Учебно-методический комплекс дисциплины «Операционные системы и среды»

Вид материала

Содержание

Прикладная информатика (в управлении)
Образовательный проект
Плановые показатели
Цели и задачи дисциплины 4
Цели и задачи дисциплины
Задачи изучения дисциплины
Требования к уровню усвоения дицмплины
Учебная программа 1.1Содержание программы
Управление задачами
Управление памятью ОС
Управление вводом-выводом
Файловые системы
Организация параллельных вычислений
Проблемы тупиков и методы борьбы с ними
ОС Windows
Учебно-тематический план 1.2Дневная форма обучения
1.4Лекции 1.5Практические занятия
1.6Проведение практических занятий
1.7Проведение рейтинговой оценки и контроля знаний студентов
1.8Самостоятельная работа для студентов очной и заочной формы обучения
...
Полное содержание

Подобный материал:

ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ, БИЗНЕСА И ПРАВА

§

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ

«Операционные системы и среды»

СД.ДС.07	Операционные системы и среды
(индекс)	(наименование)
СПЕЦИАЛЬНОСТЬ(И)
080801.65	ПРИКЛАДНАЯ ИНФОРМАТИКА (В УПРАВЛЕНИИ)
(шифр)	(наименование)
СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ(И)	IT-менеджмент
(шифр)	(наименование)
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПРОЕКТ			Прикладная информатика
КАФЕДРА			«Информационные технологии»
		(код)	(наименование)

ПЛАНОВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

	Очная форма	Заочная форма
Всего часов на освоение учебного материала (по ГОС/по Учебному плану)	120	120
Часов аудиторных занятий всего	44	12
Часов лекций с разбивкой по семестрам (курсам)	16	6
Часов практических занятий с разбивкой по семестрам	28	6
Часов самостоятельной работы	76	108
Число контрольных работ с разбивкой по семестрам	-	1
Число курсовых работ с разбивкой по семестрам	-	-
Число зачетов с разбивкой по семестрам	-	-
Число экзаменов с разбивкой по семестрам	1	1
Число кредитов	4	4
Число модулей	3	-

Учебно-методический комплекс дисциплины «Операционные системы и среды» подготовлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 080801(010502) – Прикладная информатика (в управлении) специализации «IT-менеджер».

Учебно-методический комплекс рекомендован к изданию кафедрой «Информационных технологий» и утвержден Учебно-методическим советом по профилю образовательных проектов «Прикладная информатика».

Учебно-методический комплекс содержит учебную программу, учебно-тематический план дисциплины для очной и заочной форм обучения, рекомендации к проведению практических и семинарских занятий, структуру и содержание рейтинговой системы оценки контроля знаний студентов, рекомендуемую литературу, задания и методику выполнения самостоятельной работы студента, перечень контрольных вопросов по дисциплине.

Составитель: доцент кафедры «Информационные технологии»,

к.т.н. М.В. Романенко (ИУБиП)

Рецензенты:

Оглавление

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ 4

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ УСВОЕНИЯ ДИЦМПЛИНЫ 5

Учебная программа 6

Учебно-тематический план 8

АУДИТОРНАЯ РАБОТА 10

Методические указания и задания к практическим занятиям 12

Рейтинговая система оценки и контроля студентов 16

Вопросы для оценки качества освоения дисциплины 17

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 21

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ 22

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью изучения дисциплины «Операционные системы и среды» является ознакомление студентов с современными операционными системами, средами и оболочками, получение студентами навыков работы с аппаратными и программными средствами персональных компьютеров.

Предметом изучения дисциплины являются современные операционные системы, их классификация, методы работы с функциями ОС при проектировании приложений.

Задачи изучения дисциплины заключаются в приобретении студентами знаний и практических навыков в области, определяемой основной целью курса, а именно:

сформировать общее представление об основных типах современных ОС, их основных функциях, о проектирования приложений, обеспечивающих управление функциями ОС;
обеспечить усвоение основных понятий теории ОС;
обучить разработке простейших приложений, обеспечивающих реализацию функций ОС (многопоточность, синхронизация).

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ УСВОЕНИЯ ДИЦМПЛИНЫ

Изучив дисциплину, студент должен:

иметь представление об основных типах современных ОС, основных функциях ОС, типах ОС и их классификации, о функциях, обеспечивающих программное управление ОС;
знать основные понятия теории ОС;
уметь реализовывать приложения с элементами управления ОС.

Сформировать начальный уровень компетенций IT-менеджера в разработке архитектуры проекта (2 глава дипломного проекта).

Учебная программа

1.1Содержание программы

Основные понятия

Организация системы

Назначение и функции операционных систем

Понятие ОС

Прерывания

Управление задачами

Планирование и диспетчеризация процессов и задач

Планирование вычислительных процессов, стратегии планирования

Дисциплины диспетчеризации

Управление памятью ОС

Память и отображения, виртуальное адресное пространство

Простое непрерывное распределение и распределение с перекрытием

Распределение памяти статическими и динамическими разделами

Типы организации памяти

Управление вводом-выводом

Основные концепции организации ввода-вывода в ОС

Режимы управления вводом-выводом

Основные системные таблицы ввода-вывода

Синхронный и асинхронный ввод-вывод

Организация внешней памяти на магнитных дисках

Кэширование операций ввода-вывода

Файловые системы

Функции файловой системы и иерархия данных

Файловая система FAT

Структура загрузочной записи DOS

Файловые системы VFAT и FAT32

Файловая система NTFS

Организация параллельных вычислений

Независимые и взаимодействующие вычислительные процессы

Средства синхронизации и связи вычислительных процессов

Семафоры

Мьютексы

Использование семафоров при проектировании взаимодействующих процессов

Почтовые ящики

Конвейеры и очереди сообщений

Проблемы тупиков и методы борьбы с ними

Понятие тупиковой ситуации при выполнении параллельных вычислительных процессов

Примеры тупиковых ситуаций и причины их возникновения

Формальные модели для изучения тупиковых ситуаций

Методы борьбы с тупиками

Архитектура ОС

Основные принципы построения ОС

Микроядерные ОС

Макроядерные ОС

Требования к ОС реального времени

Интерфейсы ОС

Интерфейс прикладного программирования

Обзор ОС

Семейство операционных систем Unix

Операционная система Linux

Сетевая ОС реального времени QNX

Семейство операционных систем OS/2

ОС Windows

ОС Windows-9X. Краткая историческая справка

Общие сведения

Организация многозадачности

Распределение оперативной памяти

Основные особенности архитектуры

Модель безопасности

Реализация запросов и представлений

Учебно-тематический план

1.2Дневная форма обучения

1.3Заочная форма обучения

АУДИТОРНАЯ РАБОТА

1.4Лекции

1.5Практические занятия

Методические указания и задания к практическим занятиям

В соответствии с учебно-тематическим планом дисциплины самостоятельная работа студентов осуществляется по следующим направлениям:

1.6Проведение практических занятий

В разделе 3.3 учебно-методического комплекса приводятся задания практических работ, выполняемых студентами в ходе проведения практических занятий непосредственно с преподавателем в аудитории, а также в виде самостоятельной работы по практическому усвоению материала тем, предназначенных для самостоятельного изучения. Промежуточный контроль усвоения основной терминологии курса и использования базовых понятий проводится в ходе выполнения тестовых заданий с использованием СПО «Прометей». На основании проверки выполненных, подобно которым предусматривается решение задач при проведении первого и второго рубежных рейтингов.

1.7Проведение рейтинговой оценки и контроля знаний студентов

Программа курса предусматривает проведение 4-х рубежных рейтингов. Рейтинговая оценка студента складывается из результатов аудиторной (ведение конспектов лекций, прилежание при выполнении практических заданий) и самостоятельной работы. Оценка рейтинга включает баллы, набранные по итогам выполнения практических заданий, ответов на тестовые задания и выполнения итоговой контрольной работы.

1.8Самостоятельная работа для студентов очной и заочной формы обучения

Самостоятельная работа для студентов как очной, так и заочной формы обучения отражена в разделе 7 «Контрольные вопросы по дисциплине», которые могут использоваться преподавателем при их итоговой аттестации по результатам проведения рубежных рейтингов и экзамена.

1.9Пример практического задания

Модель «сущность-связь»

Требования. Задание выполняется с использованием средств построения модели «сущность-связь» в MS Visio. Задание считается выполненным при наличии файла проекта MS Visio с реализованной физической моделью БД. Студент должен уметь обосновывать выбор атрибутов таблиц, первичных ключей, уметь показать реализацию основных типов связей (один к одному, один ко многим, многие ко многим), объяснить действия, обеспечивающие поддержание целостности БД.

Условие задания. Этапы сбора требований и анализа (из общего жизненного цикла систем с базами данных) были выполнены в нескольких отделениях агентства недвижимости «Дом Мечты». Эти действия включали опрос сотрудников-менеджеров и ознакомление со всей документацией, которая используется или создается ими при выполнении своих каждодневных служебных обязанностей. Результатом выполнения этой фазы явилось создание спецификаций требований для представления пользователя Manager данной компании, описывающих информацию, которую необходимо сохранять в базе данных проекта «Дом Мечты». Следует отметить, что под термином "представление менеджера" понимается представление, которое в общих чертах было определено сотрудниками компании, состоящими на должности менеджера.

Задание на создание модели

Определение типов сущностей
Определение типов связей
Определение атрибутов и связывание их с типами сущностей и связей
Определить атрибуты, являющиеся потенциальными и первичными ключами
Определить атрибуты, являющиеся вторичными ключами
Обеспечить целостность модели данных

Спецификации требований для представления пользователя Manager

Компания ДомМечты имеет отделения, расположенные в разных городах страны. Каждое отделение имеет собственный штат сотрудников, в число которых входит также менеджер, который руководит работой данного отделения. Информация, описывающая каждое отделение компании, включает уникальный номер отделения, его адрес (улица, район, город, почтовый индекс), номер телефона, номер факса, имя сотрудника, который в данный момент управляет работой этого отделения.
Помимо этого, о каждом менеджере сохраняется и некоторая дополнительная информация: дата вступления в должность руководителя данного отделения копании, разрешение на компенсацию транспортных расходов, ежемесячный размер премии, зависящий от достигнутых результатов сдачи в аренду объектов недвижимости.
Информация, сохраняемая о каждом сотруднике компании, включает: его личный номер, имя и фамилию, адрес, номер телефона, пол, дату рождения, номер социального страхования (NIN), занимаемую должность, зарплату за год и дату зачисления в штат компании «Дом Мечты». Личный номер каждого сотрудника является уникальным для всех отделений компании.
Кроме того, если это возможно, для каждого сотрудника хранится информация об одном из его родственников (наследников): имя, уровень родственной связи с этим сотрудником, адрес и номер телефона.
Сотрудники, занимающие должность инспектора (Supervisor), отвечают за ежедневную деятельность некоторой группы работников компании. Не все работники компании подчинены кому-либо из инспекторов.
Каждое отделение компании работает с некоторым множеством объектов недвижимости, сдаваемых в аренду. О каждом таком объекте сохраняется следующая информация; номер объекта, его адрес (улица, район, город, почтовый индекс), тип данного объекта недвижимости, количество комнат, установленная месячная арендная плата, а также личный номер владельца этого объекта, его имя и фамилия, адрес и номер телефона (как для частных владельцев, так и для фирм-владельцев). Номер объекта является уникальным для всех отделений компании ДомМечты. За каждым объектом закреплен сотрудник, отвечающий за работу с ним.
Дополнительно хранится информация о владельцах объектов недвижимости. Существует два типа владельцев: частные лица и фирмы-владельцы (юридические лица). О частных лицах сохраняется такая информация, как личный номер владельца, его имя и фамилия, адрес и номер телефона, тогда как о юридических лицах — личный номер, присвоенный фирме-владельцу, название фирмы, тип ее деятельности, адрес, номер телефона и имя контактного лица. Личный номер владельца является уникальным для каждого частного или юридического лица, причем в пределах всех отделений компании ДомМечты.
Клиентов, заинтересованных в осмотре и аренде объектов недвижимости, в компании принято называть арендаторами. Потенциальный арендатор связывается по телефону с некоторым отделением компании, в котором ему могут предложить осмотреть разные объекты недвижимости. Информация, сохраняемая по каждому проведенному осмотру объекта, включает имя и адрес арендатора, номер и адрес осмотренного объекта недвижимости, дату осмотра, а также любые комментарии арендатора по поводу осмотренного объекта. Арендатор может осматривать любое количество объектов недвижимости.
О каждом арендаторе хранится следующая информация: личный номер арендатора, имя и фамилия, адрес, номер телефона, предпочтительный тип объекта недвижимости, а также максимально допустимая для него арендная плата. Номер арендатора является уникальным для всех отделений компании ДомМечты.
При сдаче некоторого объекта недвижимости в аренду арендатор заключает с компанией договор об аренде выбранного им объекта. Подробная информация о договоре на аренду включает: номер арендного соглашения, личный номер арендатора, его имя и адрес, номер арендуемого объекта недвижимости и его адрес, установленную ежемесячную арендную плату, а также даты начала и окончания срока действия данного договора на аренду.
В случае необходимости сведения о сдаваемых в аренду объектах недвижимости могут размещаться в рекламных объявлениях, публикуемых в местных и центральных газетах. По каждому рекламному объявлению сохраняется следующая информация: номер рекламируемого объекта недвижимости, его адрес и тип, дата публикации объявления, название газеты и стоимость публикации объявления. О каждой газете в компании сохраняются такие сведения, как название газеты, адрес редакции, номер телефона, номер факса, а также имя контактного лица.

Рейтинговая система оценки и контроля студентов

1.10Структура и балльная оценка рейтингов

1.11Примерное содержание рейтингов

Вопросы для оценки качества освоения дисциплины

Приведите четыре примера СУБД.
Объясните значение следующих терминов:
Опишите подход, используемый для обработки данных в файловых системах. Укажите основные недостатки этого подхода.
Опишите основные характеристики подхода, основанного на использовании базы данных, и сравните их с характеристиками обычных файловых систем.
Опишите пять компонентов среды СУБД и поясните, как они связаны друг с другом.
Объясните роли следующих групп пользователей базы данных:
Назовите основные достоинства и недостатки систем управления базами данных.
Дайте определение понятия информационной системы в широком и узком смысле.
Что представляет собой банк данных и какие компоненты входят в его состав?
Каково назначение СУБД?
Назовите основные модели данных.
Дайте определение приложения, укажите, в каких случаях оно разрабатывается.
Укажите назначение словаря данных.
Перечислите функции администратора базы данных.
Что представляет собой вычислительная система?
Охарактеризуйте архитектуру клиент-сервер и назовите варианты ее реализации, укажите достоинства и недостатки.
Изобразите структуру информационной системы с файл-сервером.
Изобразите структуру информационной системы с сервером баз данных.
Охарактеризуйте основные виды программ, относящихся к СУБД.
Назовите основные способы работы пользователя с базой данных при решении прикладных задач.
Укажите технологии создания приложений работы с базами данных.
Охарактеризуйте способы выполнения приложений работы с базами данных.
Дайте характеристику многопользовательским СУБД
Изобразите схему обмена данными пользователя с БД для следующих операций обработки данных:
Поясните связи, существующие между жизненным циклом информационной системы и жизненным циклом приложения базы данных.
Поясните значение термина "СУБД" и назовите причины создания подобных систем.
Опишите основные характеристики подхода, основанного на использовании базы данных, и сравните их с характеристиками обычных файловых систем.
Опишите цели каждого этапа жизненного цикла приложения базы данных.
Сравните и укажите отличия между СУРБД и системами с распределенной обработкой. При каких обстоятельствах выбор СУРБД оказывается предпочтительней организации распределенной обработки?
Опишите пять компонентов среды СУБД и поясните, как они связаны друг с другом.
Сравните и укажите отличия между СУРБД и системами с параллельной обработкой. При каких обстоятельствах СУРБД оказывается предпочтительнее параллельной СУБД?
Объясните значение следующих терминов:
Опишите основные цели этапов концептуального и логического проектирования базы данных.
Назовите преимущества и недостатки, свойственные распределенным системам.
Объясните роли следующих групп пользователей базы данных:
Объясните, почему конкретный тип целевой СУБД должен быть выбран еще до начала физического проектирования базы данных. Опишите основные цели этапа физического проектирования базы данных.
Назовите основные достоинства и недостатки систем управления базами данных.
Опишите основные особенности подхода с созданием прототипов и укажите потенциальные преимущества его использования.
В чем состоят стратегические цели определения и распределения фрагментов?
Кратко опишите процедуру выбора целевой СУБД.
Дайте определение и укажите различия между альтернативными схемами фрагментации глобальных отношений. Поясните, как можно проверить корректность выполненных действий и получить гарантии того, что в процессе фрагментации в базу данных не было внесено семантических изменений.
Для обеспечения независимости от данных была разработана трехуровневая архитектура ANSI-SPARC. Дайте сравнительную характеристику этих уровней.
Определите цели и задачи администрирования данных и администрирования базы данных.
Какие уровни прозрачности должны поддерживаться СУРБД? Обоснуйте ваш ответ.
Что такое модель данных? Дайте определение основным типам моделей данных.
Поясните назначение и область применения понятия "защита баз данных".
Опишите общие характеристики усовершенствованных приложений баз данных.
Поясните функции и общее значение концептуального моделирования.
Перечислите типы опасностей, которым могут подвергаться системы с базами данных, и укажите для каждой из них возможные средства контроля и противодействия.
Поясните, почему слабость реляционной модели данных и реляционных СУБД делают их непригодными для создания сложных специализированных приложений баз данных.
Опишите типы сервисов, которые должна предоставлять типичная многопользовательская СУБД.
Объясните концепции абстракции, инкапсуляции и сокрытия информации в контексте объектной модели данных.
Какие из типов сервисов, предоставляемых многопользовательской СУБД, не потребуются для СУБД, функционирующей на отдельном персональном компьютере? Обоснуйте свой ответ.
Объясните смысл понятия - резервное копирование.
Объясните концепции объекта и атрибута в контексте объектной модели данных .
Назовите основные компоненты СУБД и укажите соответствие между ними и сервисами, предоставляемых многопользовательской СУБД.
Дайте определение каждому из следующих понятий в контексте реляционной модели данных:
Сравните двухуровневую архитектуру «клиент/сервер» для традиционной СУБД с трехуровневой архитектурой «клиент/сервер». Почему последняя более предпочтительна в среде Web?
Дайте определение каждому из следующих понятий в контексте реляционной модели данных:
Объясните смысл понятия – шифрование.
Объясните концепции метода и сообщения в контексте объектной модели данных.
Назовите преимущества и недостатки среды Web как платформы для создания приложений баз данных.
Объясните смысл понятия – защита от непредвиденных обстоятельств.
Объясните концепции класса, подкласса, суперкласса и наследования в контексте объектной модели данных.
Дайте определение двух основных правил целостности реляционной модели и расскажите, почему необходимо их использовать.
Объясните смысл понятия – контроль за персоналом.
Объясните концепции перегрузки в контексте объектной модели данных.
Дайте определение пяти основным операциям реляционной алгебры.
Поясните на примерах проблемы обеспечения безопасности, которые могут иметь место в среде Web. Какие существуют механизмы, позволяющие устранить эти проблемы?
Объясните концепции полиморфизм и динамического связывания в контексте объектной модели данных.
Определите дополнительные три операции реляционной алгебры на основе основных пяти операций.
Объясните смысл понятия – неприкосновенность личных данных.
Перечислите типы опасностей, которым могут подвергаться системы с базами данных, и укажите для каждой из них возможные средства контроля и противодействия.
Что такое представление? Укажите различия между представлением и базовым отношением. Объясните, что происходит при доступе пользователя к базе данных через представление.
Объясните смысл понятия – защита личных данных.
Для обеспечения независимости от данных была разработана трехуровневая архитектура ANSI-SPARC. Дайте сравнительную характеристику этих уровней.
Фундаментальные правила реляционной СУБД.
Назовите этапы процедуры оценки риска и кратко поясните каждый из них.
Назовите преимущества и недостатки, свойственные распределенным системам.
Объясните значение следующих терминов:
Опишите подход, используемый для обработки данных в файловых системах. Укажите основные недостатки этого подхода.
Объясните концепции идентификатора объекта в контексте объектной модели данных.
Объясните значение следующих терминов:
Укажите некоторые из существующих методов подготовки спецификаций требований пользователей.
Укажите различия между потенциальными ключами и первичным ключом отношения. Что означает понятие "внешний ключ"? Как внешние ключи отношений связаны с потенциальными ключами? Приведите примеры, иллюстрирующие ваши ответы.
Объясните значение термина «представление»
Назовите главные особенности, которые должны учитываться при проектировании распределенных баз данных. Поясните, как эти вопросы связаны с глобальным системным каталогом.
Объясните смысл понятия – гарантийные соглашения.
Объясните роли следующих групп пользователей базы данных:
Дайте определение понятию независимости от данных и объясните его значение в среде базы данных.
Дайте определение двух основных правил целостности реляционной модели и расскажите, почему необходимо их использовать.
Объясните роли следующих групп пользователей базы данных:
Объясните смысл понятия - авторизация пользователей.
Объясните смысл понятия – неприкосновенность личных данных.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

1.12Основная литература:

Конноли, Томас, Бегг, Каролин, Стрчан, Анна. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика. М.: ООО «И.Д. Вильямс». 2001. – 1120 с.
Хомоненко, А. Д., Цыганков, В. М., Мальцев, М. Г.. Базы данных. С.П.: Корона. 2003.
Администрирование Microsoft SQL Server 2000. Учебный курс MCSA/MCSE, MCDBA/ Пер. с англ. – М.: Издательско-торговый дом «Русская редакция». 2004. – 604 с.
Дейт, К. Дж. Введение в системы баз данных, 8-е издание.: Пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс». 2005. – 1328 с
Гандерлой, Майкл, Джорден, Джозеф, Чанц, Дейвид. Освоение Microsoft SQL Server 2005.: Пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс». 2007. – 1104 с.

1.13Дополнительные материалы

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

№	Наименование тем	Технология	Программное средство
1	Методика обследования предприятия	Orgwear	БИГ Мастер мини
2	Структурный анализ бизнес-процессов	IDEF0	MS Visio
3	Стратегический анализ бизнес-процессов	SWOT-анализ	MS Excel
4	Стоимостной анализ бизнес-процессов	Функционально-стоимостной анализ	MS Excel
5	Имитационное моделирование бизнес-процессов	Имитационное моделирование СМО	Extend

Blog