Рабочая программа по дисциплине «Операционные системы»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

______________ Т.В. Маркелова

«_____» ___________2010 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

По дисциплине		«Операционные системы»
По направлению
По специальности		230204.65 – «Информационные технологии
		в медиаиндустрии»
Факультет		Цифровых систем и технологий
Кафедра		Медиасистемы и технологии

Индекс по учебному плану	ЦИКЛ	Компонент
Индекс по учебному плану	ЦИКЛ	Федеральный	Национально-региональный (вузовский)	Элективный
ОПД.Ф.11	Общие гуманитарные и социально-экономические дисциплины
	Общие математические и естественнонаучные дисциплины
	Общепрофессиональные дисциплины	Х
	Специальные дисциплины
	Дисциплины специализации

Форма обучения	Курс	Семестр	Трудоемкость дисциплины в часах								Форма итогового контроля
Форма обучения	Курс	Семестр	Всего часов	Аудиторных часов	Лекции	Семинарские (практические) занятия	Лабораторные занятия	Курсовая работа	Курсовой проект	Самостоятельная работа	Форма итогового контроля
Очная	2	3	102	54	36		18			48	экзамен

Москва - 2010 г

Составитель: ___к.т.н., доцент Э.С. Клышинский __________

Рецензенты: ________________________________________________________

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Медиасистемы и технологии» «_____» ______________.__, протокол № ____________
Зав. кафедрой _________________ / С.А. Семенов /
Одобрена Советом факультета цифровых систем и технологий

«_____» _______________, протокол № ______________.

Председатель _________________
1. Цели и задачи дисциплины, требования к знаниям и умениям

1.1. Цель и задачи изучения дисциплины.

Основной целью дисциплины «Операционные системы» является подготовка в области использования, настройки и установки современных операционных систем и сложных программных комплексов.

Основной задачей изучения дисциплины является

изучение принципов построения современных операционных систем;
овладение навыками анализа системного программного обеспечения;
овладение навыками выбора и настройка конкретных конфигураций операционных сред и систем.

1. 2. Требования к знаниям и умениям.

В результате изучения дисциплины студент должен

знать:

специфику и особенности применения современных операционных систем в среде информационных технологий;

владеть:

навыками выбора и настройки конкретных конфигураций операционных систем;

уметь:

анализировать характеристики системного программного обеспечения с целью выбора необходимых программно-аппаратных средств.

1.3. Перечень дисциплин с указанием разделов (тем), усвоение которых студентами необходимо для изучения данной дисциплины.

Теоретические основы операционных основываются на знаниях:

математики,
информатики.

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1. Наименование тем, их содержание, объем в часах.

№п/п	Наименование тем, разделов	Общая трудоемкость (часов)
		Аудиторные занятия (всего часов)	Лекции	Практические занятия (семинары)	Лабораторные занятия	Самостоятельная работа
		очная	очная	очная	очная	очная
1	Тема 1. Введение	4	2	2		2
2	Тема 2. Концептуальные основы построения операционных систем	22	12	12		10
3	Тема 3. Основные механизмы реализации операционных систем	22	10	10		12
4	Тема 4. Архитектура современных операционных систем	54	30	12	18	24
	ИТОГО	102	54	36	18	48

2.2. Содержание разделов дисциплины.

Тема 1. Введение.

Цели и задачи дисциплины “Операционные системы”. Основные разделы курса. Обзор лабораторных работ по курсу. Назначение и принципы построения операционных систем( ОС). Определение операционной системы. Назначение и функции. Представление ОС в виде иерархической структуры. Общие принципы иерархического построения программных систем. Основные компоненты ОС. Основные принципы построения ОС.

Тема 2. Концептуальные основы построения операционных систем.

Процессы. Определение процесса. Классификация процессов ОС. Управление процессами. Логическая и логическая модели процесса. Граф состояний процесса. Дескриптор процесса. Классификация процессов по времени существования. Классификация пакетных процессов. Классификация по отношению предшествования между процессами. Операции над процессами. Полномочия процессов. Синхронизация параллельных процессов. Задачи и механизмы синхронизации. Проблема критических участков. Аппаратная реализация взаимоисключений( запрещение прерываний, load/store, test&set). Программная реализация взаимоисключений( блокировка, семафоры, мониторы, рандеву. .Дедлок ( тупиковая ситуация). Условия возникновения дедлока. Стратегии предотвращения, обхода и распознавания дедлоков. Методы восстановления системы после дедлока.

Управление ресурсами Дескриптор ресурса. Элементы дескриптора семафора ресурса. Операции над семафорами ресурсов. Распределение ресурсов ОС. Дисциплины распределения ресурсов, используемые в ОС. Дисциплины формирования очередей на ресурсы. Дисциплины обслуживания очереди. Системы распределения ресурсов. Централизованная схема распределения ресурсов. Децентрализованная схема распределения ресурсов. Статическое и динамическое распределение ресурсов. Защита ресурсов.

Формальная модель ОС. Пример формальной модели ОС для абстрактной многопроцессорной системы.

Тема 3. Основные механизмы реализации операционных систем.

Мультипрограммирование. Многопользовательская и мультипрограммная система. Достоинства и недостатки мультипрограммирования( МП). Планирование и диспетчеризация процессов при МП. Концепция прерывания. Уровни планирования. Приоритеты. Вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования. Диспетчеризация процессов. Дисциплины с одной очередью. Дисциплины с несколькими очередями. Дисциплины с обратной связью.

Система распределения оперативной памяти. Особенности распределения. Структуры объектных модулей программ. Способы использования объектных модулей программ ( однократно-используемые, многократно(повторно)-используемые). Непривилегированные и привилегированные программные модули. Реентерабельные программные модули. Отображение программных модулей на оперативную память. Частные случаи отображения. Методы управления памятью. Свопинг. Смежное размещение процессов. Однопрограммный режим. Мультипрограммирование с фиксированными разделами. Мультипрограммирование с переменными разделами. Мультипрограммирование с переменными разделами и уплотнением памяти. Страничная, сегментная организация и сегментно-страничная организация памяти. Виртуальная память. Страничная память по требованию. Алгоритмы замещение страниц. Управление памятью в различных операционных системах

Управление вводом/выводом. Задачи. Принципы организации в/в. Основные задачи супервизора. Режимы управления в/в. Прямой доступ к памяти. Синхронный и асинхронный ввод/вывод. Основные системные таблицы ввода/вывода. Взаимосвязь системных таблиц ввода/вывода. Процесс управления вводом/выводом

Файловые системы. Компоненты файловой системы. Логическая и физическая организация файловых систем. Иерархическая модель файловых систем. Файловые система и системы управления файлами. Именование файлов. Структура файла. Типы файлов. Доступ к файлам. Атрибуты файла. Операции с файлами. Каталоги. Иерархические каталоговые системы. Операции с каталогами. Реализация файловой системы. Реализация файлов( непрерывные файлы, связные списки, связный список при помощи таблицы в памяти, i-узлы). Реализация каталогов. Реализация имен файлов. Совместно используемые файлы. Организация дискового пространства. Надежность файловой системы. Непротиворечивость файловой системы.
Тема 4. Архитектура современных операционных систем.

Принципы построения Windows NT/2000. Объектная модель Windows NT/2000 и менеджер объектов. Компоненты исполнительной системы. Использование объектов. Структура объекта. Типы объектов. Имена объектов и каталогов. Дескрипторы объектов. Методы объекта, специфические для конкретного типа. Защита объектов. Варианты реализации Windows 2000. Особенности Windows 2000. Управление памятью. Настраиваемый размер кванта времени. Улучшенная блокировка данных с использованием очередей блокировок. Управление заданиями, процессами, потоками и волокнами в Windows 2000. Поддержка симметричной мультипроцессорной конфигурации. Межпроцессное взаимодействие

Основные черты ОС UNIX. Структура системы и ядро UNIX. Основные модули ядра. Системные вызовы и выполнение кода ядра. Управление процессами. Создание процессов. Синхронизация между родительским и дочерним процессами. Создание процессов при инициализации системы. Создание процесса интерпретатором команд. Планирование процессов. Свопинг и страничная подкачка. Состояния процесса. Взаимодействие между процессами в классической UNIX. Каналы между командами. Отличия канала от обычного файла. Сигналы. Механизмы IPC в классической UNIX. Управление устройствами. Буферный кэш. Файловая система. Монтирование файловых систем. Каталоги. Реализация файловой системы. Индексные узлы. Файлы каталогов. Защита доступа. Выделение дисковых блоков. Структуры данных в основной памяти. Согласованность файловой системы. Создание среды пользователя. Управление заданиями и пользователями. Профили регистрации.
2.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах.

№п/п

№Темы дисциплины

Наименование лабораторных работ

Объем в часах

очная

1

Тема 4

Файловые системы. Логическая и физическая организация файлов. Структура магнитного диска и этапы форматирования. Архитектура файловых систем семейства FAT.

4

2

Тема 4

Основы дисковой и файловой систем Windows 2000/XP.Структура файловой системы NTFS и ее физическая реализация. Организация контроля доступа к файлам и папкам для локальных и удаленных пользователей

4

3

Тема 4

Графический интерфейс и интерфейс командной строки ОС OpenSolaris. Управление учетными записями пользователей. Назначение прав доступа к объектам.

6

4

Тема 4

Логическая и физическая реализация файловых систем ОС Unix. Файлы и каталоги ОС OpenSolaris. Назначение прав доступа

4

2.4. Курсовой проект (работа), его характеристика.

Не предусматривается.

2.5. Организация самостоятельной работы.

№п/п	Наименование тем, разделов	*Виды и формы самостоятельной работы (распределение по часов по формам обучения)**
		Подготовка к практическому (семинару, лаб. работе)	Подготовка рефератов (докладов, сообщений и информационных материалов т.п.)	Выполнение домашних, контрольных и иных заданий	Подготовка к промежуточной аттестационной работе (в т.ч. коллоквиум, тестирование и пр.)	Подготовка к зачету (экзамену)
		очная	очная	очная	очная	очная
1	Тема 1. Введение	2
2	Тема 2. Концептуальные основы построения операционных систем	2		4	2	2
3	Тема 3. Основные механизмы реализации операционных систем	4		4	2	2
4	Тема 4. Архитектура современных операционных систем	8		8	4	4

3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

3.1. Основная и дополнительная литература.

Основная

Операционные системы : лабораторные работы и методические указания для студентов II курса по спец. 230204.65 "Информационные технологии в медиаиндустрии" / М-во образования и науки РФ; Федеральное агенство по образованию; МГУП; сост.К.А.Майков, Э.С.Клышинский. - М. : МГУП, 2008. - 36 с. - 59,67.
Гордеев А.В. Системное программное обеспечение : Учебник для вузов / А. В. Гордеев, А. Ю. Молчанов. - СПб. : Питер, 2002. - 734 с. : рис. - ISBN 5-272-00341-1 : 114.07.
Молчанов А.Ю. Системное программное обеспечение : Учебник для вузов / А. Ю. Молчанов. - СПб. : Питер, 2003. - 395 с. : рис. - (Учебник для вузов). - ISBN 5-94723-562-5 : 118.20.

Дополнительная

Гордеев, А.В. Операционные системы : учебник для вузов / А. В. Гордеев. - 2-е изд. - СПб. : Питер, 2006. - 415 с. : рис. - ISBN 5-94723-632-Х : 179,00.
Столлингс, В. Операционные системы : внутреннее устройство и принципы проектирования: Пер. с англ. / В. Столлингс. - 4-е изд. - М. : Издательский дом "Вильямс", 2004. - 843 с. - ISBN 5-8459-0310-6 : 440,50.
Операционные системы. - М. : ЗАО "Новый Диск", 2006. - CD-ROM. - (Второе высшее образование дома. Твой путь к знаниям). - 220,00.

Программное обеспечение

ОС Windows, Linux.

3.2. Перечень наглядных и других пособий, методических указаний по проведению конкретных видов учебных занятий, а также методических материалов к используемым в учебном процессе техническим средствам.

Презентационные материалы, печатный раздаточный материал.

Комплекс технических средств, позволяющих проецировать изображение из программ (экран, проектор, компьютер).

Комплект тестовых заданий по дисциплине.

Компьютерный класс кафедры на 15 рабочих мест.

Возможность доступа в Internet.

ПРОТОКОЛ

согласования рабочей программы с другими дисциплинами специальности

на 2010/11 учебный год

Наименование дисциплин, изучение которых опирается на данную дисциплину

Кафедра

Предложения об изменениях в пропорциях материала, порядка изложения и т.д.

Принятое решение (протокол №, дата) кафедрой, разработавшей программу

1

2

3

4

Дополнения и изменения в рабочей программе

на 200 I учебный год

В рабочую программу вносятся следующие изменения:

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании
кафедры « »____________________2010 г.
Заведующий кафедрой «Медиасистемы и технологии»

_________________/С.А. Семенов /

Внесенные изменения утверждаю

Проректор по учебной работе

_______________ Т.В. Маркелова

«___»____________2010 г.