1.1 Цели освоения дисциплины: освоение фундаментальных принципов разработки операционных систем и умений разработки компонентов операционных систем, основываясь на фундаментальных принципах разработки и проектирования ОС.
1.2 Задачи:
– формирование знаний о фундаментальных принципах разработки подсистем ОС, осуществляющих управление ресурсами;
- разработка архитектуры ОС, основанной на концепции ядра;
- разработка внутренних слоев ядра ОС;
- разработка слоя API;
- разработка вспомогательных модулей.
МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ Цикл (раздел) ОП: Б1.Б.
2.2 Связь с другими дисциплинами учебного плана
Перечень предшествующих дисциплин | Перечень последующих дисциплин, видов работ |
Управление проектами в программной инженерии Верификация и валидация программных систем Маркетинг информационных продуктов и услуг Практика по получению первичных профессиональных умений и навыков Технология разработки программного обеспечения Разработка приложений для ОС Android Научно-исследовательская работа | Основы конструирования трансляторов и интерпретаторов Распознавание и интеллектуальная обработка данных Практика по получению профессиональных умений и опыта профессиональной деятельности Преддипломная практика Государственная итоговая аттестация |
ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Формируемые компетенции | Осваиваемые знания, умения, владения | |
Код | Наименование | |
Общекультурные компетенции (ОК) | ||
ОК-6 | способность проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на себя всю полноту ответственности | З полноту ответственности за выполняемые задания |
У проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на себя всю полноту ответственности | ||
В ситуацией и определять алгоритм действий в данной ситуации | ||
ОК-8 | способность к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов неполных данных | З современное оборудование и приборы неполных данных |
У профессионально эксплуатировать современное оборудование и приборы неполных данных | ||
В навыками эксплуатации современного оборудования и приборов неполных данных | ||
ОК-9 | умение оформлять отчеты о проведенной научно-исследовательской работе и подготавливать публикации по результатам исследования | З организацию научно-исследовательских и проектных работ |
У оформлять отчеты о проведенной научно-исследовательской работе и подготавливать публикации по результатам исследования | ||
В методикой подготовки отчетов о проведенной научно-исследовательской работы и публикаций по результатам исследования | ||
профессиональные компетенции (ПК) по видам профессиональной деятельности | ||
ПК-11 | способность проектировать основные компоненты операционных систем | З основные компоненты операционных систем |
У проектировать основные компоненты операционных систем | ||
В навыками проектирования компонентов операционных систем | ||
ПК-12 | способность проектировать вспомогательные и специализированные языки программирования и языки представления данных | З вспомогательные и специализированные языки программирования и языки представления данных |
У проектировать вспомогательные и специализированные языки программирования и языки представления данных | ||
В навыками проектирования вспомогательных и специализированных языков программирования и языков представления данных | ||
производственно-технологическая деятельность: | ||
ПК-18 | владением навыками создания компонент операционных систем и систем реального времени | З - особенности систем реального времени |
У - разрабатывать компоненты операционных систем | ||
В - навыками создания компонент операционных систем и систем реального времени |
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Аудиторные занятия – очная форма обучения
Кол. час | в том числе в интерактивной форме, час. | Вид занятия, тема и краткое содержание | Формируемые компетенции |
16 | 10 | Лекции | |
8 | 4 | 2 семестр | |
4 | Модуль 1 Основы теории операционных систем | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 | |
2 | Тема 1.1 «История операционных систем и их классификация». Понятие операционной системы. ОС для автономного компьютера. Функциональные компоненты автономного компьютера. Развитие ОС в 80-е годы. Развитие ОС в 90-е годы. Современные ОС. | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 | |
2 | Тема 1.2 «Принципы построения, типы и функции операционных систем». Назначение и функции операционной системы. Состав операционных систем. Взаимодействие основных компонентов операционной системы. | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 | |
4 | 4 | Модуль 2 Принципы разработки подсистемы управления процессами и потоками | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 |
2 | 2 | Тема 2.1 «Мультипрограммирование». Критерии эффективности ОС. Системы пакетной | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 |
2 | 2 | Тема 2.2 «Планирование процессов и потоков». Понятия «процесс» и «поток». Создание процессов и потоков. Планирование и диспетчеризация потоков. Состояния потока. Алгоритмы планирования, основанные на квантовании и приоритетах. | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 |
8 | 6 | 3 семестр | |
4 | 2 | Модуль 3 Принципы разработки подсистемы управления памятью | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 |
2 | Тема 3.1. «Функции ОС по управлению памятью. Типы адресов». Функции ОС по управлению памятью. Типы адресов. | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 | |
2 | 2 | Тема 3.2. «Алгоритмы распределения памяти». Алгоритмы распределения памяти без использования жесткого диска (фиксированными разделами, динамические, перемещаемые разделы). С использованием жесткого диска (страничное, сегментное, странично-сегментное) | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 |
4 | 4 | Модуль 4. Подсистема управления вводом/выводом и файловая система» | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 |
2 | 2 | Тема 4.1. «Задачи ОС по управлению файлами и устройствами». Параллельная работа устройств ввода-вывода и процессора. Согласование скоростей обмена и кэширование. Разделение устройств и данных. Поддержка широкого спектра драйверов. Поддержка файловых систем. | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 |
2 | 2 | Тема 4.2. «Файловые операции». Открытие файла. Обмен данными с файлом. Стандартные файлы ввода/вывода, перенаправление вывода. | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 |
32 | 10 | Лабораторные занятия | |
16 | 4 | 2 семестр | |
8 | Модуль 1 Основы теории операционных систем | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 | |
4 | Тема 1.1 «Многослойная структура ОС». Трехслойная схема вычислительной системы. Концепция многослойного взаимодействия. Многослойная структура ядра ОС. | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 | |
4 | Тема 1.2 «Аппаратная зависимость и переносимость ОС». Типовые средства аппаратной поддержки ОС. Машинно-зависимые компоненты ОС. Переносимость ОС. | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 | |
8 | 4 | Модуль 2 Принципы разработки подсистемы управления процессами и потоками | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 |
4 | 2 | Тема 2.1 «Мультипрограммирование на основе прерываний». Назначение и типы прерываний. Аппаратная поддержка прерываний. Программные прерывания. Диспетчеризация | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 |
4 | 2 | Тема 2.2 «Синхронизация процессов и потоков». Цели и средства синхронизации. Необходимость синхронизации и гонки. Критическая секция. Разные решения задачи взаимного исключения (блокирующие переменные, семафоры). Тупики. | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 |
16 | 6 | 3 семестр | |
8 | Модуль 3 Принципы разработки подсистемы управления памятью | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 | |
4 | Тема 3.1. «Виртуальная память». Виртуальное адресное пространство процесса. Виртуальные адреса. | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 | |
4 | Тема 3.2. «Механизмы преобразования адресов». В страничном распределении. В сегментном распределении. В странично-сегментном распределении. | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 | |
8 | 6 | Модуль 4 Подсистема управления вводом/выводом и файловая система» | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 |
4 | 4 | Тема 4.1. «Логическая организация файловой системы». Цели и задачи файловой системы. Типы файлов. Иерархическая структура файловой системы. Логическая организация файла. | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 |
4 | 2 | Тема 4.2. «Физическая организация файловой системы». Диски, разделы, секторы, кластеры. Физическая организация и адресация файла. Физическая организация FAT. Физическая | ОК-6,8,9, ПК-11,12, 18 |
Самостоятельная работа студента – очная форма обучения
Кол. час | Темы, разделы, вынесенные на самостоятельную подготовку, тематика рефератной работы, контрольных работ, рекомендации по использованию литературы, ЭВМ и др. | Формируемые компетенции |
Темы, разделы, вынесенные на самостоятельную подготовку | ||
48 | 2 семестр | |
2 | Тема «Первое поколение компьютеров» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Второе поколение компьютеров» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Пакетная система обработки» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Третье поколение компьютеров» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Многозадачность» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Использование дисковых массивов» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Режим разделения времени» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Причины успеха системы CTSS» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Причины краха системы MULTICS» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Тенденции в развитии вычислительных систем публичного пользования» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Появление UNIX и его ветви: System V, BSD» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Стандарт POSIX» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Четвертое поколение компьютеров» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Персональные компьютеры» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Выход Intel 8080» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Причины успеха и краха системы CP/M» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Причины успеха DOS» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Появление графического интерфейса» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Развитие ОС Windows» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Сетевые и распределенные ОС» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Кластеры» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Базовые понятия ОС» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Предпосылки многозадачности» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
2 | Тема «Псевдопараллелизм» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
84 | 3 семестр | |
4 | Тема «Инвертированные таблицы страниц» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
4 | Тема «Проблема страничного обмена: предпосылки, описание» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
4 | Тема «Оптимальный алгоритм: описание, достоинства и недостатки, подходы к реализации» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
4 | Тема «Алгоритм NRU: описание, достоинства и недостатки, подходы к реализации» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
4 | Тема «Алгоритм FIFO: описание, достоинства и недостатки, подходы к реализации» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
4 | Тема «Алгоритм «вторая попытка»: описание, достоинства и недостатки, подходы к реализации» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
4 | Тема «Алгоритм «clock»: описание, достоинства и недостатки, подходы к реализации» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
4 | Тема «Алгоритм LRU: описание, достоинства и недостатки, подходы к реализации» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
4 | Тема «Алгоритм «рабочий набор»: описание, достоинства и недостатки, подходы к разграничению» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
4 | Тема «Аномалия Билэди» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
4 | Тема «Магазинные алгоритмы» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
4 | Тема «Последовательность обращений» | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
36 | Курсовой проект. Перечень тем представлен в п.5 рабочей программы дисциплины. | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
132 | Общая трудоемкость самостоятельной работы (час) | |
36 | Подготовка к экзамену | ОК - 6,8,9 ПК-11,12, 18 |
ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ Фонд оценочных средств для проведения текущего контроля
№ | Типовые задания, контрольные работы, тесты и другие методы контроля, позволяющие оценить знания, умения и уровень приобретенных компетенций |
1 2 3 4 5. 6. 7. 8. | 2 семестр Модуль 1 Основы теории операционных систем Тема 1.1. «История операционных систем и их классификация». 1. Понятие операционной системы. 2. Дайте характеристику операционным системам второго поколения компьютеров. Укажите место ОС в структуре вычислительной системы. 3. Дайте характеристику операционным системам третьего поколения компьютеров. Раскройте понятие многозадачность. 4. Укажите назначение ОС. 5. Охарактеризуйте операционные системы четвертого поколения компьютеров. 6. Приведите классификацию ОС, согласно решаемых задач. 7. Охарактеризуйте операционные системы третьего поколения компьютеров. Какие тенденции в развитии вычислительных систем публичного пользования. 8. Раскройте причины появление UNIX и его ветвей в третьем поколении компьютеров. Стандарт POSIX. 9. ОС для автономного компьютера. 10. Современные ОС. Тема 1.2 «Принципы построения, типы и функции операционных систем». 1. Раскройте функцию ОС: расширение возможностей компьютера. 2. Раскройте функцию ОС: управление ресурсами. 3. Архитектура ОС с экзоядром. Особенности. Достоинства и недостатки. 4. Опишите монолитные ОС. Идея. Особенности. Достоинства и недостатки. Разделение на уровни. 5. Опишите функции ОС Windows по работе с файлами, отображаемыми в адресное 6. Общая архитектура ОС Windows. 7. Ключевые подсистемы ОС Windows и их описание. 8. Общая архитектура ОС UNIX. 9. Структура ядра ОС UNIX. 10. Модель ОС. Поддержка режимов функционирования современных CPU. Модуль 2 Принципы разработки подсистемы управления процессами и потоками Тема 2.1 «Мультипрограммирование». 1. Перечислите механизмы планирования в системах пакетной обработки. Опишите 2. Опишите механизм: наименьшее оставшееся время выполнения. Подход: 3. Мультипрограммирование в системах разделения времени. 4. Мультипрограммирование в системах реального времени. 5. Мультипрограммирование в системах пакетной обработки. 6. Мультипрограммирование на основе прерываний. 7. Критерии эффективности ОС. 8.Дайте понятие мультипрограммирования 9. Системы пакетной обработки. 10. Система разделения времени. Тема 2.2. «Планирование процессов и потоков». 1. В чем состоит суть модели последовательных процессов. Что такое процесс. 2. Когда происходит создание процесса. Когда происходит завершение процесса и причины. 4. Планировщик процессов. Преимущества и недостатки такой модели. 7. Семафоры как механизм синхронизации. Идея. Решение проблемы производителя и потребителя с помощью семафоров. 8. Передача сообщений как механизм синхронизации. Механизм передачи сообщений. Достоинства и недостатки. Решение проблемы производителя и потребителя. 9. Различие в подходах к синхронизации потоков и процессов. Решение проблемы 10. Механизм синхронизации - мониторы. Предпосылки. Основная идея. Подходы к 3 семестр Модуль 3 Принципы разработки подсистемы управления памятью Тема 3.1. «Функции ОС по управлению памятью. Типы адресов». 1. Функции ОС по управлению памятью. 2. Типы адресов. 3. Виртуальное адресное пространство процесса. 4. Виртуальные адреса. 5. Символьные имена. 6. Физические адреса. 7. Виртуальные адреса. 8. Преобразование адресов. 9. Максимальный размер виртуального адресного пространства. 10. Классификация методов распределения памяти. Тема 3.2. «Алгоритмы распределения памяти». 1. Типы адресов. 2. Алгоритмы распределения памяти фиксированными разделами. 3. Алгоритмы распределения памяти динамическими разделами. 4. Распределение памяти динамическими разделами. 5. Алгоритмы распределения памяти перемещаемыми разделами. 6.Распределение памяти перемещаемыми разделами. 7. Алгоритмы с использованием жесткого диска (страничное распределение). 8. Алгоритмы с использованием жесткого диска (сегментное распределение). 9. Алгоритмы с использованием жесткого диска (странично-сегментное распределение). 10. Распределение памяти фиксированными разделами. Модуль 4 Подсистема управления вводом/выводом и файловая система» Тема 4.1. «Задачи ОС по управлению файлами и устройствами». 1. Параллельная работа устройств ввода-вывода и процессора. 2. Согласование скоростей обмена и кэширование. 3. Разделение устройств и данных. 4. Поддержка широкого спектра драйверов. 5. Поддержка файловых систем. 6.Понятие файловой системы. 7. Цели и задачи файловой системы. 8.Типы файлов. 9.Иерархическая структура файловой системы. 10.Логическая организация файла. Тема 4.2. «Файловые операции». 1. Открытие файла. 2. Обмен данными с файлом. 3. Стандартные файлы ввода/вывода, перенаправление вывода. 4.Физическая организация и адресация файла. 5.Физическая организация FAT. 6.Физическая организация NTFS. 7. Файловые системы UFS. 8. Файловые системы Linux ext, Linux ext2, Linux ext3. 9. Файловая система XFS. 10. Диски, разделы, секторы, кластеры. |
Структура и содержание фонда оценочных средств представлены в Приложении 1 к рабочей программе дисциплины
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
