School of Software Engineering

Regular version of the site

Publications

Book

The Dynamic Adaptive Packet Buffering (DAPB) Algorithm for Service Mesh Performance Enhancement Based on eBPF
In press

Hank-Debain Djambong Tenkeu, Alexandrov D.

Vol. 37. Iss. 5. Institute for System Programming of the RAS, 2025.

Article

Object-centric process management: A research manifesto

Seidel A., Weske M., Montali M. et al.

Information Systems . 2026. Vol. 141.

Book chapter

ML²B: Benchmarking LLMs on Cross-Lingual ML Pipeline Generation

Trofimova E., Shamina Z., Selifanova M. et al.

In bk.: Proceedings of the Generative Code Intelligence Workshop (GeCoIn 2026), co-located with the 35th International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI-ECAI 2026). Vol. 4238. CEUR-WS.org, 2026.

Working paper

Approach to Designing CV Systems for Medical Applications: Data, Architecture and AI
In press

Ryabtsev D., Vasilyev Boris, Shershakov S.

Computer Science ::Computer Vision and Pattern Recognition. 2501.14689. arXiv, 2025

All publications

Delivered by:: School of Software Engineering

Type:: Elective course

When:: 2 year, 1, 2 module

Instructors

Бураков Даниил Игоревич

Легалов Александр Иванович

Дополнительные материалы в LMS Задать вопрос

Аннотация

Дисциплина “Архитектура компьютера и операционные системы” направлена на изучение особенностей организации компьютеров и методов взаимодействия их взаимодействия с человеком, внешними подсистемами и между собой. Рассматривается роль операционной системы (ОС) в организации работы компьютера и решении различных системных задач. Выделяются место ОС в многоуровневой организации компьютерных архитектур, взаимодействие ряда уровней между собой. Рассматриваются особенности многоуровневого построения архитектур и взаимное влияние этих уровней, что необходимо учитывать для повышения эффективности разрабатываемого программного обеспечения. Основной акцент сделан: на уровень ОС, использование языков системного программирования, системных вызовов ОС, управление процессами и потоками, синхронизацию процессов и потоков, использование прерываний, взаимодействие с файловой системой и памятью, организацией параллельных вычислений. Теоретическое изложение не привязано к конкретной архитектуре компьютера и операционной системе. Практическая часть курса затрагивает операционную систему Linux, а также системы параллельного программирования и сетевые средства, разворачиваемые над данной ОС.

Цель освоения дисциплины

Расширение ранее полученных знаний и навыков в области архитектур вычислительных систем. Ознакомление с особенностями организации операционных систем и многоуровневых архитектур формируемых на их основе. Содержание дисциплины направлено на то, чтобы заложить основы для последующих дисциплин, посвящённых созданию современных информационных систем и архитектур программного обеспечения. Получение навыков в программировании на уровне системных вызовов, интерфейса командной строки, изученных языков системного программирования. Освоение студентами знаний в области организации, функционирования и использования современных операционных систем. Осмысленное применение полученных знаний при изучении других дисциплин.

Планируемые результаты обучения

1. Понимание взаимосвязей между различными уровнями архитектурных решений и особенностей отображения вышестоящих уровней в нижестоящие. 2. Умение выбирать при разработке программного обеспечения архитектурные решения, повышающие эффективность современных компьютеров с учетом их аппаратных возможностей, операционных систем и языков программирования различного уровня организации.
3. Понимание тенденций развития архитектур современных вычислительных систем. 4. Знание организации процессов и потоков в операционных системах, их взаимодействия и умение их использовать на практике. Знание механизмов синхронизации процессов и способов их применения.
5. Понимание организации файловых систем и умение работы с файлами. 6. Умение обрабатывать сигналы, приходящие процессам. 7. Использование взаимодействия процессов через каналы, очереди сообщений, разделяемую память. 8. Умение пользоваться командами командного интерпретатора операционной системы Linux.
9. Знание и понимание архитектур параллельных вычислительных систем и их взаимосвязи с организацией современных ОС. 10. Знание сетевых протоколов и умения их использовать.

Содержание учебной дисциплины

Архитектуры вычислительных систем (ВС). Основные понятия и определения.
Знание терминологии, определений, исторических сведений
Поддержка операционными системами сетевых взаимодействий.
Понимание методов сетевого взаимодействия. Знание основ организации сетевых взаимодействий. Программирование сетевых взаимодействий
Архитектура уровня системы (набора) команд. Классификация архитектур. Обзор различных архитектурных решений
Знание об особенностях систем команд и их влияние на низкоуровневое программирование. Знание конкретной изучаемой архитектуры.
Представление данных в вычислительных системах.
Знание о форматах данных и особенностях реализации обработки различных типов данных в компьютерах.
Особенности RISC архитектур. Архитектура и система команд процессоров RISC-V.
Понимание особенностей, достоинства и недостатков архитектур ВС с различными системами команд. Знание особенностей конкретной архитектуры.
Архитектуры параллельных вычислительных систем. Основные структурные решения и концепции.
Понимание особенностей, достоинства и недостатков архитектур ПВС. Знание основных особенностей разработки ПО для различных ПВС.
Операционные системы (ОС). Основные понятия и определения.
Знание терминологии, определений, исторических сведений
Файловая система
Получение знаний о файловой системе и работе с файлами.
Процессы и потоки. Особенности создания и использования
Получение сведений об организации процессов и их использовании при разработке ПО
Взаимодействие процессов
Общие сведения о взаимодействии процессов
Каналы, очереди сообщений, разделяемая память, сигналы
Знание о механизмах обеспечивающих взаимодействие процессов
Потоки
Общие сведения о многопоточном программировании.
Планирование процессов
Общие сведения о мультипрограммном и многопроцессорном управлении процессами.
Управление памятью
Общие сведения об использовании памяти и управлении ее распределением.

Элементы контроля

ДЗ01-ДЗ10
ДЗ01-ДЗ10 — десять домашних заданий, выдаваемых по материалам рассмотренным на семинарах, оцениваются по 8-балльной системе. Все задания трактуются как домашние задания, выполняемые самостоятельно. Также предлагаются два дополнительных (бонусных) задания для выполнения которых, необходимы знания, превышающие те, что даются по программе дисциплины. Они оцениваются в десять баллов. Бонусные задания выполнять необязательно. Но ограничений на их выполнение нет. Экзамен сдается устно по пройденному теоретическому материалу и материалу, рассмотренному на семинарах. Блокирующего элемента по отдельным заданиям нет. Но есть блокирование доступа к экзамену по оценке накопленной в ходе освоения дисциплины. Блокирование происходит, если в ходе выполнения всех заданий и при учете посещений семинаров средняя оценка, вычисляемая по формуле, меньше 4 баллов. В этом случае к пересдаче экзамена необходимо выполнить индивидуальные задания, чтобы эта оценка стала большей или равной 4 баллам. Повторная сдача заданий не предусматривается.
ИЗ01-ИЗ04
ИЗ01-ИЗ04 — четыре индивидуальных задания повышенной сложности с дополнительными требования для соответствия различным оценкам, включая оценки на 9 и 10 баллов. Все задания трактуются как домашние задания, выполняемые самостоятельно. Экзамен сдается устно по пройденному теоретическому материалу и материалу, рассмотренному на семинарах. Блокирующего элемента по отдельным заданиям нет. Но есть блокирование доступа к экзамену по оценке накопленной в ходе освоения дисциплины. Блокирование происходит, если в ходе выполнения всех заданий и при учете посещений семинаров средняя оценка, вычисляемая по формуле, меньше 4 баллов. В этом случае к пересдаче экзамена необходимо выполнить индивидуальные задания, чтобы эта оценка стала большей или равной 4 баллам. Повторная сдача заданий не предусматривается.
Сем
Сем — посещение семинаров и работа на семинарах. В общем случае оценка от 4 до 10 баллов в зависимости от выполнения требований, связанных с работой на семинарах. Отсутствие на семинаре — 0 баллов. Блокирующего элемента по отдельным заданиям нет. Но есть блокирование доступа к экзамену по оценке накопленной в ходе освоения дисциплины. Блокирование происходит, если в ходе выполнения всех заданий и при учете посещений семинаров средняя оценка, вычисляемая по формуле, меньше 4 баллов. В этом случае к пересдаче экзамена необходимо выполнить индивидуальные задания, чтобы эта оценка стала большей или равной 4 баллам.
Экз
Допуск к экзамену осуществляется при суммарной положительной оценке, получаемой с учетом семинарских занятий, домашних заданий и индивидуальных заданий, приведенных к единичному коэффициенту: access_estimation = ( 0.1 * seminars_estimation + 0.15 * homework_estimation + 0.6 * tasks_estimation ) / 0.85 где access_estimation — неокругленная оценка, которая должна быть не менее 4 баллов, что определяет допуск к сдаче экзамена. В противном случае оценка является блокирующей до пересдачи индивидуальных заданий выполненных на отрицательную оценку.

Промежуточная аттестация

2025/2026 2nd module
0.1 * Сем + 0.15 * Экз + 0.6 * ИЗ01-ИЗ04 + 0.15 * ДЗ01-ДЗ10

Список литературы

Авторы

Легалов Александр Иванович
Буцкая Евгения Александровна

Computer Architecture and Operating Systems