

4. Методические рекомендации по освоению дисциплины

Дисциплина «Операционные среды, системы и оболочки» является одной из важнейших дисциплин общепрофессионального цикла при подготовке кадров в области информатики, вычислительной техники и компьютерных технологий и ставит своей целью приобретение знаний и навыков, необходимых для профессиональной деятельности будущего специалиста.

Методика изучения дисциплины строится из следующих элементов:

·  Теоретические аудиторные занятия;

·  Практические аудиторные занятия;

·  Самостоятельная работа.

Цель лекции – сообщение новых знаний, систематизация и обобщение накоплен­ных, развитие познавательных и профессиональных интересов.

Лабораторные занятия – как обязательный элемент образовательного процесса по данной дисциплине, призван закрепить полученные теоретические знания и обеспечить формирование основных навыков и умений практической работы в области основ работы с операционными системами. Они проводятся по мере изучения теоретического материала и выполняются индивидуально каждым студентом. Перечень и содержание лабораторных работ приводится в содержательной части данного учебно-методического комплекса. По каждой теме студент обязан подготовить и сдать отчет.

Основная работа по курсу выполняет­ся студентами самостоятельно. Лекции и лабораторный практикум способны лишь более конкретно ориентировать студента, показать ключевые направ­ления дисциплины, обеспечивать ознакомление с ключевыми понятиями, и магистральные пути развития знаний в области операционных систем.

Для закрепления теоретических знаний, ознакомления с литературой и приобретения навыков самостоятельного мышления в рамках самостоятельной работы предусмат­ривается выполнение следующих видов заданий:

·  работа с лекционным материалом;

·  подготовка к лабораторным работам, оформление отчетов по выполненным лабораторным работам, подготовка к защите;

·  изучение рекомендованной литературы (основной и дополнительной), работа с библиотечным каталогом, самостоятельный подбор необходимой литературы;

·  поиск необходимой информации через Интернет;

·  составление обзора публикаций по теме из предложенного преподавателем списка литературных источников;

·  подготовка каждым студентом устного сообщения на лабораторном занятии;

·  подготовка к экзамену.

Оценочные средства для контроля успеваемости и результатов освоения учебной дисциплины

Итоговая оценка за дисциплину выставляется по результатам работы студента в течении семестра и результата сдачи экзамена. Допуск к экзамену осуществляется только после защиты отчетов по всем лабораторным работам. В экзаменационный билет входит три вопроса: два из ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ части и один из ПРАКТИЧЕСКОЙ части. При неполных ответах будут задаваться дополнительные вопросы.

Для получения на экзамене оценки «Отлично» необходимо полностью и без ошибок ответить на поставленные вопросы, уметь хорошо ориентироваться в предметной области, знать материал из основной и дополнительной литературы.

Оценка «Хорошо» ставится, если студент не полно отвечает на три вопроса, либо допускает небольшие неточности в ответе, однако хорошо ориентируется в материале.

Если студент полностью отвечает на два вопроса, однако третий вопрос вызывает трудности, знание предметной области неплохое студент получает оценку «Удовлетворительно».

Во всех остальных случаях оценка «Неудовлетворительно».

Балльно-рейтинговая технология предполагает, что студенту для получения по данной дисциплине приемлемой оценки необходимо набрать от 61 до 100 баллов.

Максимум 100 баллов студент может набрать в ходе семестра на аудиторных занятиях и промежуточном контроле. Экзамен может дополнительно принести до 40 баллов.

За первый дидактический мод баллов за лабораторные работы и до 12 баллов за самостоятельную работу. Успешная защита каждой лабораторной работы оценивается в 4 балла. Итого за модуль можно получить 60 баллов.

За второй дидактический мод баллов за лабораторные работы и до 17 баллов за самостоятельную работу. Успешная защита каждой лабораторной работы оценивается в 4 балла. Итого за модуль можно получить 40 баллов.

По результатам экзамена студент получает дополнительно баллы: за оценку «Отлично» – 40 баллов, «Хорошо» – 30 баллов, «Удовлетворительно» – 10 баллов.

Итоговая оценка выставляется по следующему принципу:

·  от 61 до 75 баллов – удовлетворительно

·  от 76 до 90 – хорошо

·  от 91 до 100 - отлично

Студент, набравший менее 61 балла, получает оценку «Неудовлетворительно».

5. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Рубцовский институт (филиал) АлтГУ располагает материально-технической базой, соответствующей санитарно-техническим нормам и обеспечивающей проведение всех видов лабораторной, практической подготовки и научно-исследовательской работы студентов, предусмотренных ГОС.

Аудиторный фонд института, оснащенный СВТ, включает 7 компьютерных классов (4 класса по 15 ПК в каждом, 1 – по 17 ПК, 2 – по 18 ПК), и 4 мобильных класса на ноутбуках. 2 класса по 15 ПК используются в режиме свободного доступа студентов. Все компьютеры объединены в единую локальную вычислительную сеть и имеют доступ в Интернет.

Лекционные занятия по дисциплине проводятся в аудиториях, оснащенных мультимедийными проекторами.

Лабораторные работы выполняются в стационарных или мобильных компьютерных классах.

Мобильные классы на ноутбуках используются в учебно-образовательной деятельности, как для учебных занятий, так и для организации доступа к ресурсам корпоративной сети и Internet на всей территории РИ АлтГУ.

В учебном процессе используется лицензионное программное обеспечение. На различных ПК установлено системное программное обеспечение Windows XP Professional Service Pack 3, Windows 7 Enterprise Service Pack 1, Windows 7 Professional Service Pack 1, Windows 8 Enterprise, Windows 8 Pro.

Для оформления отчетов по лабораторным работам, подготовки докладов и презентаций используется пакет прикладных программ: Microsoft PowerPoint 2007, Microsoft PowerPoint 2010, Microsoft Word 2007, Microsoft Word 2010. Также для самостоятельной работы студенты могут по своему усмотрению использовать дополнительно свободно-распространяемое ПО или demo-версии. Для его развертывания на каждом ПК есть специальный раздел Public с необходимыми правами доступа.

6. СПИСОК ОСНОВНОЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, ДРУГИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ

Основная литература

1.  Системное программное обеспечение : Учебник / , . - СПб: Питер, 2c.

2.  Введение в операционные системы / . - СПб: BHV-Санкт-Петербург, 2c.

3.  Операционные системы. Внутреннее устройство и принципы проектирования / В. Столлингс. - Киев; М.; СПб.: Вильямс, 2c.

4.  Современные операционные системы / Э. Таненбаум. - СПб: Питер, 2c.

5.  Операционные системы: разработка и реализация / Э. Таненбаум, А. Вудхалл. - СПб: Питер, 2c.

6.  Распределенные системы : Принципы и парадигмы / Э. Таненбаум, М. Стеен. - СПб: Питер, 2c

Дополнительная литература

1.  Microsoft WINDOWS 2000 PROFESSIONAL : Русская версия / Под ред. . - СПб.: БХВ - Петербург, 2c.

2.  Red Hat Linux 6.2 : Учебный курс / Под ред. А. Пасечника. - СПб: Питер, 2c.

3.  Бэкон Дж. Операционные системы : Параллельные и распределенные системы / Дж. Бэкон, . - СПб: Питер, 2c.

4.  Аппаратные средства IBM PC. Питер, 1999

5.  Операционные системы, среды и оболочки / . - М.: ФОРУМ-ИНФРА-М, 2c.

6.  Самоучитель Linux для пользователя / . - СПб.: БХВ - Петербург, 2c.

7.  Самоучитель Microsoft Windows XP. Все об использовании и настройках / , , . - СПб.: Наука и Техника, 2c.

Базы данных, Интернет-ресурсы,

информационно-справочные и поисковые системы

1.  www. ***** Информационные материалы про операционные и вычислительные системы семейства Windows, UNIX, DOS.

2.  *****/operating_systems/ Сервер Информационных Технологий, раздел Операционные системы, книги, статьи, дайджесты, описания, руководства.

3.  www. *****/catalog/index. php? CID=342 Программы для MAC и Linux

.