Программа дисциплины Операционные среды, системы и оболочки для направления 080700. 62 «Бизнес-информатика» (вторая ступень высшего профессионального образования)

Вид материала

Программа дисциплины

Содержание Пермь 2008 год II. Пояснительная записка Учебная задача курса Иметь представление Обладать навыками III. Содержание программы Тема 2. Процессы и потоки. Планирование и синхронизация Тема 3. Управление памятью. Методы, алгоритмы и средства Тема 4. Подсистема ввода-вывода. Файловые системы Тема 5. Распределенные операционные системы и среды Тема 6. Безопасность, диагностика и восстановление ОС после отказов Тема 8. Эффективность, мониторинг и оптимизация операционных Заключение. Тенденции и перспективы развития распределенных IV. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 2. Тематика заданий по различным формам текущего контроля 3. Методические рекомендации (материалы) преподавателю 4. Методические указания студентам 5. Рекомендации по использованию информационных технологий.

Подобный материал:

• Программа дисциплины «Операционные среды, системы и оболочки» для направления 080700., 120.37kb.
• Программа дисциплины Моделирование информационных систем для направления 080700., 244.82kb.
• Рабочая программа по учебной дисциплине Операционные системы, среды и оболочки наименование, 623.3kb.
• Программа дисциплины Операционные среды, системы и оболочки для направления 080700., 226.05kb.
• Программа дисциплины «Основы компьютерной графики (OpenGL)» для направления 080700., 264.63kb.
• Рабочая программа дисциплины операционные системы, среды и оболочки опд., 341.14kb.
• Программа дисциплины Макроэкономика для направления 080700. 62 «Бизнес-информатика», 565.79kb.
• Программа дисциплины Интеграция информационных систем для направления 080700− бизнес-информатика, 184.56kb.
• Программа дисциплины для направления 080700. 68 Бизнес-информатика подготовки бакалавра, 83kb.
• Программа дисциплины Стандартизация, сертификация и управление качеством программного, 396.02kb.

Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й У Н И В Е Р С И Т Е Т

ВЫСШАЯ ШКОЛА ЭКОНОМИКИ

ПЕРМСКИЙ ФИЛИАЛ

Программа дисциплины

Операционные среды, системы и оболочки

для направления 080700.62 «Бизнес-информатика»

(вторая ступень высшего профессионального образования)

Утверждена Учебно-методическим Советом ПФ ГУ-ВШЭ Председатель_________________ Е.А. Третьякова «_______»__________________________2008 г.

Одобрена на заседании кафедры Информационные технологии в бизнесе протокол __________ Зав. кафедрой________________ Казаченко Т.А. «______»__________________________2008 г.

Пермь 2008 год

1. Обязательный минимум содержания дисциплины по ГОС.
   

ОПД.Ф.04

Принципы построения операционных систем (ОС), вычислительный процесс и его реализация с помощью ОС; основные функции ОС; обзор современных ОС и операционных оболочек; стандартные сервисные программы; машинно-зависимые свойства ОС; управление вычислительными процессами, вводом-выводом, реальной памятью; управление виртуальной памятью; машинно-независимые свойства ОС; способы планирования заданий пользователей; динамические последовательные и параллельные структуры программ; способы построения ОС; сохранность и защита программных систем; интерфейсы и основные стандарты в области системного программного обеспечения.

II. Пояснительная записка

Авторы программы:

1. Требования к студентам:
   

Изучение дисциплины предполагает знание студентами основ информатики и программирования, вычислительных систем и сетей телекоммуникаций и практическое умение работы на персональном компьютере (ПК). Необходимо знание структуры ПК и его составляющих, практическая работа в операционных системах MS DOS, Windows 95/98/Me/2000, офисных пакетах MS Office (в том числе достаточно глубокое знание Excel), а также умение разрабатывать Windows-приложения на одном из следующих алгоритмических языков (Visual Basic, Pascal (Delphi), С, С++, С#).

2. Аннотация:
   

Содержание дисциплины «Операционные системы, среды, системы и оболочки» соответствует требованиям ГОС для направления 080700.62 Бизнес-информатика подготовки бакалавра. Целью дисциплины является получение теоретических знаний о принципах построения и архитектуре современных операционных систем и сред (в том числе распределенных), обеспечивающих организацию вычислительных процессов в корпоративных информационных системах экономического, управленческого, производственного, научного и др. назначения, а также практических навыков по созданию (настройке) вычислительной среды для реализации бизнес процессов в корпоративных сетях (интрасетях) предприятий.

Дисциплина является важной составной частью теоретической подготовки специалиста по бизнес-информатике и занимает существенное место в его будущей практической деятельности. Она обеспечивает возможность эффективной работы специалиста на любых средствах вычислительной техники, начиная от персонального компьютера и локальных вычислительных сетей до больших корпоративных информационных систем и сетей. На этой дисциплине базируется изучение таких специальных дисциплин по профилю подготовки специалиста, как анализ и реинжиниринг бизнес процессов, моделирование бизнес-задач, проектирование и эксплуатация информационных систем и др.

Программа предусматривает практических и семинарских занятий по каждой теме дисциплины. При этом практические занятия проводятся по тем вопросам и практическим задачам дисциплины, решение которых не затрагивает настройки и установки локальной сети и рабочих станций, выполненные администратором вычислительного центра. С этой же целью ряд практических задач предполагается решать путем разработки моделирующих программ и вычислительных экспериментов с привлечением штатных измерительных средств рабочих станций (консоль Performance, утилиты TCP/IP и др.). При невозможности подобного практического подкрепления изучаемой темы проводится семинар.

По дисциплине предусмотрено выполнение домашней работы и последующая ее защита.

В самостоятельную работу студента входит закрепление основного теоретического материала, освоение дополнительного теоретического материала по указанию преподавателя, а также подготовка к семинарским и практическим занятиям. Кроме того, по ряду тем дисциплины студент должен разрабатывать к практическим занятиям программные модели при консультациях преподавателя. Задания на эти работы разрабатываются преподавателем.

3. Учебная задача курса:
   

В результате изучения дисциплины студент должен:

• Знать принципы построения, назначение, структуру, функции и эволюцию операционных систем (в том числе сетевых), распределенных операционных сред и оболочек; концепцию мультипрограммирования, процессов и потоков; файловые системы, управление памятью, вводом-выводом и устройствами; вопросы эффективности, безопасности, диагностики, восстановления, мониторинга и оптимизации операционных систем и сред; концепции, модели, стандарты и системы протоколов локальных и глобальных вычислительных сетей;
  
• Уметь проводить инсталляцию, конфигурирование и загрузку операционных систем, в том числе сетевых; диагностировать и восстанавливать операционные системы при сбоях и отказах; использовать программные средства мониторинга операционных средств и утилиты сетевых протоколов в интересах эффективности и оптимизации операционных систем и сред; использовать сетевые технологии для решения экономических задач; разрабатывать программные модели
  
• Иметь представление о мультимедийных операционных системах, тенденциях и перспективах развития распределенных операционных сред и новых направлениях сетевых технологий;
  
• Обладать навыками инсталляции и сопровождения операционных систем и сред, разработки программных моделей вычислительного процесса многопрограммных операционных систем с детализацией уровней задач, процессов, потоков и взаимоблокировок.
  

5. Формы контроля:

А) текущий контроль:

• контроль качества подготовки к занятиям (контроль усвоения теоретического материала, контроль выполнения заданий на самостоятельную работу);
  
• контроль выполнения заданий на практических и лабораторных занятиях (результаты работы студента на каждом занятии заносятся на внешний носитель и предъявляются преподавателю);
  
• контрольные работы по разделам.
  

Б) итоговый контроль: зачет и экзамен.

В) итоговая оценка формируется на основе Положения «О рейтинге» ПФ ГУ-ВШЭ.


III. Содержание программы

Тема 1. Введение. Назначение, функции и архитектура операционных систем. Основные определения и понятия

Принципы построения операционных систем (ОС).

Определение операционной системы (ОС). Место ОС в программном обеспечении компьютеров, компьютерных систем и сетей. Вычислительный процесс и его реализация с помощью ОС; основные функции ОС; обзор современных ОС и операционных оболочек. Назначение, состав и функции ОС. Понятие компьютерных ресурсов. Стандартные сервисные программы; машинно-зависимые свойства ОС. Концепция многоуровневого виртуального компьютера. Операционные оболочки и среды. Архитектуры операционных систем.

Поколения операционных систем. Классификация ОС. Интерфейсы операционных систем. Эволюция ОС. Эффективность ОС. Однопрограммные, многопрограммные, многопользовательские и многопроцессорные операционные системы. Примеры распространенных ОС: MS DOS, Windows 3.x, Windows 9.x/Me/2000, UNIX, Linux, OS/2, Macintosh, MVS, MV.

Загрузка операционных систем (на примере Windows 9.x/Me/NT/2000). Этапы процесса загрузки. Работа загрузчика. Опции загрузочного меню. Выбор аппаратного профиля. Загрузка и инициализация ядра. Загрузка драйверов и сервисов. Регистрация пользователя.

Инсталляция и конфигурирование операционных систем.

Инсталляция и конфигурирование однопрограммной ОС с текстовым интерфейсом (на примере MS DOS). Подготовка файлов config.sys и autoexec.bat. Программа Setup, алгоритм загрузки ОС.

Инсталляция и конфигурирование многопрограммной многопользовательской ОС с графическим интерфейсом (на примере Windows 9.x/Me/NT/2000). Требования к аппаратным ресурсам. Подготовка процесса инсталляции. Конфигурирование разделов на жестком диске. Выбор файловой системы. Выбор варианта установки (локальная, сетевая). Инсталляция мультиоперационных систем.


Тема 2. Процессы и потоки. Планирование и синхронизация

Машинно-независимые свойства ОС; способы планирования заданий пользователей; динамические последовательные и параллельные структуры программ; способы построения ОС.

Концепция процессов и потоков. Определение и модель процесса. Создание и завершение процессов. Иерархия процессов. Операции над процессами. Состояния процесса: выполнение, приостановка, возобновление. Блок управления процессами. Обработка прерываний. Ядро операционной системы.

Потоки и их использование. Модель потока. Реализация потоков в пространстве пользователя. Реализация потоков в ядре. Смешанная реализация. Активация планировщика. Всплывающие потоки (нити). Возможности создания многопоточных программ. Концепция волокон.

Параллельные асинхронные процессы и межпроцессное взаимодействие. Уровни параллелизма: задания, задачи, процессы, потоки Состояния состязания. Взаимоисключения и критические участки. Примитивы и алгоритмы взаимоисключения. Семафоры, мониторы, передача сообщений. Проблемы межпроцессного взаимодействия.

Тупики (взаимоблокировки или дедлоки). Ресурсы и их захват процессами. Выгружаемые и невыгружаемые ресурсы. Примеры тупиков при распределении ресурсов. Обнаружение и предотвращение тупиков. Алгоритмы разрешения тупиков. Восстановление после тупиков

Моделирование на языках высокого уровня вычислительного процесса многопрограммных операционных систем с детализацией уровней задач, процессов, потоков и тупиков.


Тема 3. Управление памятью. Методы, алгоритмы и средства

Управление вычислительными процессами, вводом-выводом, реальной памятью; управление виртуальной памятью;

Иерархическая организация памяти. Функции ОC по управлению памятью. Задачи распределения памяти. Алгоритмы распределения памяти. Распределение фиксированными и динамическими разделами. Свопинг. Кэширование.

Виртуальная память. Страничная, сегментная и сегментно-страничная организация памяти. Подкачка страниц и алгоритмы замещения страниц: оптимальный алгоритм, алгоритм FIFO – первый прибыл – первый обслужен, алгоритм NRU – не использовавшаяся в последнее время страница, алгоритм LRU – страница, не использовавшаяся дольше всего. Выбор размера страниц. Выбор величины файла подкачки и его размещения (на примере Windows 9.x/Me/NT/2000). Защита памяти.

Аппаратная поддержка механизма виртуальной памяти 9на примере процессора Pentium. Преобразование виртуальных адресов в физические. Защита данных при сегментной организации памяти.

Исследование виртуальной памяти.


Тема 4. Подсистема ввода-вывода. Файловые системы

Принципы функционирования аппаратуры ввода-вывода. Устройства ввода-вывода и их контроллеры. Прямой доступ к памяти (DMA). Управляемый прерываниями ввод-вывод. Обработчики прерываний и драйверы устройств. Алфавитно-цифровые терминалы и графические интерфейсы и устройства пользователя. Таймеры и их программное обеспечение.

Понятие файла. Именование, структура и типы файлов. Атрибуты и доступ к файлам, операции с файлами. Понятие каталога. Иерархические каталоговые системы. Операции с каталогами. Задачи ОС по управлению файлами и устройствами. Структура файловой системы. Реализация файлов и каталогов (папок). Совместно используемые файлы и каталоги. Примеры файловых систем: файловая система MS DOS (FAT16), файловая система CD-ROM, файловые системы Windows (FAT32, NTFS, NTFS 5.0, EFS - шифрующая файловая система). Разрешения для файлов и папок.

Управление дисковыми ресурсами (на примере Windows). RAID – массивы. Форматирование дисков. Фрагментация памяти, дефрагментация дисков. Разделы и тома. Управление базовыми и динамическими дисками. Распределенная файловая система.

Парадигмы мультимедийной файловой системы. Функции управления видеомагнитофоном. Размещение файлов. Альтернативные стратегии размещения файлов. Блочное и файловое кэширование. Дисковое планирование в мультимедиа. Статическое и динамическое дисковое планирование.

Сохранность и защита программных систем; интерфейсы и основные стандарты в области системного программного обеспечения.


Тема 5. Распределенные операционные системы и среды

Недостатки изолированных (сосредоточенных) компьютеров и систем. Понятие компьютерной сети. Преимущества объединения. Типы сетей. Сети персональных компьютеров и их использование в управлении, экономике и других сферах. Федеральная целевая программа «Электронная Россия». Терминология компьютерных сетей. Концептуальные термины: архитектура, топология, сетевое оборудование, сетевые операционные системы и др.

Распределенные вычисления и операционные среды. Вычисления в архитектуре клиент-сервер. Двухзвенная и трехзвенная архитектуры. Распределенная передача сообщений. Вызов удаленных процедур (RPC). Связывание клиент-сервер. Синхронный и асинхронный вызовы. Примеры реализации RPC.

Кластеры. Архитектуры кластеров. Особенности операционных систем. Windows 2000 Cluster Server, Sun Cluster. Поддержка объектов коммуникаций. Управление процессами. Глобальная файловая система. Управление распределенными процессами.

Сетевые службы. Принципы построения сетевой файловой службы. Реализация сетевой файловой системы. Размещение клиентов и серверов по компьютерам и в операционной системе. Кэширование. Репликация. Служба каталогов. Межсетевое взаимодействие.


Тема 6. Безопасность, диагностика и восстановление ОС после отказов

Понятие безопасности. Требования по безопасности. Внешняя и операционная безопасность. Угрозы, злоумышленники, случайная потеря данных. Предотвращение проблем во внешней среде. Аутентификация пользователей, права доступа, пароли. Основы криптографии. Шифрование. Цифровые подписи. Система Cerberos.

Предотвращение сбоев и отказов. Резервное копирование и его стратегии. Специальные операции резервного копирования. Защита резервных копий. Восстановление файлов. Изготовление загрузочных дискет и диска аварийного восстановления и их использование. Резервное копирование конфигурации диска. Резервное копирование регистра и SAM. Безопасный режим загрузки. Восстановление конфигурации (Last Known Good).

Диагностика отказов при загрузке операционной системы на примере Windows 2000. Сообщения Windows 2000 и стратегия отладки.


Тема 7. Сетевые операционные системы

Определение сетевой операционной системы. Популярные серверные сетевые операционные системы: Microsoft Windows NT 4.0, Microsoft Windows 2000, Novell NetWare, UNIX, Linux, Banyan Vines, OS/2 Warp Server, Apple, LANtastic.

Технологии сетевых операционных систем. Разделение сетевых ресурсов (диски, файлы и каталоги, принтеры, приложения, подключения). Управление совместно используемыми ресурсами. Сетевой обмен сообщениями и файлами, книга обмена. Электронная почта. Программные средства сетевых технологий.

Обзор сетевых операционных систем. Сети Windows NT и Windows 2000. Управление учетными записями в Windows 2000. Создание логических дисков. Управление дисками. Дисковые квоты. Разделение принтеров в сетях Windows. Создание совместно используемых файлов и папок. Шифрование файлов. Организация обмена данными между рабочими станциями. Сетевая почта.

Администрирование сетей. Задачи и средства администрирования. Сетевые службы и сервисы.

Сети NetWare. Терминология NetWare. Особенности версий NetWare. База данных bindery, служба NDS, управление учетными записями, создание логических дисков.

Сети UNIX и Linux. Открытый исходный код. Терминология UNIX. Операционные системы Unix и Linux. Управление учетными записями в UNIX и Linux. Клиенты UNIX, создание логических дисков и разделение принтеров в сетях UNIX. Другие сетевые операционные системы.


Тема 8. Эффективность, мониторинг и оптимизация операционных

Понятия эффективность, оптимизация, мониторинг и настройка операционной системы. Показатели эффективности ОС. Производительность, загрузка центрального процессора (ЦП) пользовательскими процессами и программами ядра, распределение времени ЦП между процессами, использование ОЗУ и виртуальной памяти пользовательскими процессами, число операций ввода-вывода и их распределение по процессам, активность дисков, очередь к дискам и др.

Инструменты мониторинга и оптимизации на примере Windows 2000.

Диспетчер задач (TASK Manager). Запуск диспетчера. Мониторинг процессов. Изменение приоритетов процессов. Мониторинг производительности.

Оснастка Производительность (Performance) и ее инструменты - системный монитор (System Monitor Control) и оповещения и журналы производительности (Performance Logs end Alerts). Работа с оснасткой.

Оснастка Просмотр событий (event Viewer). Журналы счетчиков и трассировки. Оповещения. Типы и параметры событий. Просмотр журналов и настройка его параметров. Использование оснастки в интересах мониторинга ОС,

Настройка операционной системы. Основные объекты мониторинга: оперативная память, процессоры, дисковая подсистема, сетевые платы и драйверы. Методика устранение “узких мест”.


Заключение. Тенденции и перспективы развития распределенных

операционных сред


Персональный компьютер будущего. Преодоление ограничений IP. Возможности протокола IPv6. Новые направления сетевых технологий. Квантовые сети, нейронные сети. Всеобщая связь. Сетевые технологии на рабочем месте. Влияние сетевых технологий на государство. Электронное правительство. Обобщенные банки данных и знаний. Повышение качества услуг, предоставляемых гражданам. Влияние сетевых технологий на законодательство. Влияние сетевых технологий на медицину, обучение, другие сферы общества. Думающий компьютер, искусственный интеллект, кибернетические формы жизни.

Домашние компьютерные сети. Интеллектуальные предметы. Электронный дом и квартира. Развлечения. Всеобщая полная информированность.


IV. Учебно-методическое обеспечение дисциплины:

Базовый учебник

1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. сетевые операционные системы. СПб.: Питер, 2003

Основная

Столингс В. Операционные системы. М.: Вильямс, 2003

Назаров С. В. Администрирование локальных сетей Windows NT/2000/.NET. М.: Финансы и статистика, 2003

Дополнительная

Таненбаум Э. Современные операционные системы. Изд-е 2. СПб.: Питер, 2004

Мюллер Дж., Чоудри П. Microsoft Windows 2000. Настройка и оптимизация производительности. М.: ЭКОМ, 2001

Рихтер Д. Windows для профессионалов. М.: Русская редакция, 2002

Майнази М., Филлипс Т. Windows 2000 Professional. М.: ЛОРИ, 2000


2. Тематика заданий по различным формам текущего контроля:

Тематика заданий для текущего контроля:

Тематика заданий для текущего контроля представлены в Приложении 1 «Тематика заданий текущего контроля по дисциплине «Операционные среды, системы и оболочки».

Перечень вопросов для самоконтроля студентов:

Перечень вопросов для самоконтроля студентов представлен в Приложении 2 «Перечень вопросов для самоконтроля по дисциплине «Операционные среды, системы и оболочки».

Тематика практических занятий:

Перечень практических занятий с указанием темы, перечень домашним заданием и списком литературы представлены в Приложении 3 «Планы семинарских занятий по дисциплине «Операционные среды, системы и оболочки»».

3. Методические рекомендации (материалы) преподавателю:

Базовый учебник содержит хорошо отработанную теоретическую часть. Однако его практическая часть не полностью обеспечивает требования программы. Для проведения всех видов практических и лабораторных занятий разработано дополнительное методическое обеспечение. Тематический план дисциплины, тексты лекций и учебно-методические разработки ко всем видам практических занятий опубликованы с локальной сети университета и могут использоваться преподавателями и студентами как при подготовке к занятию, так и в ходе занятия.


4. Методические указания студентам:

Успешное усвоение дисциплины студентами предполагает обязательную подготовку к каждому виду занятий.. Все практические и лабораторные занятия проводятся с использованием СВТ. Результаты всех практических и лабораторных занятий фиксируются на внешнем носителе и предъявляются преподавателю для проверки. Объем практических и лабораторных занятий предполагает использование компьютерной техники, как в часы плановых занятий, так и в часы самостоятельной работы. Самостоятельная работа студента предполагает обязательный самоанализ результатов деятельности на всех видах занятий. Индивидуальные и установочные консультации проводятся в соответствии с расписанием занятий. Оценка результатов деятельности каждого студента организуется с использованием рейтинговой системы, принятой в университете.


5. Рекомендации по использованию информационных технологий.

Все практические занятия проводятся в компьютерном классе, содержащую локальную вычислительную сеть на базе ПК типа Pentium. Программное обеспечение сети должно поддерживать новые информационные технологии и включать в себя следующие комплексы:

1. Операционные системы Windows XP.
   
2. Антивирусные программы.
   
3. Архиваторы
   
4. Microsoft Office 2003 c приложениями.
   
5. Вычислительная система Mathcad 2001.
   
6. Программы поддержки телекоммуникационных систем.
   

Автор программы _____________________ С.В. Назаров.


Тематический расчет часов на 2007-2008 учебный год

для направления 080700.62 «Бизнес-информатика»


Автор программы _____________________ С.В. Назаров.

№	Название темы	Всего часов на дисциплину	Аудиторные часы		Самостоятельная работа
			Лекции	Сем. и практ. занятия
1	Тема 1. Введение. Назначение, функции и архитектура операционных систем. Основные определения и понятия	12	6		6
2	Тема 2. Процессы и потоки. Планирование и синхронизация	28	4	8	16
3	Тема 3. Управление памятью. Методы, алгоритмы и средства	22	4	6	12
4	Тема 4. Подсистема ввода-вывода. Файловые системы.	20	4	6	10
5	Тема 5. Распределенные операционные системы и среды.	20	6	4	12
6	Тема 6. Безопасность, диагностика и восстановление ОС после отказов	22	6	6	10
7	Тема 7. Сетевые операционные системы	24	4	8	12
8	Тема 8. Эффективность, мониторинг и оптимизация операционных. Заключение: тенденции и перспективы развития распределенных операционных систем и сред	14	4		10
	ИТОГО	162	38	38	86