Операционные системы

Кафедра информатики и автоматизации научных исследований

Специальность: Прикладная информатика

Преподаватель: Фомина И.А.

Целью данного учебного курса является ознакомление студентов с основными принципами организации и алгоритмами функционирования современных операционных систем (ОС). В рамках курса рассматриваются общие концепции и понятия, связанные с ОС, такие как классификация ОС, их основные функции, требования, предъявляемые к современным ОС, механизмы управления локальными и распределенными ресурсами и т.п. Весь изучаемый материал иллюстрируется на примерах конкретных операционных систем (MS-DOS, Windows 9x, Windows NT/2000/XP, Novell Netware, Unix, MacOS, Solaris, ОС реального времени), рассматриваются их основные отличительные особенности и специфика применения.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать: основные функции, выполняемые ОС, основные угрозы безопасности ОС и способах борьбы с ними

Уметь: классифицировать ОС исходя из особенностей их реализации.

Владеть: основными алгоритмами управления локальными и распределенными ресурсами, применяемыми в современных ОС, уметь привести примеры реализации данных алгоритмов в конкретных ОС.

Содержание

1. Введение. Функциональная схема современного компьютера. Классификация программного обеспечения. Взаимодействие аппаратного и программного обеспечения. Понятие операционной системы. Основные функции ОС. Краткий обзор истории создания и эволюции ОС. Поколения ОС. Классификация современных ОС.

2. Управление процессами. Понятие «процесс». Состояния процесса. Контекст и дескриптор процесса. Блок управления процессом. Таблица управления процессами. Адресное пространство исполняемого процесса. Ядро операционной системы. Основные функции ядра. Алгоритмы планирования и диспетчеризации процессов. Средства синхронизации и взаимодействия процессов. Проблема синхронизации. Критические секции, блокирующие переменные, семафоры. Тупики: условия возникновения и основные направления борьбы.

3. Управление памятью. Типы адресов. Классификация методов распределения памяти. Методы распределения памяти без использования дискового пространства (фиксированными разделами, разделами переменной величины, перемещаемыми разделами). Методы распределения памяти с использованием дискового пространства (особенности страничной, сегментной и комбинированной странично-сегментной организации распределения памяти). Способы эффективной организации хранения таблиц страниц и сегментов. Иерархия запоминающих устройств. Принцип кэширования данных.

4. Управление вводом-выводом. Физическая организация устройств ввода-вывода. Организация программного обеспечения ввода-вывода. Драйверы устройств. Базовая подсистема ввода-вывода и ее функции (блокирующиеся, не блокирующиеся и асинхронные системные вызовы, буферизация, кэширование, спулинг, обработка ошибок, планирование запросов).

5. Файловые системы. Понятие файловой системы. Имена файлов. Типы файлов. Логическая организация файла. Физическая организация и адрес файла. Права доступа к файлу. Кэширование диска. Общая модель файловой системы. Отображаемые в память файлы. Современные архитектуры файловых систем. Особенности файловых сиcтем FAT, NTFS, WinFS.

6. Сетевые операционные системы. Структура сетевой ОС. Варианты построения сетевых ОС. Задачи сетевой ОС. Основные подходы к реализации межсетевого взаимодействия. Критерии выбора сетевой ОС.

7. Безопасность операционных систем. Основные понятия информационной безопасности. Проблемы безопасности ОС. Способы идентификации и аутентификации пользователей в ОС. Авторизация и разграничение доступа к объектам ОС. Аудит системы безопасности ОС. Анализ некоторых популярных ОС с точки зрения их защищенности (WindowsNT/2000, Unix).

8. Современные концепции и технологии проектирования операционных систем. Требования, предъявляемые к современным операционным системам: расширяемость, переносимость, надежность и отказоустойчивость, совместимость, безопасность, производительность. Тенденции в структурном построении ОС (монолитные системы, многоуровневые системы, модель клиент-сервер и микроядра, объектно-ориентированный подход).

Литература

a) Основная литература

  1. Столлингс В. Операционные системы. М.: Вильямс, 2002.
  2. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. Спб.: Питер, 2001.
  3. Иртегов Д. Введение в операционные системы. Учебное пособие. БХВ-Петербург, 2002.
  4. Гордеев А. В. - Операционные системы: учеб. для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров и магистров "Информатика и вычислительная техника" ... - СПб. [и др.]: Питер, 2004
  5. Фомина И.А. Учебно-методическое пособие по курсу "Операционные системы, среды и оболочки". Основные функции операционных систем. 938.15.08. oc_metod.doc http://www.unn.ru/books/resources.html

б) Дополнительная литература и источники информации в сети Интернет

  1. Дейтел Г. Введение в операционные системы. М.: Мир, 1987.
  2. Нортон П. Персональный компьютер фирмы IBM и операционная система MS-DOS. М.: Радио и связь, 1991.
  3. Кинг А. Windows 95 изнутри. СПб.: Питер, 1995.
  4. Каплан А., Нильсен М. Windows 2000 изнутри. М.: ДМК, 2000.
  5. Ахметов К.С. Знакомство с Microsoft Windows XP. М., Русская Редакция, 2001.
  6. Робачевский А. Операционная система Unix. Спб.: BHV, 2000.
  7. Гаскин Д. Netware 5. Полное руководство. В 2-х т. M.: Век, 2000.
  8. www.citforum.ru/operating_systems
  9. www.osp.ru
  10. www.softerra.ru

Отчетность

  • Семестр 2: Зач