CLAIM – научно-образовательный кластер

8.2 Приложение 2. Примерные программы дисциплин

8.2.1 Примерная программа дисциплины «Операционные системы»

Рекомендуется Министерством образования РФ для направления подготовки дипломированных специалистов 654700 [33] “Информационные системы” по специальности 071900 “Информационные системы и технологии” 2001 г.

1. Цели и задачи дисциплины

Цель преподавания дисциплины - обучение студентов принципам построения операционных систем и практическим навыкам работы с не­которыми из них.

Задачи преподавания дисциплины:

• формирование систематизированного представления о концепциях, принципах и моделях, положенных в основу построения операционных систем;
• получение практической подготовки в области выбора и применения операционных систем  для задач автоматизации обработки информации и управления, а также программирования в современных операционных средах.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен:
иметь представление:

• о направлениях  развития операционных систем;

знать:

• основные типы операционных систем;
• возможности современных операционных систем и оболочек;
• принципы построения современных операционных систем;

уметь использовать:

• современные операционные системы и оболочки, обслуживающие сервисные программы;

владеть:

• навыками работы в различных операционных средах;

иметь опыт:

• программирования в современных операционных средах.

3. Объем дисциплины и виды учебной работы.

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

4.2. Содержание разделов дисциплины

Введение

Цели и задачи дисциплины. Место и роль дисциплины в общей структуре подготовки специалистов, связь с другими дисциплинами. Назначение и функции операционных систем (ОС). Роль и место ОС в архитектуре вычислительных систем. Понятие ядра ОС. Этапы развития ОС.

1. Типы операционных систем

1.1. Режимы работы операционных систем


Однозадачный режим. Многозадачный режим. Режим разделения времени. Сетевой режим. Режим распределенной обработки. Режим реального времени.


Универсальные ОС. ОС специального назначения.


1.2. Пользовательский интерфейс операционных систем


Командный интерфейс. Оконный интерфейс (WIMP-интерфейс). Речевой интерфейс (SILK-интерфейс).

2. Принципы построения операционных систем

2.1. Основные концепции


Процесс. Диаграмма состояний процесса. Временные характеристики. Клас­сификация процессов.

Ресурс. Классификация ресурсов. Дисциплины распределения ресурсов: одноочередные (FIFO, LIFO, RR) и многоочередные (бесприоритетные и приоритетные).

Концепция виртуализации. Виртуализация ресурсов, примеры. Понятие виртуальной машины. Менеджер виртуальных машин.

Концепция прерывания. Основные виды прерываний. Обработка прерываний. Векторы прерываний.

Задачи. Разновидности задач: процессы и потоки (нити). Основные свойства задач: приоритет, контекст, статус, реентерабильность. Дескриптор задачи. Многозадачность. Понятие событийного вида обработки. Обработчики событий. Кооперативная (невытесняющая) и вытесняющая многоза­дачность.

2.2. Планирование задач


Очередь готовых задач. Приоритеты задач: статические и динамические. Основные алгоритмы планирования задач: алгоритмы, основанные на квантовании (разделения времени), алгоритмы, основанные на приоритетах (невытесняющая и вытесняющая многозадачность), комбинированные алгоритмы.


Взаимосвязанные задачи. Способы их коммуникации: сообщения, почтовые ящики.


Конкурирующие задачи. Проблемы синхронизации: тупики, инверсия приоритетов, гонки. Понятие критической секции. Способы синхронизации: семафоры, исключающие семафоры (мутексы), мониторы.


2.3. Управление памятью


Функции ОС по управлению памятью. Типы адресов: виртуальные и физические.


Методы распределения памяти без использования дискового пространства. Мультипрограммирование с фиксированными разделами. Мультипрограммирование с переменными разделами. Фрагментация памяти. Перемещаемые разделы.


Методы распределения памяти с использованием дискового пространства. Понятие виртуальной памяти. Страничное распределение. Сегментное распределение. Странично-сегментное распределение. Механизмы реализации виртуальной памяти. Свопинг. Стратегии управления виртуальной памятью.


Иерархия запоминающих устройств. Принцип кэширования данных. Кэш-память.


Многопроцессорный режим работы. Совместное использование памяти. Защита памяти.


2.4. Файловая система


Имена файлов. Типы файлов: обычные файлы, специальные файлы, каталоги. Логическая организация файла. Физическая организация и адрес файла. Дескриптор файла. Управление доступом к файлам и каталогам. Защита от несанкционированного доступа.


Многоуровневая модель файловой системы. Отображение файлов в адресное пространство выполняемого процесса. Архитектура современной файловой системы.

3. Коммерческие операционные системы и оболочки

3.1. Однозадачные однопользовательские операционные системы
(MS-DOS 6, PC DOS 7, Novell DOS 7)


Функциональные возможности. Модули ОС и размещение их в памяти и на дисках. Загрузка ОС и организация вы­полнения команд.


BIOS, основные функции. Модуль расширения BIOS, основные функ­ции. Файл CON­FIG.SYS. Модуль обработки прерываний, назначение. Пре­рывания верхнего уровня ДОС. Вызовы функций ДОС через механизм пре­рываний. Виды обращений к ДОС.


Файловая система. Файлы и каталоги. Основные команды для вы­полнения операций над файлами и каталогами. Командные файлы. Файл AUTOEXEC.BAT.


3.2. Многозадачные многопользовательские операционные системы (Windows 95, Windows NT 4.0, Windows 98, Windows 2000, Linux)


Основные функции многозадачных  многопользовательских опе­рационных систем.


Операционные системы семейства Win32 (Windows 95, Windows NT 4.0, Windows 98, Windows 2000). Аппаратные требования. Архитектура. Состав. Реализация многозадачно­сти. Виртуальные машины среды Windows. Управ­ление памятью. Файловые системы FAT, FAT32, NTFS. Управление программами. Планирование приоритетов. Интерфейс программирования прикладных про­грамм Win32.


Основные особенности и характеристики ОС семейства Linux.

3.3. Операционные оболочки и сервисные программы


Назначение и функции операционных оболочек.


Norton Commander. Возможности Norton Commander 5.0.


Windows Commander. Возможности  Windows Commander 4.


Пакет сервисных программ Norton Utilities: назначение, основные возможности.

Заключение

Тенденции развития операционных систем.

5. Лабораторный практикум

6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература


а) основная литература:
1.Соловьев Г.Н., Никитин В.Д. Операционные системы ЭВМ. - М.:  Высшая школа, 1989. - 255 с.
2.Дейтел Г. Введение в операционные системы: В 2-х т. - М.: Мир, 1987. - Т.1 - 359 с., Т.2 - 398 с.
3.Финогенов К.Г. MS-DOS 6.2. - М.: "ABF", 1994. - 320 с.
4.Персон Р. Windows 95 в подлиннике. - СПб: BHV - Санкт- Петербург, 1996. - 736 с.
5.Симонович С. Windows 98: Учебный курс. - СПб.: Питер, 1999.- 512 с.
6.Зубанов Ф.В. Microsoft Windows 2000. Планирование, развертывание, установка. - М.: Издательско-торговый дом “Русская редакция”, 2000. – 600 с.
7.Скловская С. Red Hat Linux 6. Учебник. – Киев: ДиаСофт, 2000. – 416 с.


б) дополнительная литература:
1.Краковяк С. Основы организации и функционирования ОС ЭВМ. - М.: Мир, 1988. - 480 с.
2.Бек Л. Введение в системное программирование. - М.: Мир, 1988. - 448 с.
3.Богумирский Б.С. MS-DOS 6. Новые возможности для пользова­теля. -  СПб: "Питер", 1994.
4.Ботт Э. Windows 95: Руководство пользователя. - М.: БИНОМ, 1996. - 416 с.
5.Колесников А. Windows 98 для пользователя. - Киев: BHV-Киев, 1999. - 384 с.
6.Архитектура Microsoft Windows для разработчиков. Учебный курс, Microsoft Corp. - М.: Издательско-торговый дом “Русская редакция”, 1999. – 496 с.
7.Компьютер-Пресс, 1998 – 2000 гг.
8.Мир ПК, 1998 – 2000 гг.
9.COMPUTERWORLD, 1998 – 2000 гг.
10. PCWEEK/RE, 1998 – 2000 гг.

6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины.


Самоучитель Windows 98 (Jewel), Compact Book/ Новый Диск, 1999.

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Компьютерный класс, оборудованный IBM – PC совместимыми или любыми другими персональными компьютерами.

8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины

Дисциплина рассматривается как введение в операционные систе­мы в виду небольшого количества часов, отводимого на ее изучение. Рекомендуется изучать эту дисциплину по возможности как можно раньше (сразу после изучения дисциплины "Программирование на языке высокого уровня"), чтобы  студенты могли использовать полученные знания в других дисциплинах, связанных с применением ЭВМ.

При изучении теоретического материала следует основное внима­ние уделить принципам построения операционных систем (раздел 2).

В практической подготовке во время проведения лабораторных работ основное внимание следует уделить овладению студентами навыками работы в раз­личных операционных средах. Выбор конкретных операционных сред и оболочек при выполнении лабораторного практикума определяется воз­можностями вуза.

Следует заметить, что литература в виде учебников и учебных пособий, освещающая принципы построения современных операционных систем, в настоящее время отсутствует. Многочисленные книги по современным операционным системам могут служить лишь практическими пособиями по овладению навыками работы в той или иной среде. Поэтому, при изучении дисциплины следует использовать компьютерные периодические издания, такие, например, как "Компьютер-Пресс", "Мир ПК", "PCWEEK/RE", "COMPUTERWORLD" и другие.

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальности 071900 – Информационные системы и технологии.

Программу составили:

• Шахов Э.К., профессор Пензенского государственного университета,
• Убиенных Г.Ф., доцент Пензенского государственного университета

Назад               К Содержанию               Вперёд

[33] Описанные коды специальностей по ОКСО соответствуют  230200 и 230201.

 © НОК CLAIM. Замечания, вопросы и сведения об ошибках просим сообщать в форуме или присылать администратору сайта.