Алгоритмы и механизмы синхронизации процессов в операционных системах
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
рассмотрены функции операционных систем и их семейства на ПК.
Вывод: Содержания образовательного стандарта и существующих учебных программ курса Информатика и ИКТ по темам, изучающих операционные системы недостаточно для понимания принципов функционирования операционных систем. Так же существующие учебные программы не дают представления ни о процессах и потоках в операционной системе, ни об их взаимодействии.
Учебный курс Процессы в ОС Windows предназначен для учеников старших классов общеобразовательных школ, изучающих информатику на профильном уровне. Курс является элективным (обязательным для посещения курсом по выбору учащегося) и рассчитан на 17 часов, которые проводятся в течение учебного времени по 1 часу в неделю.
При выборе и систематизации теоретического содержания курса учитывались доступность и логичность изложения материала, его связь с практикой.
Курс разрабатывался с расчетом на старшие классы с углубленным изучением информатики, так как содержит достаточно сложные теоретические вопросы, касающиеся синхронизации процессов и структуры операционной системы в целом. Так же для изучения курса необходимы навыки программирования и знание алгоритмических структур для работы с конкретными механизмами синхронизации процессов.
Целью курса является знакомство со структурой ОС Windows, основными понятиями темы Процессы и потоки в ОС, алгоритмами и механизмами синхронизации потоков. Предусмотрено знакомство и работа с программой Реализация синхронизации при помощи семафора. Расширение знаний учащихся по программированию (алгоритмические структуры, подпрограммы, модульная структура построения программ, некоторые функции Windows API), применение полученных знаний на практике.
Основными задачами курса являются:
Раскрыть сущность понятий процесс, поток, системные ресурсы, процессорное время, синхронизация, критические секции, многопоточность, параллельные вычисления, алгоритм Петерсона, алгоритм булочной, мьютекс, семафор, монитор.
Изучить структуру операционных систем.
Изучить различные алгоритмы синхронизации.
Изучить различные механизмы синхронизации.
Оценивать стабильность работы многопоточных программ.
Сформировать навыки использования полученных знаний на практике.
Базовый уровень формирует у учащихся лишь общие представления об операционных системах. Ученики знают основное назначение ОС, а так же её функции, но не изучали её структуру и не имеют представление о работе процессов. Данный элективный курс должен помочь в детальном изучении операционной системы, особенностях различных алгоритмов синхронизации и анализирование работы многопоточных программ.
Элективный курс Процессы в операционной системе Windows базируется на предшествующем изучении курса Информатика и ИКТ.
В процессе изучения курса расширяются и углубляются знания учащихся, приобретенные на базовом и профильном уровне изучения материала. Одной из особенностей данного элективного курса, является то, что он не повторяет государственный стандарт, а углубляет конкретные области и разделы.
Данный курс развивает интеллектуальные способности, формирует логическое мышление и усиливает познавательные интересы учащихся. Изучение курса позволяет развивать такие умения, как: создание многопоточных приложений, применение механизмов синхронизации для стабилизирования работы программ, прогнозирование и организация собственной деятельности.
ТемаЧасытеорияпрактикаитого1Основные сведения об ОС семейства Windows222Приемы работы в ОС семейства Windows 113Концепция процессов и потоков в ОС семейства Windows2134Принципы взаимодействия процессов и потоков1125Алгоритмы синхронизации1126Механизмы синхронизации1127Исследование стабильности синхронизации процессов в ОС1128Классические задачи взаимодействия процессов1129Контрольное занятие11Итого:9817
Для успешного освоения элективного курса ученикам предъявляются следующие требования:
Знать/понимать:
Знать понятие операционная система
Понимать основное назначение операционной системы
Знать понятие алгоритм
Уметь:
Строить базовые алгоритмические структуры: следование, ветвление, цикл.
Поурочное планирование
Урок 1.
Тема: Эволюция ОС семейства Windows.
Тип урока: Усвоения новых знаний.
Цели урока:
знать:
особенности ОС семейства Windows 9x.
особенности ОС семейства Windows NT.
иметь представление о:
истории развития ОС семейства Windows.
уметь:
назвать отличия ОС семейства Windows от семейства UNIX.
приводить пример ОС, относящейся к тому или иному семейству.
Краткое содержание урока:
В ходе урока ученикам дается определение операционной системы и её основное назначение.
Приводится история развития операционных систем семейства Windows, разделенная на 3 этапа: семейство Windows 16-битная, Windows 9x и Windows NT. Подробно рассматриваются особенности и отличия двух последних семейств. Приводятся отличия ОС семейства Windows от ОС семейства UNIX.
Контрольные вопросы:
1.Как вы понимаете, что такое операционная система, и какое её назначение?
2.Назовите отличительные особенности ОС семейства Windows 9x; Windows NT.
.Какое главное отличие ОС семейства Windows от ОС семейства UNIX?
Методические рекомендации учителю:
Уделить внимание последним ОС семейства Windows NT. Привести статистические данные по попу