Реферат: Программа дисциплины Операционные системы Семестры

Направление 010200 Математика и компьютерные науки

Профиль Все профили


Степень бакалавр

Программа

дисциплины Операционные системы


Семестры 1


Данный курс знакомит как с использованием операционных систем, так и с их проектированием и реализацией.


Содержание.


Архитектура ЭВМ и операционные системы (ОС).

Принципы фон Неймана. История развития ОС. Системы пакетной обработки. Роль и задачи ОС. Загрузка и функционирование типичной ОС.


^ Обзор и классификация операционных систем.

Семейства современных ОС. Многопользовательские и сетевые ОС. Встроенные системы и системы реального времени. Специфические проблемы систем реального времени.


^ Основы операционных систем.

Методы структуризации. Абстракции, процессы и ресурсы. Понятия программного интерфейса приложения (API) и интерфейса пользователя. Потребности приложений и эволюция программного и аппаратного обеспечения. Организация устройств, прерывания. Понятия режимов пользователя и супервизора, защита, режим ядра.


^ Диспетчеризация и планирование.

Диспетчеризация и переключение контекстов. Роль прерываний. Параллельное исполнение: преимущества и недостатки. Проблемы "взаимного исключения" и некоторые решения. Тупики: причины, условия, способы предотвращения. Модели и механизмы (семафоры, мониторы, условные переменные, рандеву). Проблема "читатель/писатель" и синхронизация. Вопросы многопроцессорности (спин-блокировка, реентерабельность). Вытесняющее и невытесняющее планирование. Планировщики и политики. Процессы и потоки. Предельные сроки выполнения операции и другие вопросы реального времени.


^ Управление памятью.

Обзор физической памяти и аппаратного обеспечения, предназначенного для управления памятью. Оверлеи, подкачка и разделы. Страничная и сегментная организации памяти. Стратегии вытеснения страниц. Рабочее множество и пробуксовка. Кэширование.


^ Управление устройствами.

Характеристики последовательных и параллельных устройств. Стратегии буферизации. Прямой доступ к памяти. Восстановление после сбоев.


^ Файловые системы.

Файлы: данные, метаданные, операции, организация, буферизация, файлы с последовательным и произвольным доступом. Директории: содержимое и структура. Файловые системы: деление на разделы, монтирование и демонтирование, виртуальные файловые системы. Стандартные методы реализации. Типичные ошибки файловых систем. Файлы, проецируемые в память. Специализированные файловые системы. Именование, поиск, доступ, резервное копирование.


^ Безопасность и защита данных.

Обзор безопасности системы. Механизмы и политики разграничения прав доступа. Методы и устройства обеспечения безопасности. Защита, доступ и аутентификация. Модели защиты. Защита памяти. Шифрование данных. Управление восстановлением.


^ Вопросы проектирования.

Методы декомпозиции системы (монолитная, многоуровневая, модульная, микроядерная модели). Эффективность, надежность, гибкость, переносимость, безопасность, совместимость. Влияние безопасности, сетевых технологий, мультимедиа, графических оконных интерфейсов и национальных особенностей.


Отказоустойчивость.

Фундаментальные понятия: надежность и доступность системы. Пространственная и временная избыточность. Методы реализации отказоустойчивости.


Оценка производительности системы.

Какие параметры системы необходимо оценивать. Стратегии кэширования, подкачки, планирования, управления памятью, безопасности и другие. Методы сбора данных для оценки (механизмы профилирования и трассировки).


Языки сценариев.

Языки сценариев и их роль. Основные системные команды. Написание сценариев, передача параметров. Выполнение сценария. Влияние языков сценариев на программирование.