Operating Systems

2021/2022

Academic Year

RUS

Instruction in Russian

4

ECTS credits

Delivered by:

School of Software Engineering

Type:

Compulsory course

When:

2 year, 3, 4 module

Instructors

Карнов Алексей Александрович

Karpov, Vladimir E.

Кричанов Михаил Юрьевич

Чиликин Дмитрий Сергеевич

Программа дисциплины

Аннотация

В лекционной части курса рассматриваются фундаментальные принципы построения и особенности проектирования современных операционных систем. Теоретическое изложение не привязано к конкретной операционной системе. Практическая часть курса показывает, как изложенные теоретические положения реализуются в операционной системе Linux.

Цель освоения дисциплины

• Освоение студентами знаний в области построения и функционирования современных операционных систем.
• Осмысленное применение полученных знаний при изучении других дисциплин

Планируемые результаты обучения

• Знать историю эволюции вычислительных систем, основные функции, выполняемые современными операционными системами, принципы их внутреннего построения
• Знать концепцию нитей исполнения и их отличие от обычных процессов
• Знать концепцию процессов в операционных системах
• Знать логические основы взаимодействия процессов
• Знать организацию управления виртуальной памятью и использующиеся при этом алгоритмы
• Знать организацию управления устройствами ввода-вывода на уровне как технического, так и программного обеспечения, основные функции подсистемы ввода-вывода
• Знать основные алгоритмы планирования процессов
• Знать основные механизмы синхронизации в операционных системах и способы их применения для решения задач синхронизации
• Знать основные принципы построения памяти в вычислительных системах и простейшие механизмы управления памятью
• Знать основные проблемы безопасности операционных систем и подходы к их решению
• Знать понятия файла, файловой системы, операции над ними и основные принципы управления файловыми системами
• Знать принципы сетевого взаимодействия вычислительных систем и построения работы сетевых частей операционных систем
• Знать программные алгоритмы организации взаимодействия процессов и предъявляемые к ним требования
• Уметь использовать семафоры для синхронизации работы процессов и нитей исполнения
• Уметь использовать системные вызовы для работы с файловой системой
• Уметь обрабатывать сигналя, приходящие процессам, использовать сигналы для синхронизации работы процессов
• Уметь организовывать взаимодействие процессов через потоковые средства связи и очереди сообщений
• Уметь организовывать корректное взаимодействие процессов через разделяемую память и нитей исполнения через глобальные переменные
• Уметь пользоваться командами командного интерпретатора операционной системы Linux
• Уметь порождать новые нити исполнения и правильно завершать их функционирование
• Уметь порождать новые процессы, запускать новые программы и правильно завершать их функционирование

Содержание учебной дисциплины

• Введение в дисциплину
• Процессы в операционной системе
• Кооперация процессов
• Планирование процессов
• Простейшие схемы управления памятью
• Виртуальная память
• Файлы и файловые системы
• Система управления вводом-выводом.
• Сети и сетевые операционные системы
• Проблемы безопасности операционных систем

Элементы контроля

• Работа на семинаре (Опракт)
• Контрольная работа (Окр)
• Экзамен (Оэкз)
  Экзамен письменный, совмещен с письменной контрольной за 3-й модуль. Экзамен проходит с прокторингом через Examus в системе Moodle. Студенты получают задание, решают на бумаге, в конце загружают фотографии/сканы решений. Продолжительность экзамена 1.5 астрономических часа (вместе со временем, необходимым для загрузки решений). Во время экзамена разрешено смотреть в условия задач, использовать любые подготовленные рукописные материалы (конспекты лекций, шпаргалки) и писать на листах бумаги, которые были чистыми до начала экзамена. При решении задач категорически запрещается использовать любые печатные тексты, в том числе распечатки презентаций лекций, ксерокопии, фотографии, сканы, сторонние интернет-ресурсы. Допустимо использование простых калькуляторов. Если у студента случилось не более 2-х обрывов связи общей продолжительностью менее пяти минут, он может продолжить написание экзамена (дополнительное время при этом не предоставляется). Если случился большее количество обрывов связи, или их суммарная продолжительность превысит 5 минут, то считается, что студент пропустил экзамен. В этом случае ему выставляется неявка на экзамен, и он пересдает его как при обычной неявке.

Промежуточная аттестация

• 2021/2022 учебный год 4 модуль
  Оценка Опракт выставляется преподавателем по итогам работы на практических занятиях. Каждая практическая задача при полном правильном и своевременном решении оценивается в определенное количество баллов от 5 до 25. Баллы за полностью правильное решение определяются преподавателями и утверждаются лектором. Процент суммарно набранных баллов за все занятия от максимально возможного количества баллов определяет десятибалльную оценку Опракт за практические знания студента по следующей таблице: отлично (10) - более 88% отлично (9) - от 78% до 88% включительно отлично (8) - от 68% до 78% включительно хорошо (7) - от 58% до 68% включительно хорошо (6) - от 48% до 58% включительно удовлетворительно (5) - от 38% до 48% включительно удовлетворительно (4) - от 28% до 38% включительно неудовлетворительно (3) - от 18% до 28% включительно неудовлетворительно (2) - от 8% до 18% включительно неудовлетворительно (1) - от 0 до 8% включительно неудовлетворительно (0) - нет сданных задач Контрольная работа и письменный экзамен длительностью 2 академических часа состоят из 4-6 контрольных вопросов по теории с различными баллами от 2 до 18 за полностью правильный ответ для каждого вопроса, в зависимости от сложности. Перечень контрольных вопросов для контрольной работы, письменного экзамена и баллы за полностью правильный ответ утверждаются лектором. За каждый контрольный вопрос из контрольной работы и письменного экзамена студент получает от 0 до максимального балла в зависимости от полноты представленного ответа (решения). Критерии проставления баллов утверждаются на заседании учебно-методической комиссии кафедры. Процент суммарно набранных баллов от максимально возможного количества определяет десятибалльные оценки за контрольную работу Окр и за письменный экзамен Оэкз по вышеприведенной таблице. Общая оценка за теоретические знания Отеор выводится как (Окр+Оэкз)/2 - без округления. Окончательная оценка Орез строится как среднее гармоническое между теорией и практикой Орез = 2*Опракт*Отеор/(Опракт+Отеор). При этом, если результирующая оценка лежит в диапазоне от 0 до 4, то округление производится в большую сторону - в пользу студента. Если результирующая оценка лежит в диапазоне от 4 до 10, то округление производится по стандартным математическим правилам - в сторону ближайшего целого.

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Основы операционных систем : курс лекций: учеб. пособие для вузов, Карпов, В. Е., 2019

Рекомендуемая дополнительная литература

• Операционные системы. Т.1: Основы и принципы, Дейтел, Х. М., 2009
• Современные операционные системы, Таненбаум, Э., 2012

Авторы

• Меликян Алиса Валерьевна
• Карпов Владимир Ефимович