автордың кітабын онлайн тегін оқу Операционные системы
Информация о книге
УДК 004.45
ББК 32.47
В31
Верещагина Е. А.
Учебно-методический комплекс дисциплины «Операционные системы» предназначен для студентов, обучающихся по специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети». В состав комплекса входят: рабочая учебная программа, 2 комплекта тестов (по теории и по лабораторным занятиям), методические указания к лабораторным работам и электронная презентация к лекциям.
Рабочая учебная программа составлена в соответствии с учебным планом специальности и Государственным образовательным стандартом по специальности 230101. Методические указания по лабораторным работам ориентированы в основном на работу с реестром и другими стандартными компонентами операционной системы Windows XP и могут быть полезны для студентов других специальностей, изучающих данный программный продукт.
УДК 004.45
ББК 32.47
© ДВФУ, 2015
© ООО «Проспект», электронная версия книги, 2015
Рабочая учебная программа
При разработке рабочей учебной программы использованы: Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования образовательной программы, рабочий учебный план учебный план; выдержка требований к дисциплине из государственного образовательного стандарта.
Дисциплина «Операционные системы». Назначение и функции операционных систем; 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.
1. Цели и задачи дисциплины
1.1. Цели дисциплины
Изучение назначения и функций ОС и концепций их функционирования. Курс «Операционные системы» является общепрофессиональной дисциплиной и относится к базовым курсам специальности, т. к. дает основные знания и навыки работы с персональным компьютером. В процессе изучения курса студенты должны получить знания по основополагающим принципам построения операционных систем. В качестве примера современных операционных систем изучаются системы Windows XP/2000. Курс построен на сравнении этих двух систем, но более подробно изучается ОС Windows 2000. При изучении ОС особое внимание уделяется принципам их построения и функционирования, основным чертам пользовательского интерфейса, чтобы облегчить в будущем освоение новых версий этих систем.
1.2. Задачи изучения дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен иметь представление о направлениях развития операционных систем; знать основные типы операционных систем, возможности современных операционных систем, принципы построения современных операционных систем; уметь использовать современные операционные системы, обслуживающие сервисные программы; владеть навыками работы в различных операционных средах; иметь опыт программирования в современных операционных средах, иметь навыки программного управления элементами ОС (файловая система, процесс и пр.).
2. Начальные требования к освоению дисциплины (перечень предшествующих дисциплин, их разделов)
Изложение разделов курса ведется в предположении освоения студентами основных разделов курсов «Информатика», «Организация ЭВМ и систем».
3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате изучения дисциплины студенты должны:
знать
– об основных направлениях развития современных операционных систем;
– об основных понятиях, используемых в теории операционных систем: процесса, потока, ядра, виртуальной памяти и т. д.;
– об основных принципах организации и управления памяти,
– об основных дисциплинах диспетчирования процессов и потоков в системах;
– об основных моделях, закладываемых при создании операционных систем;
– о структуре и архитектуре изучаемых операционных систем, их достоинства и недостатки.
уметь
– работать с интерфейсом операционных систем, ставить и решать задачи администрирования и конфигурирования систем, автоматизации решения прикладных задач под управлением операционных систем.
– иметь представление о работе компьютера в сети под управлением некоторой ОС.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
4.1. Очная (очно-заочная) форма обучения
| Вид учебной работы | Всего часов | Распределение по семестрам 5 |
| Общая трудоемкость дисциплины | 144 | 144 |
| Лекции | 36 | 36 |
| Лабораторные занятия | 18 | 18 |
| Практические занятия | ||
| Всего самостоятельная работа | 90 | 90 |
| В том числе: курсовое проектирование | ||
| Другие виды (РГЗ, рефераты и др.) | 90 | 90 |
| Вид итогового контроля (экзамен, зачет) | экзамен | экзамен |
5. Содержание дисциплины
5.1. Распределение учебного материала по видам занятий
| № пп | Наименование раздела дисциплины | Распределение по видам (час) | |||
| Лек | ЛЗ | ПЗ | СРС | ||
| 1 | Определение и классификация ОС. Многозадачность и многопоточность | 2 | |||
| 2 | Процессы и потоки. Алгоритмы планирования процессов в операционных системах | 4 | 6 | ||
| 3 | Синхронизация процессов и потоков. Взаимодействие процессов и механизмы синхронизации. Объекты в операционных системах. Семафоры и мониторы. Тупики и зависания | 4 | 6 | ||
| 4 | Организация памяти компьютера. Простейшие схемы управления памятью. Виртуальная память. Архитектурные средства поддержки виртуальной памяти. Аппаратно-независимый уровень управления виртуальной памятью | 4 | 6 | ||
| 5 | Реализация файловой системы | 4 | 10 | ||
| 6 | Аппаратная поддержка операционной системы | 2 | 6 | ||
| 7 | Система управления вводом-выводом. Драйвера | 4 | 2 | 6 | |
| 8 | Архитектура операционных систем семейства Windows. Структура ядра | 2 | 4 | 12 | |
| 9 | Процессы и потоки в Windows. Механизмы синхронизации | 2 | 4 | 12 | |
| 10 | Управление памятью в Windows | 2 | 12 | ||
| 11 | Реестр Windows и оптимизация системы | 4 | 8 | 4 | |
| 12 | Основные отличия Windows и Unix-подобных систем | 2 | 10 | ||
| Итого: | 36 | 18 | 90 | ||
5.2. Содержание лекционного курса (наименование раздела, темы, краткое содержание)
| № п/п | № раздела | Форма контроля | Наименование темы лекции | Объем АРС в часах | Объем СРС в часах |
| 1 | 1 | Введение. Определение и классификация ОС. История развития ОС. Сведения о системах пакетной обработки, разделения времени, реального времени. Понятия многозадачности, многопользовательского режима, многопроцессорности. Методы построения ОС, понятия ядра и модульной структуры ОС. Обзор ОС по назначению: одноранговые сетевые ОС и ОС с выделенными серверами, ОС для рабочих групп и ОС для сетей масштаба предприятия | 2 | ||
| 2 | 2 | Управление процессами. Состояния процессов. Контекст и дескриптор процесса | 2 | 2 | |
| 3 | 2 | Алгоритмы планирования процессов | 2 | 4 | |
| 4 | 3 | Синхронизация процессов и потоков. Взаимодействие процессов и механизмы синхронизации. Объекты в операционных системах. Семафоры и мониторы | 4 | 4 | |
| 5 | 3 | Тупики и зависания Средства синхронизации и взаимодействия процессов. Понятие потока (Thread) | 2 | ||
| 6 | 4 | Управление памятью. Типы адресов. Методы распределения памяти: структура страниц, сегментов, механизмы преобразования адресов, совместного использования, защиты памяти | 4 | 2 | |
| 7 | 4 | Выдача реферата | Виртуальная память. Подкачка страниц (свопинг). Иерархия запоминающих устройств. Принцип кэширования данных | 4 | |
| 8 | 5 | Файловая система. Имена, типы файлов, логическая и физическая организация файлов. Современные архитектуры файловых систем | 4 | 4 | |
| 9 | 5 | Распределенные файловые системы. Интерфейсы файлового сервиса и сервиса каталога. Семантика разделения файлов. Кэширование. Репликация | 6 | ||
| 10 | 6 | Средства аппаратной поддержки управления памятью и многозадачной среды в микропроцессорах Intel 80386, 80486 и Pentium. Средства поддержки сегментации памяти, сегментно-страничного механизма. Средства вызова подпрограмм и задач | 2 | 6 | |
| 11 | 7 | Управление вводом-выводом. Физическая организация устройств ввода-вывода. Организация программного обеспечения ввода-вывода. Обработка прерываний | 2 | 2 | |
| 12 | 7 | тестирование | Драйверы устройств. Независимый от устройств слой операционной системы. Пользовательский слой программного обеспечения | 2 | 4 |
| 13 | 8 | Выдача реферата | Архитектура операционных систем семейства Windows. Структура ядра | 2 | 12 |
| 14 |
