скачать
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. А.Н. ТУПОЛЕВА
УТВЕРЖДАЮ:
Проректор по учебной и методической
работе
_________________ И.К. Насыров
«_____» _______________ 2007 г.
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ОПД.Ф.08 «ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ»
Рекомендуется УМЦ КГТУ им. А.Н. Туполева для направлений
(специальностей)
направление
|
230100* «Информатика и вычислительная техника»
|
специальность
|
230105* «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем»
|
специализация
|
|
*) коды направлений и специальностей указаны по Общероссийскому классификатору специальностей по образованию (ОК 009-2003)
^
Курс "Операционные системы" относится к циклу общепрофессиональных дисциплин и имеет целью выработку знаний по структуре и функциям, и навыков работы в среде современных операционных систем.
В процессе аудиторного и самостоятельного изучении дисциплины студенты должны приобрести практические навыки по разработке, отладке и выполнению программ в различных операционных средах, определению и настройке параметров среды, выбору операционных систем в соответствии с требованиями предметной области.
Материал курса лекций основан на знаниях, навыках и умениях полученных студентами при изучении следующих дисциплин: «Информатика», «Программирование на языке высокого уровня», «Структуры и алгоритмы обработки данных», «Объектно-ориентированное программирование», «Основы теории управления», «Теория информации», «Программирование на языке Ассемблера», «Организация ЭВМ и систем».
Знания, умения и навыки, полученные в процессе изучения данного курса, могут быть использованы студентом при изучении дисциплин «Системное программное обеспечение», «Технология разработки программного обеспечения», «Сетевые операционные системы», «Распределенные информационные системы».
Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате изучения дисциплины студенты должны:
- знать:
назначение и классификацию операционных систем;
принципы организации и архитектуру современных операционных систем;
методы управления памятью;
методы управления процессами и потоками;
методы управления вводом выводом;
методы организации современных файловых систем;
методы защиты информации;
методы обеспечения целостности данных;
модели операционных систем;
-уметь:
использовать средства современных операционных систем для эффективного решения различных задач в своей профессиональной деятельности;
производить оценку и настройку параметров операционной среды.
- иметь представление
о тенденциях и перспективах развития современных операционных систем.
Объем дисциплины и виды учебной работы
| ^ |
Очное
|
Всего
|
Семестр
|
5
| | ^ |
140
|
140
| Аудиторные занятия (всего) |
68
|
68
| Лекции |
34
|
34
|
Практические занятия (ПЗ)
|
0
|
0
|
Семинары (С)
|
0
|
0
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
34
|
34
|
Другие виды аудиторных занятий
|
0
|
0
| | ^ |
72
|
72
|
Курсовой проект (работа)
|
42
|
42
| | ^ |
0
|
0
| Реферат |
0
|
0
|
Другие виды самостоятельной работы
|
30
|
30
|
^
|
|
Экзамен
|
Содержание дисциплины
Тематический план *):
№ пп
| Наименование тем | Очное |
ЛК
| ЛБ |
1
|
Введение
|
2
|
0
|
2
|
Особенности архитектуры современных компьютеров
|
5
|
0
|
3
|
Структура операционной системы
|
2
|
4
|
4
|
Загрузка программ
|
3
|
4
|
5
|
Многозадачность и параллельное выполнение программ
|
5
|
10
|
6
|
Управление памятью
|
3
|
2
|
7
|
Средства межпроцессных взаимодействий
|
3
|
4
|
8
|
Управление вводом – выводом
|
5
|
10
|
9
|
Безопасность
|
3
|
0
|
10
|
Особенности платформы Microsoft .NET Framework
|
3
|
0
|
|
Всего
|
34
|
34
|
*) Используемые сокращения: ЛК –лекции, ЛБ – лабораторные работы.
Содержание тем (^ )
Введение (2/1 ч.). Цель и задачи курса. История развития операционных систем. Назначение, функции и классификация операционных систем.
Особенности архитектуры современных компьютеров (5/1 ч.). ^ Поддержка сегментной организации виртуальной памяти. Поддержка страничной организации виртуальной памяти. Привилегии и защита адресного пространства. Аппаратные средства поддержки многозадачности.
Структура операционной системы (6/3 ч.). Монолитные системы. Многоуровневые системы. Виртуальные машины. Экзоядро. Модель клиент-сервер. Основные компоненты. Характеристики. Принципы функционирования.
^ (7/3 ч.). Абсолютная и относительная загрузка. Позиционно независимый код. Оверлеи. Компоновка программ. Статическая и динамическая компоновка. Загрузка операционной системы.
^ (15/7 ч.). Мультипрограммирование. Мультипроцессирование. Методы реализации многозадачного режима. Процессы. Потоки. Распределение ресурсов. Планирование выполнения. Планирование в системах пакетной обработки, системах разделения времени, системах реального времени. Система приоритетов.
Управление памятью (5/3 ч.). Модели памяти. Многозадачность с фиксированными разделами. Виртуальная память. Защита памяти. Страничная организация памяти. Алгоритмы замещения страниц.
Средства межпроцессных взаимодействий (7/3 ч.). Разделяемые сегменты. Каналы. Очереди. Сообщения. Сигналы. Семафоры. Мютексы. Последовательно используемые ресурсы.
^ (15/7 ч.). Устройства ввода-вывода. Метод опроса. Управление устройствами по прерываниям. Драйвер. Пакет запроса. Структура драйверов, основные процедуры. Принципы функционирования. Файловые системы. Структура тома. Кэширование.
Безопасность (3/1 ч.). Угрозы. Потеря данных. Аутентификация пользователей. Атаки. Механизмы защиты. ^
Особенности платформы Microsoft .NET Framework (3/1 ч.). Назначение, состав и основные функции .NET Framework. Компиляция исходного кода в управляемые модули. Объединение управляемых модулей в сборку. Загрузка CLR. Исполнение кода сборки. IL и верификация. Библиотека классов .NET Framework. Общая система типов. Общеязыковая спецификация. Взаимодействие с неуправляемым кодом
^
№ п/п
|
Номер темы дисциплины
|
Объем в часах
|
^
|
1
|
3
|
4
|
Введение в Windows Script Host и Jscript.
|
2
|
4
|
4
|
Разработка сценариев на языке Jscript.
|
3
|
5
|
4
|
Работа с объектами WSH.
|
4
|
5
|
4
|
Отладка сценариев WHS.
|
5
|
7
|
4
|
Работа со средой.
|
6
|
8
|
8
|
Работа с файловой системой.
|
7
|
5,6,7,8
|
6
|
Оценка производительности вычислительной системы
|
^
Цель курсовой работы - получение навыков системного программирования в среде операционной системы. По результатам разработки студенты должны оформить комплект документации на разработанное программное обеспечение.
Для курсовых работ (см. приложения № 1-2) предлагаются как вычислительные задачи (задание 1), так и задачи обработки текстовых файлов и оценки параметров среды для вывода информации об объекте операционной системы с заданными параметрами (задание 2). Языки программирования: язык JScript.
На выполнение курсовой работы отводится 42 часа самостоятельной работы студентов.
^
Контрольная работа не предусмотрена.
Самостоятельная работа
Подготовка к лабораторным работам в течение семестра, выполнение задания по курсовой работе (см. приложение № 3).
5. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
5.1 Рекомендуемая литература
а) основная литература:
А.В. Гордеев. Операционные системы: Учебник для вузов. – СПб.: Питер. 2004. - 416.
Д.В. Иртегов. Введение в операционные системы. – СПб.: БХВ – Петербург. 2002.- 624с.
Таненбаум Э. Современные операционные системы. 2-е изд. — СПб.: Питер, 2002. - 1040 с.
Э.Таненбаум, А. Вудхалл. Операционные системы: разработка и реализация. – СПб.: Питер. 2006. – 576с.
И.Н. Урахчинский. Операционные системы. Учебно-методический комплекс, КГТУ им. А.Н. Туполева, Казань, 2006г.(электронное издание).
б) дополнительная литература:
Нортон Тони, Уилдермьюс Шон, Райан Билл. Основы разработки приложений на платформе Microsoft .NET Framework. Учебный курс Microsoft / Пер. с англ. – М.: «Русская Редакция», СПБ.: «Питер», 2007. – 864с.
Рихтер Дж. Программирование на платформе Microsoft .NET Framework / Пер. с англ. – М.: «Русская Редакция», 2003. – 512с.
Джесси М. Торрес. Сценарии администрирования Microsoft Windows. Справочник администратора.: Пер. с англ. – М.: Издательско – торговый дом «Русская редакция», 2005. – 384 с.
Борн Г. Руководство разработчика на Microsoft Windows Script Host 2.0. Мастер-класс/ Пер. с англ. — СПб.: Питер; М.: Издательско-торговый дом «Русская Редакция», 2001. — 480 с.
П.Брамм, Д.Брамм. Микропроцессор 80386 и его программирование. М.,Мир,1990.
В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. Сетевые операционные системы. – СПб.: Питер, 2001 г., 544с.
Д. Соломон, М. Руссинович. Внутреннее устройство Microsoft Windows. Windows Server 2003, Windows XP и Windows 2000. Мастер-класс (4-е издание). – СПб.: Питер, М.: Русская редакция. 2005 г., 992 с
Х. Кастер. Основы Windows NT и NTFS. MicrosoftPress, Русская редакция, 1996, 440 с.
Крэнц Дж., Майзелл Э., Уилльямз Р. Операционная система OS/2. Возможности, функции и приложения. - М.: Мир, 1991, - 352 с.
Минаси М., Камарда Б. OS/2 WARP изнутри.В 2 томах./ Перев. с англ. – СПб: Питер, 1996, 528 с., 512 с.
^
Программное обеспечение для выполнения лабораторных работ и самостоятельной работы студентов:
Windows 98/Me/NT/2000/XP и более поздних версий.
Учебно-методический комплекс «Операционные системы»
Microsoft Word 97/2000/XP/2003.
Microsoft Excel 97/2000/XP/2003.
Internet Explorer
^
Для проведения лабораторных работ и организации самостоятельной работы студентов необходимо иметь учебный класс, оснащенный локальной вычислительной сетью с рабочими станциями :IBM PC:, процессором Pentium II и выше, 256 Mбайт ОЗУ, SVGA, видеокарта 800600, 65536 цветов, MS Windows совместимая мышь, CD/DVD -ROM, проекционную аппаратуру, управляемую компьютером.
^
Обучение проводится в течение одного семестра.
При проведении лабораторных работ используется учебно-методический комплекс «Операционные системы». Рекомендуется на очередной лабораторной работе предоставлять студентам для самостоятельной работы материалы для подготовки к выполнению следующей лабораторной работы. Самостоятельная работа студентов с учебно-методическим комплексом «Операционные системы» может проводиться в учебных лабораториях кафедры, оснащенных компьютерами. Рекомендации по организации самостоятельной работы студентов в компьютерном классе приведены в приложении № 4.
При изучении дисциплины используется балльно - рейтинговая система оценки знаний. Контрольные тестирования организуются на 6, 12 и 17 неделях семестра. Первые два тестирования проводятся во время проведения лабораторных работ преподавателями, ведущими лабораторные работы. Последнее тестирование проводится лектором непосредственно перед зачетами. Каждое тестирование включает задания, предусматривающие ответы на теоретические вопросы (см. приложение № 5) и решение практических задач по тематике лабораторных работ.
Рабочая программа составлена на основании ГОС по направлению - «Информатика и вычислительная техника» и «Computing Curricula 2005».
Программу составили:
Урахчинский И.Н., доцент каф. ПМИ КГТУ им. А.Н. Туполева
_____________________
Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры ПМИ
«____» ______________2007г., протокол № ___.
Зав. кафедрой Н.Е. Роднищев
д.т.н., профессор
Председатель Учебно-методической В.А. Суздальцев
комиссии факультета, доцент
Декан факультета Л.Ю. Емалетдинова
д.т.н., профессор
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ^
Вариант
|
Задание 1
|
Задание 2
|
|
№(*)
|
Информация
|
Объект
|
Параметр
|
|
|
Характеристики
|
Процессы
|
|
|
1394 а
|
|
|
^
|
|
1394 б
|
|
|
^
|
|
1394 в
|
|
|
^
|
|
1394 г
|
|
|
^
|
|
1396 а
|
|
|
^
|
|
1396 б
|
|
|
^
|
|
1396 в
|
|
|
^
|
|
1396 г
|
|
|
^
|
|
1396 д
|
|
|
^
|
|
1396 е
|
|
|
^
|
|
1396 ж
|
|
|
^
|
|
1396 з
|
|
|
^
|
|
1396 и
|
|
|
^
|
|
1397 а
|
|
|
^
|
|
1397 б
|
|
|
^
|
|
1397 в
|
|
|
^
|
|
1397 г
|
|
|
^
|
|
1397 д
|
|
|
^
|
|
2922 а
|
|
|
^
|
|
2922 6
|
|
|
^
|
|
2922 в
|
|
|
^
|
|
|
|
Потоки
|
|
|
2922 г
|
|
|
Блокированные
|
|
2923
|
|
|
Готовые
|
|
2924
|
|
|
Резервные
|
|
2925
|
|
|
Инициализированные
|
Вариант
|
Задание 1
|
Задание 2
|
|
№(*)
|
Информация
|
Объект
|
Параметр
|
|
|
Характеристики
|
Потоки
|
|
|
2926
|
|
|
Активные
|
|
2927
|
|
|
Завершенные
|
|
2928
|
|
|
^
|
|
2929
|
|
|
^
|
|
2930
|
|
|
^
|
|
2931 .
|
|
|
^
|
|
2932 а
|
|
|
^
|
|
2932 6
|
|
|
^
|
|
2932 в
|
|
|
^
|
|
2932 г
|
|
|
^
|
|
2932 д
|
|
|
^
|
|
2932 е
|
|
|
^
|
|
2932 ж
|
|
|
^
|
|
2932з
|
|
|
^
|
|
2932 и
|
|
|
^
|
|
2932к
|
|
|
^
|
|
2932 л
|
|
|
^
|
|
2932 м
|
|
|
^
|
|
2531
|
|
|
^
|
|
2532
|
|
|
^
|
|
2533
|
|
|
^
|
|
2534
|
|
|
^
|
|
2535
|
|
|
^
|
|
2536
|
|
|
Приостановленные
|
|
|
Количество
|
Процессы
|
|
|
1394 а
|
|
|
^
|
Вариант
|
Задание 1
|
Задание 2
|
|
№(*)
|
Информация
|
Объект
|
Параметр
|
|
1394 б
|
Количество
|
Процессы
|
^
|
|
1394 в
|
|
|
^
|
|
1394 г
|
|
|
^
|
|
1396 а
|
|
|
^
|
|
1396 б
|
|
|
^
|
|
1396 в
|
|
|
^
|
|
1396 г
|
|
|
^
|
|
1396 д
|
|
|
^
|
|
1396 е
|
|
|
^
|
|
1396 ж
|
|
|
^
|
|
1396 з
|
|
|
^
|
|
1396 и
|
|
|
^
|
|
1397 а
|
|
|
^
|
|
1397 б
|
|
|
^
|
|
1397 в
|
|
|
^
|
|
1397 г
|
|
|
^
|
|
1397 д
|
|
|
^
|
|
2922 а
|
|
|
^
|
|
2922 6
|
|
|
^
|
|
2922 в
|
|
|
^
|
|
|
|
Потоки
|
|
|
2922 г
|
|
|
Блокированные
|
|
2923
|
|
|
Готовые
|
|
2924
|
|
|
Резервные
|
|
2925
|
|
|
Инициализированные
|
|
2926
|
|
|
Активные
|
|
2927
|
|
|
Завершенные
|
|
2928
|
|
|
^
|
|
2929
|
|
|
^
|
Вариант
|
Задание 1
|
Задание 2
|
|
№(*)
|
Информация
|
Объект
|
Параметр
|
|
|
Количество
|
Потоки
|
|
|
2930
|
|
|
^
|
|
2931 .
|
|
|
^
|
|
2932 а
|
|
|
^
|
|
2932 6
|
|
|
^
|
|
2932 в
|
|
|
^
|
|
2932 г
|
|
|
^
|
|
2932 д
|
|
|
^
|
|
2932 е
|
|
|
^
|
|
2932 ж
|
|
|
^
|
|
2932з
|
|
|
^
|
|
2932 и
|
|
|
^
|
|
2932к
|
|
|
^
|
|
2932 л
|
|
|
^
|
|
2932 м
|
|
|
^
|
|
2531
|
|
|
^
|
|
2532
|
|
|
^
|
|
2533
|
|
|
^
|
|
2534
|
|
|
^
|
|
2535
|
|
|
^
|
|
2536
|
|
|
Приостановленные
|
*) – номер упражнения в: В.П. Демидович. Сборник задач и упражнений по математическому анализу.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
^
Текст пояснительной записки курсовой работы должен быть подготовлен в текстовом редакторе WORD через один интервал, шрифт - Time New Roman, размер - 14, отступ абзаца - 1.25 см, на бумаге формата А4 (стандартный машинописный лист), форматируется по ширине всего листа с отступом от края бумаги слева, справа, сверху и снизу – 2 см (количество строк на странице - 40-43).
Текст пояснительной записки должен быть предельно сжатый и в то же время содержать все необходимые материалы. В тексте не допускаются длинные рассуждения, повторения известных доказательств, обширные выписки из учебников, специальной литературы или других источников. Текст излагается литературным языком.
Текст должен сопровождаться схемами и фотографиями и другими видами иллюстраций. Все иллюстрации должны иметь порядковый номер и подрисуночные подписи. На каждую иллюстрацию необходима соответствующая ссылка в тексте.
Справочные таблицы нумеруются и сопровождаются ссылками из текста.
Текст пояснительной записки должен сопровождаться списком использованной литературы и других источников. На материалы, взятые из различных источников, и цитаты должны быть даны ссылки с указанием автора, названия работы, года и места издания, номера страницы.
Названия разделов пояснительной записки нумеруются арабскими цифрами и включаются в содержание курсовой работы.
Пояснительная записка курсовой работы для каждого задания должна содержать следующие разделы:
введение (краткая аннотация курсовой работы –0.5 страницы);
задание с указанием номера варианта;
описание метода решения поставленной задачи;
описание разработанного алгоритма;
подробное описание разработанной процедуры;
описание разработанных тестов;
описание сообщений об ошибках, выдаваемых разработанной процедурой;
руководство пользователю;
подробно прокомментированный текст разработанной процедуры;
результаты выполнения разработанных тестов.
Текст пояснительной записки должен быть подготовлен на бумажном и магнитном носителях (гибкий магнитный диск емкостью 1.44 Мгб).
Текст пояснительной записки и исходные тексты разработанных процедур на магнитном носителе в дальнейшем будет использоваться студентом во время зачета.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3.
^
Таблица 1. Распределение и содержание заданий на самостоятельную работу студента по дисциплине
№ п/п
|
Курс,
семестр
|
Наименование
учебной работы
|
Раздел,
тема
|
Объем
СРС
(в часах)
|
Форма
изучения
|
Информационно-методическое обеспечение
|
Форма
контроля
выполнения
|
Баллы
в БРC
|
Базовая СРС
|
1
|
3 к.
5 сем.
|
Проработка теоретического материала лекций и подготовка к лабораторным работам.
|
Темы 3-9
|
20
|
Проработка учебного материала. Проверка усвоения теоретического материала путем ответов на вопросы самопроверки. Выполнение и оформление лабораторных работ. Подготовка к аттестации.
|
Конспект лекций, Учебно-методический комплекс [5].
|
Тесты, Защита отчетов по лабораторным работам.
|
30
|
2
|
3 к.
5 сем.
|
Подготовка к экзамену
|
Темы 1-10
|
10
|
|
|
|
40
|
|
Итого по базовой СРС
|
30
|
|
Дополнительная СРС
|
3
|
3 к.
5 сем.
|
Выполнение и оформление курсовой работы
|
Темы 3-8
|
42
|
Изучение методических материалов. Выполнение курсовой работы. Оформление пояснительной записки.
|
Учебно-методический комплекс [5].
|
Защита курсовой работы
|
30
|
|
Итого СРС
|
72
|
|
|
Итого баллов БРС
|
100
|
^
Для самостоятельной работы на ЭВМ допускаются студенты строго в соответствии с расписанием. Изменения в расписание может вносить только преподаватель, ведущий дисциплину.
Распределение рабочих мест в аудитории осуществляется дежурным лаборантом. Допускается работа за одним рабочим местом не более двух студентов. Запрещается без разрешения дежурного лаборанта занимать рабочие места.
Перед началом работы студент должен зарегистрироваться в журнале учета самостоятельной работы. Журнал учета самостоятельной работы находиться у дежурного лаборанта.
Запрещается выполнять работы на ЭВМ не предусмотренные программой дисциплины. Студенты, выполняющие работы не связанные с программой дисциплины, будут лишаться машинного времени до конца семестра.
После окончании работы необходимо сообщить об этом дежурному лаборанту и отметить в журнале учета самостоятельной работы номера заданий, работа с которыми завершена и расписаться.
C правилами работы в компьютерном классе ознакомился:
Фамилия
|
Подпись
|
Дата
|
Фамилия
|
Подпись
|
Дата
|
|
|
|
|
|
|
^
ГРУППЫ ____________ по дисциплине ___________________
Месячное расписание самостоятельной работы студентов по подгруппам
Отчет об использовании машинного времени
^
|
Номер ЭВМ
|
Дата
|
Затраченное время (час)
|
Номера выполняемых заданий
|
^
|
|
|
|
|
|
|
ПРИЛОЖЕНИЕ 5.
^
Особенности архитектуры 32 разрядных м/п Intel.
Адресация памяти в защищенном режиме м/п Intel.
Обработка прерываний в защищенном режиме
Защита памяти в защищенном режиме м/п Intel.
Использование шлюзов для вызова процедур.
Сегментная организация памяти м/п Intel.
Структура дескриптора и таблиц дескрипторов м/п Intel.
Страничная организация памяти м/п Intel.
Кэширование в м/п Intel.
Средства мультизадачности м/п Intel.
Привилегии и защита памяти м/п Intel.
Контроль доступа к сегменту данных и сегменту стека.
Контроль доступа к кодовому сегменту.
Системы «клиент - сервер».
Многоуровневые драйверы.
Загрузка ОС с диска.
Состояния потоков и переходы между ними.
Файловая система HPFS.
Критерии планирования процессорного времени.
Файловая система FAT.
Структура дискового тома.
Пакет запроса ввода-вывода.
Системы виртуальных машин.
Состояния процессов и переходы между ними.
Обработчик аппаратных прерываний драйвера.
Средства межпроцессного обмена данными.
Центральная процедура драйвера.
Средства синхронизации.
Планирование и диспетчеризация.
Каналы.
Учет свободного и занятого пространства памяти.
Семафоры.
Структура драйверов.
Очереди.
Избыточные дисковые подсистемы.
События.
Классификации ОС.
Состояния потоков (процессов).
Средства меж процессного взаимодействия.
Мультипроцессирование.
Работа с последовательно используемыми ресурсами
Основные функции ОС.
Алгоритмы планирования систем пакетной обработки.
Алгоритмы планирования систем разделения времени.
ОС ЭВМ второго поколения.
Алгоритмы планирования систем реального времени.
ОС ЭВМ третьего поколения.
Дисковый кэш.
ОС ЭВМ четвертого поколения.
Мультипроцессирование.
Структура ОС.
Мультипрограммирование.
Управление устройствами.
Драйверы устройств.
Файловые системы.
Критические секции.
Алгоритмы замещения страниц.
Процессы.
Сигналы.
Потоки.
Мютексы.
Управление памятью.
Добавить документ в свой блог или на сайт
|
