Geum.ru

Республики Беларусь «24»

Вид материалаПояснительная записка

Содержание


Операционные системы
Кафедра информационных процессов и технологий
Рекомендована к утверждению в качестве типовой
Пояснительная записка
Содержание дисциплины
Тема 1. ПРОЦЕССЫ И ПОТОКИ
Тема 2. СИНХРОНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ И ПОТОКОВ
Тема 3. УПРАВЛЕНИЕ ПАМЯТЬЮ
Тема 4. ВВОД–ВЫВОД И ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА
Подобный материал:
1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   19

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ



Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности 1-53 01 02 Автоматизированные

системы обработки информации


Согласовано:

Учебно-методическое управление БГУИР

« 28 » мая 2003 г.


Составители:

А.М. Севернев, преподаватель кафедры информационных технологий автоматизированных систем Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», доцент, кандидат технических наук


Рецензенты:

П.П. Урбанович, заведующий кафедрой информатики и вычислительной техники Учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», профессор, доктор технических наук;

Кафедра информационных процессов и технологий Учреждения образования «Белорусский государственный аграрный технический университет» (протокол № 10 от 21.06.2000 г.)


Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой информационных технологий автоматизированных систем Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 11 от 04.02.2002 г.);


Научно-методическим советом по направлению 1-53 Автоматизация УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 1 от 11.02.2002 г.)


Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.111-98


Ответственный за редакцию: Т.А. Лейко

Ответственный за выпуск: Ц.С. Шикова


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА



Типовая программа «Операционные системы» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.111-98 по специальности 1-53 01 02 Автоматизированные системы обработки информации высших учебных заведений.

Целью дисциплины является изучение теоретических основ построения и функционирования операционных систем, а также их моделирование.

В результате освоения материала курса студент должен:

знать:
  • механизмы функционирования операционных систем;
  • понятие процесса как средства описания функционирования любой операционной системы;
  • режимы функционирования операционных систем;
  • аппаратно-программные и информационные ресурсы вычислительной системы;
  • модели операционных систем для получения их основных характеристик;

уметь:
  • моделировать различные типы операционных систем и процессы, протекающие в них;
  • работать с конкретной ОС для ПЭВМ;
  • осуществлять генерацию и реконфигурацию конкретной ОС;
  • использовать механизм прерываний в прикладных программах.

Базовыми дисциплинами для изучения курса "Операционные системы" являются "Высшая математика" и "Программирование". Знания и навыки, полученные студентами по курсу "Операционные системы", используются в дисциплинах "Системное программирование", "Базы и банки данных", "Информационные технологии и психология управления", "Программные средства систем обработки данных", "Объектно-ориентированное программирование", "Моделирование систем", “Аппаратное и программное обеспечение сетей”, “Современные системы программирования”.

Программа рассчитана на объем 102 учебных часа: лекций – 68 часов, лабораторных работ – 34 часа.


СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


ВВЕДЕНИЕ

Понятие этапа развития ЭВМ. Основные идеи построения ЭВМ разных поколений; поколения операционных систем.

Определение операционной системы, состав и функции операционной системы. Основные типы операционных систем: однопрограммная (однозадачная) ОС, система последовательной (однопрограммной) пакетной обработки, мультипрограммные системы (пакетной обработки, разделения времени, реального времени). Мультипроцессорная обработка.

Тема 1. ПРОЦЕССЫ И ПОТОКИ

Понятия “процесс” и “поток”, создание процессов и потоков, описатель процесса (потока), состояния потока, переход потока из состояния в состояние; операции над потоками (процессами). Планирование и диспетчеризация потоков, вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования. Алгоритмы планирования, основанные на квантовании (циклическое планирование (RR); многоуровневые очереди с обратными связями (ТМ); квантование с предпочтением потоков, интенсивно обращающихся к вводу-выводу; планирование по принципу SRT). Алгоритмы планирования, основанные на приоритетах; динамические, статические, относительные и абсолютные приоритеты. Смешанные алгоритмы планирования. Планирование в системах реального времени. Моменты перепланировки.

Назначение и типы прерываний (внешние, внутренние и программные прерывания); состояние процессора. Механизм прерываний; приоритеты прерываний и маскирование прерываний. Программные прерывания. Диспетчеризация и приоритизация прерываний в ОС. Системные вызовы; схемы обработки системных вызовов; режимы выполнения системных вызовов.


Тема 2. СИНХРОНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ И ПОТОКОВ

Необходимость синхронизации и гонки, понятие “критическая секция”, задачи синхронизации (взаимного исключения, "производитель– потребитель", "читатели–писатели", "клиент–официант", "обедающие философы"). Средства синхронизации потоков одного процесса: на основе использования системы прерываний, блокирующие переменные и семафоры. Синхронизирующие объекты ОС для синхронизации потоков разных процессов (объект-поток, объект-процесс, объект-файл, системные семафоры, мьютексы, мониторы, события, сигналы, сообщения).

Тупиковые ситуации и подходы к их разрешению: понятие тупика, условия возникновения тупиков, подходы к разрешению проблемы тупиков (предотвращение, обход, распознавание); дисциплины предотвращения тупиков; алгоритм банкира для обхода тупиковых ситуаций; граф запросов и распределения ресурсов в алгоритмах обнаружения тупиков.


Тема 3. УПРАВЛЕНИЕ ПАМЯТЬЮ

Функции ОС по управлению памятью. Типы адресов (символьные имена, виртуальные адреса и физические адреса), виртуальное адресное пространство, способы структуризации виртуального адресного пространства, подходы к преобразованию виртуальных адресов в физические. Классификация методов распределения памяти.

Алгоритмы распределения памяти без использования внешней памяти: распределение памяти фиксированными разделами (с общей и с отдельными очередями); распределение памяти динамическими разделами; распределение памяти перемещаемыми разделами (фрагментация памяти, сжатие памяти).

Мультипрограммирование со свопингом. Виртуальная память: основные концепции; страничная, сегментная и сегментно-страничная организации виртуальной памяти.

Иерархия запоминающих устройств. Хэш-память, принцип действия хэш-памяти. Хэширование данных.


Тема 4. ВВОД–ВЫВОД И ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА

Задачи ОС по управлению файлами и устройствами.

Многослойная модель подсистемы ввода-вывода: общая схема, менеджер ввода-вывода, многоуровневые драйверы, специальные файлы.

Логическая организация файловой системы: цели и задачи файловой системы, типы файлов, иерархическая структура файловой системы, имена файлов, монтирование, атрибуты файлов, логическая организация файла.

Физическая организация файловой системы: диски, разделы, секторы, кластеры; физическая организация и адресация файла (физическая организация FAT, физическая организация s5 и ufs, физическая организация NTFS).

Файловые операции: два способа организации файловых операций; открытие файла; обмен данными с файлом; блокировки файлов; стандартные файлы ввода-вывода, перенаправление вывода;


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Особенности современного этапа развития операционных систем.


Примерный перечень лабораторных работ
  1. Комплекс моделей управления памятью.
  2. Программные прерывания.
  3. Обслуживание дисков.
  4. Модели операционных систем. Сети очередей ожидания (сеть Джексона).
  5. Модели операционных систем. Система с разделением времени.
  6. Комплекс моделей обработки взаимных блокировок.
  7. Команды и командные файлы.


Примерный перечень компьютерных программ

(или другой информации, необходимого оборудования и т.п.)

ППЭВМ типа IBM PC АТ и выше; ОС Windows 9x и выше; интерпретирующая система имитационного моделирования GPSS/PC.

ЛИТЕРАТУРА




Основная
  1. Сетевые операционные системы/В.Г.Олифер, Н.А.Олифер. – СПб.: Питер, 2001.
  2. Соловьёв Г.Н., Никитин В.Д. Операционные системы ЭВМ: Учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по спец. "ЭВМ, системы, комплексы и сети" и "Автоматизированные системы обработки информации и управления". – М.: Высш.шк., 1989.
  3. Краковяк С. Основы организации и функционирования ОС ЭВМ: Пер. с фр. – М.: Мир, 1988.
  4. Крылов Е.В., Типикин Н.Г. Принципы построения операционных систем: Учеб. пособие по курсу "Опер. сист." – Обнинск: ИАТЭ, 1997.
  5. Кейлингерт П. Элементы операционных систем. Введение для пользователей: Пер. с англ. – М.: Мир, 1985.
  6. Богумирский Б.С. Руководство пользователя ПЭВМ: В 2 ч. – СПб.: Ассоциация OILKO, 1992.



Дополнительная
    1. Дейтел Г. Введение в операционные системы: В 2 т.: Пер. с англ.- М.: Мир,1987.
    2. Лорин Г., Дейтел Х.М. Операционные системы: Пер. с англ. – М.: Финансы и статистика, 1984.
    3. Кейслер С. Основы проектирования ОС для малых ЭВМ: Пер. с англ. – М.: Мир, 1986.
    4. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. Краткий курс. – М.: ИНФРА-М, 1998.
    5. Операционная система ОС ЕС: Справ. издание /В.П. Данилочкин, В.В. Митрофанов, Б.В. Одинцов, Г.В. Пеледов. – М.: Финансы и статистика, 1988.
    6. Гранже М., Менсьё Ф. OS/2: Принципы построения и установка: Пер. с фр. – М.: Мир, 1991.
    7. Касаткин А.И. Профессиональное программирование на языке Си. Управление ресурсами: Справ. пособие. – Мн.: Выш.шк., 1992.
    8. Грибанов В.П. и др. Операционные системы. – М.: Финансы и статистика, 1990.
    9. Фодор Ж. и др. Операционные системы от РС до PS/2. – М.: Мир, 1992.
    10. Бахарев И.А., Горлин А.И. Операционные системы. – М.: Знание, 1986.
    11. Толковый словарь по вычислительным системам /Под ред. В. Иллингуорта и др.: Пер. с англ. А.К.Белоцкого и др.; Под ред. Е.К.Масловского. – М.: Машиностроение, 1989.
    12. Севернёв А.М. Операционные системы: Метод. пособие для выполнения лабораторных работ по курсу "Операционные системы" для студентов спец. 53 01 02 – "Автоматизированные системы обработки информации и управления". – Мн.: БГУИР, 2002.
    13. Шоу А. Логическое проектирование операционных систем. – М.: Мир, 1981.
    14. Вычислительные комплексы, системы и сети /А.М.Ларионов, С.А. Майоров, Г.И.Новиков: Учебник для вузов. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987.
    15. Костин А.Е., Шаньгин В.Ф. Организация и обработка структур данных в вычислительных системах: Учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 1987.
    16. Руководство по архитектуре IBM PC AT /Ж.К. Голенкова, А.В. Заблоцкий, М.Л. Мархасин и др.; Под общ. ред. М.Л. Мархасина. – Мн.: ООО “Консул”, 1992.
    17. Фридмен М., Ивенс Л. Проектирование систем с микрокомпьютерами /Пер. с англ. – М.: Мир, 1986.
    18. Воробьёв В.И. Математическое обеспечение ЭВМ в науке и производстве. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988.
    19. Шпаковский Г.И. Архитектура параллельных ЭВМ: Учеб. пособие для вузов. – Мн.: Университетское, 1989.
    20. Скляров В.А. Программное и лингвистическое обеспечение персональных ЭВМ. Системы общего назначения: Справ. пособие. – Мн.: Выш. шк., 1992.
    21. Джермейн К. Программирование на IBM/360: Пер.с англ. – М.: Мир, 1983.
    22. Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных: Пер. с англ. – М.: Мир, 1989.
    23. Богумирский Б.С. Эффективная работа на IBM PC в среде Windows 95. – СПб.: Питер, 1997.