Программа дисциплины операционные системы

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«ФИНАНСОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПРИ ПРАВИТЕЛЬСТВЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ»
(ФИНАНСОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Кафедра
«Информатика и программирование»
С.В. Назаров
ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Рабочая программа дисциплины
Для студентов, обучающихся по направлению
010400.62 «Прикладная математика и информатика»
Москва 2010
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ФИНАНСОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПРИ ПРАВИТЕЛЬСТВЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ»
(ФИНАНСОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Кафедра
«Информатика и программирование»
УТВЕРЖДАЮ
Ректор
_________М.А. Эскиндаров
«______»__________ 2010г.
С.В. Назаров
ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Рабочая программа дисциплины
Для студентов,
обучающихся по направлению
010400.62 «Прикладная математика и информатика»
Рекомендовано Ученым советом факультета
математических методов и анализа рисков
(протокол № _____ от ___ мая 2010 г.)
Одобрено кафедрой
«Информационные технологии»
(протокол № 6 от 26 апреля 2010 г.)
Москва 2010
УДК
ББК
Рецензент:
Н
__
А.В. Золотарюк– к. т. н., проф. кафедры «Информационные технологии»
Назаров С.В. «Операционные системы». Рабочая учебная программа для студентов, обучающихся по направлению 010400.62
«Прикладная математика и информатика» – М.: Финакадемия, кафедра «Информатика и программирование», 2010 – 55 с.
Дисциплина «Операционные системы» служит формированию у
студентов основ теоретических знаний и практических навыков по
созданию (настройке) вычислительной среды для реализации бизнес-процессов в корпоративных сетях (интрасетях) предприятий.
Рабочая учебная программа содержит требования к уровню
освоения содержания дисциплины, объем дисциплины и виды учебной работы, программу дисциплины и тематику семинарских занятий, вопросы к экзамену.
Дисциплина «Операционные системы» является базовой дисциплиной профессионального цикла дисциплин ФГОС ВПО подготовки бакалавра по направлению 010400.62 «Прикладная математика и
информатика».
УДК
ББК
Учебное издание
Назаров Станислав Викторович
Операционные системы
Рабочая программа дисциплины
Компьютерный набор, верст-
С.В. Назаров
ка
Формат 60x90/16. Гарнитура Times New Roman
Усл. п.л. 3,5. Изд. № ____. Тираж - 26 экз.
Заказ № ______
Отпечатано в Финансовом университете
© Назаров Станислав Викторович,
2010
© Финансовый университет, 2010
СОДЕРЖАНИЕ
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ .............................................................. 4
МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ........................................... 4
ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ .......... 5
ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ ........................ 7
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ .................................................................. 8
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ И СЕМИНАРЫ .......................................... 16
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА ................................................................... 23
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И СИСТЕМА ОЦЕНИВАНИЯ ................ 26
ИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ПРОЦЕССЕ
ПРЕПОДАВАНИЯ ........................................................................................... 51
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ
ДИСЦИПЛИНЫ .............................................................................................. 53
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ .............................................................. 54
3
Цели и задачи дисциплины
Цель дисциплины:
 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 другого назначения, а также практических
навыков по созданию (настройке) вычислительной среды для реализации
бизнес-процессов в корпоративных сетях (интрасетях) предприятий.
Задачи дисциплины:
 формирование и развитие компетенций, знаний, практических
навыков и умений, обеспечивающих разработку и эксплуатацию программного обеспечения компьютерных сетей, автоматизированных систем,
вычислительных комплексов, сервисов, операционных систем, изучение
языков программирования, алгоритмов, библиотек и пакетов программ,
продуктов системного программного обеспечения.
Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Операционные системы» входит в базовую часть Профессионального цикла дисциплин ФГОС ВПО по направлению 010400.62
«Прикладная математика и информатика» и изучается на втором курсе
(четвёртый семестр) и третьем курсе (пятый семестр). Освоение дисциплины базируется на знаниях вузовских программ дискретной математики,
основ информатики, архитектуры компьютера, языков и методов программирования.
Изучение дисциплины предполагает знание студентами основ информатики и программирования, вычислительных систем и сетей телекоммуникаций и практическое умение работы на персональном компьюте4
ре (ПК). Необходимо знание структуры ПК и его составляющих, практическая
работа
в
операционных
системах
Windows
95/98/Me/2000/XP/2003/Vista/7, офисных пакетах MS Office (в том числе
достаточно глубокое знание Excel), а также умение разрабатывать
Windows-приложения на одном из алгоритмических языков (Visual Basic,
С++, С#).
Компетенции, знания, навыки и умения, полученные в ходе изучения
дисциплины, должны всесторонне использоваться и развиваться студентами:
 на всех этапах обучения в вузе при изучении различных дисциплин информационного цикла, проведении научных исследований, выполнении контрольных домашних заданий, подготовке курсовых и дипломных работ;
 в ходе дальнейшего обучения в магистратуре и аспирантуре;
 в процессе последующей профессиональной деятельности при использовании языков программирования, алгоритмов, библиотек и пакетов
программ, продуктов системного и прикладного программного обеспечения для решения задач математического и информационного обеспечения
экономической деятельности.
Требования к результатам освоения дисциплины
В совокупности с другими дисциплинами базовой части Профессионального цикла ФГОС ВПО дисциплина «Операционные системы» обеспечивает необходимую базу для формирования общекультурных и профессиональных компетенций бакалавра прикладной математики и информатики:
 демонстрация общенаучных базовых знаний естественных наук,
математики и информатики, понимание основных фактов, концепций,
5
принципов теорий, связанных с прикладной математикой и информатикой
(ОК-10);
 владение навыками работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-11);
 способность использовать в научной и познавательной деятельности, а также в социальной сфере профессиональные навыки работы с информационными и компьютерными технологиями (ОК-14);
 умение приобретать новые научные и профессиональные знания,
используя современные образовательные и информационные технологии
(ОК-16);
 способность собирать, обрабатывать и интерпретировать данные
современных научных исследований, необходимые для формирования выводов по соответствующим научным, профессиональным, социальным и
этическим проблемам (ПК-1);
 способность понимать и применять в исследовательской и прикладной деятельности современный математический аппарат (ПК-2);
 способность применять в профессиональной деятельности современные языки программирования и языки баз данных, операционные системы, электронные библиотеки и пакеты программ, сетевые технологии
(ПК-3);
 понимание сущности и значения информации в развитии современного общества; владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации (ПК-9);
 способность решать задачи производственной и технологической
деятельности на профессиональном уровне, включая: разработку алгоритмических и программных решений в области системного и прикладного
программирования (ПК-10).
6
В результате освоения содержания дисциплины «Операционные системы» 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, вводомвыводом 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.
Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц.
Виды промежуточной аттестации – зачёт (4-й семестр) и экзамен (5-й
семестр.
7
Таблица 1
Семестры
Вид учебной работы
Часы
(триместры, модули)
4
5
Общая трудоёмкость дисциплины
216
108
108
Аудиторные занятия
102
51
51
Лекции (Л)
34
17
17
Практические занятия (ПЗ)
68
34
34
114
57
57
В семестре
114
57
39
В сессию
72
Самостоятельная работа
18
Содержание дисциплины
Часть 1 – Содержание дисциплины
Тема 1. Введение. Основные определения и понятия. Назначение,
функции и архитектура операционных систем
Определение операционной системы (ОС). Место ОС в программном
обеспечении компьютеров, компьютерных систем и сетей. Поколения операционных систем. Назначение, состав и функции ОС. Понятие компьютерных ресурсов. Концепция многоуровневого виртуального компьютера.
Операционные оболочки и среды. Архитектуры операционных систем.
Классификация ОС. Интерфейсы операционных систем. Эволюция
ОС. Эффективность ОС. Однопрограммные, многопрограммные, много8
пользовательские и многопроцессорные операционные системы. Примеры
ОС: MS DOS, Windows 3.x, Windows 9.x/Me/2000/XP/2003/Vista/7, UNIX,
Linux, OS/2, Macintosh, MVS, MV.
Прикладные операционные среды. Совместимость операционных систем. Виды совместимости. Языковая и двоичная совместимость. Эмуляция. Виртуальные машины и операционные среды.
Загрузка операционных систем (на примере Windows XP/2000/2003).
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
XP/2000/2003). 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. Управление, планирование
и синхронизация
Концепция процессов и потоков. Задания, процессы, потоки, волокна. Мультипрограммирование. Формы многопрограммной работы. Пакетная обработка, разделение времени, диалоговый режим. Системы реального времени. Роль процессов, потоков и волокон в мультипрограммировании.
9
Управление процессами и потоками. Создание и завершение процессов. Иерархия процессов. Операции над процессами. Состояния процесса:
выполнение, приостановка, возобновление. Блок управления процессами.
Модели процессов и потоков. Планирование процессов и потоков. Реализация потоков в пространстве пользователя. Реализация потоков в ядре.
Смешанная реализация. Активация планировщика. Возможности создания
многопоточных программ. Концепция волокон.
Взаимодействие и синхронизация процессов и потоков. 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.
Аппаратно-программные средства поддержки мультипрограммирования.
Тема 3. Управление памятью. Методы, алгоритмы и средства
Иерархическая организация памяти. Функции ОС по управлению
памятью. Задачи распределения памяти. Алгоритмы распределения памяти. Классификация методов распределения памяти. Распределение памяти
фиксированными разделами. Распределение памяти динамическими разделами. Распределение памяти перемещаемыми разделами. Достоинства и
недостатки методов.
Виртуальная
память.
Страничная,
сегментная
и
сегментно-
страничная организация памяти. Достоинства и недостатки организации
10
виртуальной памяти. Методы оптимизации функционирования виртуальной памяти. Аппаратная поддержка трансляции виртуальных адресов.
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
XP/2000/2003). Защита памяти.
Аппаратная поддержка механизма виртуальной памяти на примере
процессора Pentium. Преобразование виртуальных адресов в физические.
Защита данных при сегментной организации 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. Таймеры и их программное обеспечение. Организация параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора. Согласование скоростей обмена и кэширование данных. Разделение устройств и данных
между процессами. Обеспечение логического интерфейса между устройствами и остальной частью системы. Поддержка широкого спектра драйверов. Динамическая выгрузка и загрузка драйверов. Поддержка нескольких файловых систем. Поддержка синхронных и асинхронных операций
ввода-вывода.
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. При11
меры 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. Дисковые квоты. Управление базовыми и динамическими дисками. Распределенная файловая система.
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. Сетевые протоколы. Модель OSI. 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).
Структуры 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. Управление распределенными процессами.
Сетевые службы. Служба каталогов сетевых серверных ОС. Понятие
службы каталогов. Архитектура Active Directory. Контроллеры домена.
Управление объектами Active Directory.
12
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. Сетевые файловые системы.
Тема 6. Безопасность и надежность. Диагностика и восстановление ОС
после отказов
Понятие безопасности. Требования по безопасности. Угрозы безопасности. Классификация.
Атаки изнутри системы. Злоумышленники.
Взломщики. Методы вторжения. Случайная потеря данных. Атаки на систему снаружи. Внешняя и операционная безопасность. Предотвращение
проблем во внешней среде. Аутентификация пользователей, права доступа,
пароли.
Системный подход к обеспечению безопасности. Безопасность как
бизнес-процесс. Политика безопасности. Выявление вторжений. Базовые
технологии безопасности. Шифрование. Аутентификация, пароли, авторизация, аудит. Технология защищенного канала. Технологии аутентификации. Сетевая аутентификация на основе многоразового пароля. Аутентификация с использованием одноразового пароля. Аутентификация информации. Система Kerberos.
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 XP/ 2000. Сообщения Windows 2000 и стратегия отладки.
Тема 7. Сетевые операционные системы
13
Определение сетевой операционной системы. Виды сетевых ОС. Сети отделов. Сети кампусов. Сети предприятия (корпоративные сети). Требования, предъявляемые к корпоративным сетевым операционным системам. Масштабируемость. Совместимость с другими продуктами. Поддержка многообразных ОС конечных пользователей. Поддержка нескольких стеков протоколов. Поддержка многосерверной сети и эффективная
интеграция с другими операционными системами. Наличие централизованной масштабируемой справочной службы. Развитая система сервисов.
Поддержка сетевого оборудования различных стандартов (Ethernet, Token
Ring, ARCnet, FDDI), поддержка стандартов управления сетью.
Серверные сетевые операционные системы ведущих производителей: Microsoft Windows 2000/2003, Novell NetWare, UNIX, Linux и др..
Тенденции на рынке ОС. Прогноз развития рынка операционных систем.
Семь главных тенденций в развитии рынка ОС. Популярность и предпочтения пользователей ОС. Безопасность ОС. Стоимости владения Linux и
Windows. Факторы, способствующие продвижению Linux.
Операционные системы типа UNIX. История создания. Основные
свойства. Хронология создания UNIX-образных ОС. Генеалогическое дерево UNIX. Общая характеристика ОС UNIX.
Операционная система
Linux. История создания. Построение и философия системы Linux. Linux,
GNU/Linux, Debian GNU/Linux. Распространенные Linux-системы. Российские версии Linux.
Часть 2 – Междисциплинарные связи разделов и (или) тем дисциплины
с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№
п/п
Наименование обеспечивае-
Таблица 2
№№ разделов (тем) данной дисциплины,
мых (последующих) дисци-
необходимых для изучения обеспечивае-
плин
мых (последующих) дисциплин
14
1.
Компьютерные сети
2.
Базы данных
3.
Имитационное моделирование
4.
Другие дисциплины Профессионального цикла
5.
1
2
3
4
5
6
7
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
Дисциплины по выбору студентов для профиля «Математическое и информационное
обеспечение экономической
деятельности»
6.
Учебная и производственная
практика
7.
Итоговая государственная аттестация
Часть 3 – Разделы и (или) темы дисциплины и виды занятий
(учебно-тематический план)
Таблица 3
Трудоёмкость в часах
Внеаудиторная (са№
п/п
Наименование раз-
Все
дела и темы дисци-
го
плины
часов
Аудиторная работа
мостоятельная)
работа
Семинары
Общая
Лекции
и/или практические
Общая
занятия
1
Введение. Основные
38
18
6
12
20
15
определения и понятия. Назначение,
функции и архитектура операционных
систем.
2
Процессы и потоки.
40
22
6
16
20
30
12
4
8
16
32
16
4
12
16
26
12
6
6
14
26
12
4
8
14
24
10
4
6
14
216
102
34
68
114
Управление, планирование и синхронизация.
3
Управление
памя-
тью. Методы, алгоритмы и средства.
4
Подсистема
вывода.
ввода-
Файловые
системы.
5
Распределенные
операционные
си-
стемы и среды.
6
Безопасность
и
надежность, диагностика и восстановление ОС после отказов.
7
Сетевые операционные системы
Итого
Практические занятия и семинары
Таблица 4
16
№
№ раз-
п/п
дела
ТрудоТематика практических занятий (семинаров)
(темы)
емкость
в часах
дисци-
Технологии проведения
плины
4-й семестр
1.
Тема 1. Введение. Основные определения и понятия. Назначение, функции и архитектура операционных систем.
1.
ПЗ № 1. Интерфейс командной строки Windows. 2 часа
Структура команд. Справочная система. Команды управления системой.
2.
ПЗ № 2. Интерфейс командной строки Windows. 2 часа
Команды управления файловой системой. Выдача заданий на разработку реферата.
3.
ПЗ № 3. Интерфейс командной строки Windows. 2 часа
Конвейеризация команд Windows. Исследование
программы Find.
4.
ПЗ № 4. Интерфейс командной строки Windows.
Основы разработки командных файлов. Выдача
задания на домашнюю лабораторную работу №1
на тему: «Исследование содержимого дисковой 2 часа
памяти с помощью командных файлов».
5.
ПЗ № 5. Контрольная работа на тему «Интерфейс командной строки Windows». Выполняется
в классе по индивидуальным заданиям.
6.
ПЗ № 6. Программа Debug. Основные возмож- 2 часа
ности программы. Получение информации о со-
17
держимом оперативной памяти, работе часов реального времени и др. Выявление связей между
ассемблерным кодом программы, ее машинным
кодом и содержимым основных регистров при
выполнении команд программы.
2.
Тема 2. Процессы и потоки. Управление, планирование и синхронизация.
7.
ПЗ № 7. Мультипрограммирование, задания,
2 часа
процессы, потоки.
Модель мультипрограммного вычислительного
процесса. Обобщенная информация о компонентах вычислительного процесса. Просмотр и анализ информации о заданиях, процессах и потоках. Диспетчер задач. Программные средства ОС
для исследования вычислительного процесса.
8.
ПЗ № 8. Детальное исследование мультипро- 2 часа
граммного вычислительного процесса.
Понятие консоли управления. Оснастки администратора. Оснастка производительность. Запись
и представление результатов анализа вычислительного процесса.
9.
ПЗ № 9. Анализ вычислительного процесса.
2 часа
Создание журналов трассировки и оповещений.
Обработка журналов с использованием электронных таблиц. Анализ результатов исследования. Выдача задания на домашнюю лабораторную работу № 2 на тему: «Исследование программы Ntimer и Joblab».
18
ПЗ № 10. Проблемы мультипрограммных вы- 2 часа
10.
числительных процессов.
Внутренне устройство, контекст и стек потока
Модель мультипрограммного вычислительного
процесса. Критические секции. Блокировки.
Мониторы. Семафоры. Тупиковые ситуации.
ПЗ № 11. Планирование вычислительного про- 2 часа
11.
цесса. Алгоритмы планирования. Приоритеты и
их виды (абсолютные, относительные, динамические). Решение задач по теме 2.
12-
ПЗ № 12-13. Многопоточные вычислительные 4 часа
13.
процессы. Создание многопоточных программ.
Квантование, приоритеты, критические секции,
состояния потоков, взаимоблокировки. Обнаружение взаимоблокировок. Неразделяемые ресурсы. Разделяемые ресурсы. Синхронизация потоков.
ПЗ № 14. Контрольная работа № 2 на тему: 2 часа
14.
«Исследование мультипрограммного вычислительного процесса». Выполняется в классе по
индивидуальным заданиям.
3.
Тема 3. Управление памятью. Методы, алгоритмы и средства.
15-
ПЗ № 15-16. Управление памятью. Общая ин-
16.
формация об использовании памяти. Архитекту-
4 часа
ра памяти в Windows. Мониторинг использования пулов оперативной памяти. Исследование
виртуальной памяти. Использование виртуаль-
19
ной памяти. Проецируемые в память файлы.
Файл подкачки. Изменение размера файла подкачки.
17.
2 часа
ПЗ № 17. Зачет.
5-й семестр
18.
ПЗ № 18. Управление памятью.
Исследование
алгоритмов
замены
2 часа
страниц.
Трансляция виртуальных адресов. Страничная и
сегментная организация памяти. Исследование
алгоритмов замены страниц. Оптимизация виртуальной памяти.
19.
ПЗ № 19. Управление памятью. Решение задач
2 часа
на управление памятью (преобразование виртуальных адресов, дефрагментация, определение
размеров страничных таблиц и др.).
Тема 4. Подсистема ввода-вывода. Файловые
системы.
20.
ПЗ № 20. Управление устройствами.
2 часа
Типы устройств. Драйверы устройств. Диспетчер устройств. Системные ресурсы, используемые устройствами ввода-вывода. Прерывания и
каналы DMA. Система прерываний. Буферизация.
21.
1. ПЗ № 21. Диски и файловая система.
2 часа
2. Дефрагментация жестких дисков и загрузочных
файлов. Дефрагментация загрузочных файлов
3. Дисковые квоты. Исследование алгоритмов
дискового планирования. Выдача задания на до-
20
машнюю лабораторную работу № 3 на тему:
«Дефрагментация загрузочных файлов».
4. ПЗ № 22. Возможности файловой системы NTFS 2 часа
22.
5.0 по безопасности и надежности хранения
данных на дисковых накопителях.
5. Назначение разрешений для файлов. Назначение
разрешений для папок. Передача права владения
6. Точки соединения NTFS. Альтернативные
структуры в NTFS. Шифрующая файловая система EFS (Encrypting File System).
7. ПЗ № 23. Диагностика и мониторинг устройств
23.
2 часа
компьютера.
Утилита AIDA32. Утилита SiSoftware Sandra.
УтилитаChekit. Утилита CPU-Z. Тесты
устройств и производительности. Выдача индивидуального домашнего задания.
24.
2 часа
ПЗ № 24. Решение задач на управление устройствами.
25.
2 часа
ПЗ № 25. Контрольная работа № 3 на тему:
«Подсистема ввода-вывода. Файловые системы.». Выполняется в классе по индивидуальным
заданиям.
5.
Тема 5. Распределенные операционные системы и среды.
26.
2 часа
ПЗ № 26. Диагностика IP-протокола.
Диагностика сети. Утилита Ipconfig. Утилита
Ping. Утилита Tracert. Утилита Nslookup.
27.
ПЗ № 27. Семинар на тему: стек сетевых прото- 2 часа
21
колов TCP/IP. Назначение, возможности, соотношение с семиуровневой системой протоколов
OSI международной организации стандартов
ISO.
ПЗ № 28. Сетевые утилиты. Состав, возможно- 2 часа
28.
сти, использование.
6.
Тема 6. Безопасность, диагностика и восстановление ОС после отказов.
ПЗ № 29. Средства защиты ОС.
29.
2 часа
Цифровая подпись драйверов. Защита системных файлов. Проверка системных файлов
(System File Checker). Верификация цифровой
подписи файлов (File Signature Verification).
Откат драйверов.
ПЗ № 30. Восстановление ОС.
30.
2 часа
Безопасный режим загрузки. Точки восстановления системы. Резервное копирование и восстановление. Аварийное восстановление системы. Консоль восстановления. Диск аварийного
восстановления. Загрузочная дискета.
ПЗ № 31. Обеспечение безопасности системы.
31.
Защита сетевых операционных систем. Работа в
сети. Брандмауэры. Сетевые службы. Отключение ненужных служб. Защита от спама
Защита от вредоносных программ и вирусов.
Защита конфиденциальной информации.
7.
32.
Тема 7. Сетевые операционные системы
ПЗ № 32. Контрольная работа № 4 на тему: «Се-
22
тевые протоколы». Выполняется в классе по индивидуальным заданиям.
8. ПЗ № 33. Системный реестр и системные служ-
33.
бы. Назначение и структура реестра. Средства
управления реестром. Резервное копирование и
восстановление реестра Windows XP. Очистка
реестра. Системные службы. Выдача задания на
домашнюю лабораторную работу № 4 на тему:
34.
«Работа с реестром».
ПЗ № 34. Повышение производительности систем. Редактирование реестра. Удаление недействительных записей из списка установленных
программ. Ускорение работы системы с памятью. Утилиты настройки системы. Системные
службы.
Самостоятельная работа
№
№ раздела
п/
(темы)
п
дисци-
ТрудоемФорма самостоятельной работы
часах
плины
1
1
кость в
Изучение рекомендованной литературы по 20 часов
теме Интерфейсы операционных систем. Поиск информации в сети Интернет по интерфейсам Unix-систем. Выполнение на ПК домашних заданий по теме Интерфейс командной строки ОС Windows. Разработка команд-
23
ных файлов по индивидуальным заданиям.
Домашняя лабораторная работа № 1 «Исследование содержимого дисковой памяти с помощью командных файлов»
2
2
Изучение рекомендованной литературы по 20 часов
теме Мультипрограммные вычислительные
процессы. Поиск информации в сети Интернет по вопросам организации вычислительного процесса в кластерных архитектурах. Решение задач на планирование мультипрограммных вычислительных процессов с различными дисциплинами (алгоритмами) планирования. Приоритетные и бесприоритетные
алгоритмы. Динамические приоритеты. Алгоритмы планирования с квантованием. Проведение экспериментов по определению загрузки центрального микропроцессора компьютера. Домашняя лабораторная работа № 2
«Исследование программы Ntimer и Joblab».
3
3
Изучение рекомендованной литературы по 16 часов
теме страничная и сегментная организация
виртуальной памяти. Поиск информации в
сети Интернет по алгоритмам преобразования
виртуальных адресов в физические в современных микропроцессорах и алгоритмам замещения страниц. Изучить понятия рабочее
множество процесса и уровень (степень)
мультипрограммирования. Ознакомиться с
24
алгоритмом распределением памяти в “куче”.
Решение задач по теме виртуальная память.
Проведение экспериментов по изменению
размера файла подкачки. Работа над рефератом.
4
4
Изучение рекомендованной литературы по 16 часов
теме технологии организации ввода-вывода
данных в современных компьютерах. Поиск
информации в сети Интернет по контроллерам прямого доступа к памяти и контроллерам прерывания. Поиск и загрузка свободно
распространяемых
утилит
управления
устройствами. Решение рекомендованных задач по управлению устройствами. Проведение экспериментов с файловой системой:
просмотр альтернативных потоков, работа с
шифрующей файловой системой. Решение
задач по определению размера адресной информации в различных файловых системах.
Домашняя лабораторная работа № 3 на тему:
«Дефрагментация загрузочных файлов».
5
5
Изучение рекомендованной литературы по 14 часов
теме сетевые протоколы и организация распределенного
вычислительного
процесса
(транспортная подсистема, удаленный вызов
процедур). Изучение сетевых утилит и проведение экспериментов по оценке эффективности сетевого обмена данными. Поиск в сети
25
Интернет эффективных брандмауэров.
6
6
Изучение рекомендованной литературы по 14 часов
теме безопасность и восстановление операционных систем. Анализ средств антивирусной защиты. Работа с консолью восстановления. Выполнение рекомендованных работ по
обеспечению конфиденциальности информации. Выполнение индивидуального домашнего задания.
7
7
Изучение рекомендованной литературы по 14 часов
теме сетевые операционные системы. Сетевые ОС Windows 2000/2003, Windows Server
2008 и Unix. Выполнение индивидуального
домашнего задания.
ИТОГО:
114
Контрольные вопросы и система оценивания
1. Тематика рефератов
2. Особенности построения серверных операционных систем.
3. Операционные системы для мейнфреймов фирмы IBM.
4. Структура и особенности построения IBM ОС Z/OS.
5. Структура и особенности построения IBM ОС i5/OS.
6. Структура и особенности построения IBM ОС AIX.
7. Архитектура платформы IBM Virtualization Engine.
8. Структура и особенности построения IBM OS/400.
9. Основные производители операционных систем.
10.Операционная система QNX.
11. Микроядро операционной системы Mach.
26
12. Микроядерные операционные системы.
13. Основные производители серверных операционных систем.
14. Основные производители клиентских операционных систем.
15. Кластерные операционные системы.
16. Обзор коммерческих Unix-операционных систем различных производителей.
17. Обзор коммерческих Linux-операционных систем различных производителей.
18. Обзор свободно распространяемых Unix-операционных систем различных производителей.
19. Обзор свободно распространяемых Linux-операционных систем.
20. Сравнение свойств Linux-операционных систем различных производителей.
21. Оптимизация операционной системы Windows XP.
22. Реестр операционной системы Windows XP.
23. Инсталляция операционной системы Windows XP.
24. Установка нескольких операционных систем на ПК.
25. Тенденции развития сетевых операционных систем.
26. Операционные системы реального времени.
27. Обзор
стандартов, регламентирующих разработку операционных
систем.
28. Операционные системы многопроцессорных компьютеров.
29. Виртуальные машины и их операционные системы.
30. Множественные прикладные среды.
31. Виртуальные приложения.
32. Средства виртуализации основных компаний-разработчиков ПО.
33. Объектно-ориентированные технологии в разработке операционных
систем.
34. Операционные системы Интернет-серверов.
27
35. Программные инструментальные средства анализа и оптимизации
операционных систем.
36. Настройка и оптимизация производительности операционных систем.
37. Особенности построения сетевых операционных систем.
38. Подготовка жесткого диска к установке операционной системы.
39. Сравнительная оценка стоимости владения Windows и Linux операционных систем.
40. Анализ надежности и безопасности Windows и Linux операционных
систем.
41. Прогноз развития операционных систем.
Требования к оформлению реферата
Объем реферата – 20 – 25 стр. печатного текста. Шрифт – не более 14
pt, TimesNewRoman, интервал – 1,5, поля: верхнее, нижнее, левое – 2 см,
правое 1,5 см.
На титульном листе указывается название работы, ФИО студента и
группа, ФИО преподавателя (научного руководителя), проверяющего и
оценивающего реферат, наименование кафедры и учебного заведения. Тема реферата может быть сформулирована самостоятельно, по согласованию с преподавателем.
Название работы оформляется следующим образом:
Реферат по дисциплине «Операционные
системы» на тему:
«……»
Текст реферата печатается на одной стороне страницы; сноски и
примечания печатаются на той же странице, к которой они относятся (через 1 интервал, более мелким шрифтом, чем текст). Основной текст должен сопровождаться иллюстративным материалом (рисунки, фотографии,
диаграммы, схемы, таблицы, программы). Если в основной части содер28
жатся цитаты или ссылки на высказывания, необходимо указать номер источника по списку, приведенному в конце реферата, и страницу в квадратных скобках в конце цитаты или ссылки.
Реферат – это краткое изложение в письменной форме содержания
прочитанных книг и документов; сообщение об итогах изучения научного
вопроса; доклад на определенную тему, освещающий ее вопросы на основе
литературных и других источников. Целью написания реферата является
углубление знаний по конкретной проблеме, получение навыков работы с
научной и научно-популярной литературой. Работа над рефератом требует,
как правило, не менее месяца.
В процессе работы над проблемой необходимо:
 вычленить проблему;
 самостоятельно изучить проблему на основе первоисточников;
 дать обзор использованной литературы;
 последовательно и доказательно изложить материал;
 правильно оформить ссылки на источники.
Обязательные структурные элементы реферата:
1. Введение, в котором описывается актуальность проблемы, определяются цели и задача реферата; объем введения – 1 - 2 страницы.
2. Содержание.
3. Текст реферата должен содержать:
 обоснование выбранной темы;
 сравнительный анализ литературы по проблеме;
 изложение собственной точки зрения на проблему;
 выводы и предложения;
 заключение.
4. Список использованных источников должен оформляться в соответствии с ГОСТом и может содержать не только названия книг, журна29
лов, газет, но и любые источники информации (например, сведения из сети
Интернет, информацию из теле- и радиопередач, а также частные сообщения каких-либо специалистов, высказанные в личных беседах их с автором
реферата).
Реферат излагается доступным научным (научно-популярным) языком в относительно сжатой форме с использованием облегченных синтаксических конструкций. Такие конструкции могут стать своеобразным планом реферативной статьи: “ В рассматриваемой статье ставится ряд вопросов …Автор подчеркивает, что … Более подробно рассмотрена проблема… Анализируются разные точки зрения … В заключение необходимо
отметить что …” и т.д.
При выставлении оценки за реферат учитываются следующие компоненты:
 содержательная часть (глубина проработки проблемы, структура
работы, объем проанализированных источников и т.п.);
 оформление (соответствие стандарту, эстетика оформления, наличие иллюстративного материала и т.п.);
 защита реферата (ориентация в тексте реферата, ответы на вопросы и т.п.).
Реферат сдается в отпечатанном виде и на электронном носителе.
2. Перечень контрольных вопросов к зачёту
1. Дайте определение операционной системы.
2. Что такое расширенная виртуальная машина?
3. С какими объектами взаимодействует операционная система?
4. Назовите основные функции операционной системы.
5. Что такое компьютерные ресурсы? Какие они бывают? Как они измеряются?
6. Дайте характеристику поколениям операционных систем.
30
7. Каким должен быть интерфейс операционной системы? Что значит
“интерфейс, дружественный по отношению к пользователю”?
8. Дайте характеристику мультипрограммированию.
9. Перечислите формы многопрограммной работы.
10. Какая основная причина появления мультипрограммирования?
11. Чем многопользовательская система отличается от однопользовательской?
12. Что такое аппаратный профиль?
13. Чем отличаются драйверы от сервисов?
14. Зачем проводится регистрация пользователя в системе?
15. В чем суть процесса инсталляции и конфигурирования операционной системы?
16. Какие ресурсы компьютера определяют возможность использования
той или иной операционной системы?
17. Назовите возможные варианты инсталляции современных операционных систем.
18. Дайте определение процессу и потоку.
19. Чем поток отличается от процесса?
20. Как можно представить модель процесса и потока?
21. Назовите возможные состояния процесса
22. Что такое блок управления процессами?
23. Опишите процесс обработки прерываний.
24. Дайте характеристику возможным уровням параллелизма выполнения программ.
25. Что такое состояние состязания процессов, взаимоисключения и
критические участки?
26. В чем суть возникновения взаимоблокировок процессов?
27. Дайте характеристику методам обнаружения и предотвращения тупиков.
31
28. Дайте определение файлу и каталогу. В чем их главное отличие?
29. Что такое файловая система? Назовите типы файловых систем
Windows.
30. В чем особенность шифрующей файловой системы?
31.Что значит термин «разрешения для файлов и папок»?
32. Дайте определение иерархической памяти.
33. Назовите задачи распределения памяти.
34. Дайте определение виртуальной памяти. Перечислите варианты организации такой памяти.
35. Что такое подкачка страниц?
36. Какие алгоритмы замены страниц вы знаете?
37. Охарактеризуйте проблему защиты памяти.
38. Назовите варианты организации RAID-массивов.
39. Нужно ли бороться с фрагментацией памяти? Какие методы для этого существуют?
40. Дайте характеристику распределенной файловой системы Windows
2000. Каковы ее достоинства? В каких случаях ее применяют?
41. Что такое прямой доступ к памяти?
42. Как организуется управляемый прерываниями ввод-вывод?
3. Перечень контрольных вопросов к экзамену
1. Системы на мэйнфреймах и персональных компьютерах. Недостатки сосредоточенных и изолированных систем. Понятие компьютерной сети. Преимущества объединения.
2. Терминология компьютерных сетей. Физическая и логическая топология, область действия, серверы и их типы, рабочие станции, хосты, узлы, коммуникационная аппаратура.
32
3. Сетевые и распределенные операционные системы. Основные определения. Обобщенная структура сетевой ОС. Сетевые службы и сетевые сервисы. Сетевые файловые системы.
4. Одноранговые и серверные операционные системы. Особенности
построения и области применения. Виды сетевых ОС.
5. Концепция распределенной обработки в сетевых ОС. Модели распределенных приложений. Двухзвенные и трехзвенные схемы.
6. Передача сообщений в распределенных системах. Синхронизация.
Блокирующие примитивы.
7. Вызов удаленных процедур. Особенности реализации по сравнению
с вызовом локальных процедур. Схема реализации RPC.
8. Понятие безопасности компьютерных систем. Требования безопасности. Сетевая безопасность. Угрозы безопасности и их классификация.
9. Безопасность компьютерных систем. Атаки изнутри системы. Злоумышленники, взломщики и их категории. Методы вторжения.
10. Безопасность компьютерных систем. Атаки на систему снаружи.
Зловредное программное обеспечение и его классификация.
11. Системный подход к обеспечению безопасности компьютерных систем. Безопасность как бизнес-процесс. Политика безопасности. Базовые принципы безопасности.
12. Выявление вторжений. Методы обнаружения вторжений. Аудит и
его возможности. Аудит в Windows 2000.
13. Базовые технологии безопасности. Шифрование. Криптосистемы и
их виды. Алгоритмы и ключи шифрования.
14. Модель симметричного шифрования. Алгоритм и схема шифрования DES.
15. Модель и схема несимметричного шифрования. Пример несимметричного шифрования.
33
16. Односторонние функции шифрования и их использования в системах обеспечения безопасности.
17. Аутентификация, пароли, авторизация, аудит. Основные понятия.
Политика паролей в Windows 2000.
18.. Авторизация доступа и ее цели. Схемы авторизации. Авторизация
доступа в Windows 2000.
19. Защита системных файлов Windows. Подписывание драйверов. Верификация цифровой подписи файлов.
20. Технология защищенного канала. Варианты схем создания защищенного канала. Сравнительная характеристика схем.
21. Технология аутентификации. Сетевая аутентификация на основе
многоразового пароля.
22. Технология аутентификации. Сетевая аутентификация на основе одноразового пароля.
23. Аутентификация
информации.
Цифровая
подпись.
Система
Kerberos.
24. Защита и восстановление ОС Windows 2000. Архивация. Установочные дискеты. Безопасный режим загрузки.
25. Защита и восстановление ОС Windows 2000. Консоль восстановления, диск аварийного восстановления. Резервное копирование и восстановление.
26. Требования, предъявляемые к корпоративным сетевым операционным системам. Серверные ОС ведущих производителей.
27. Общая характеристика системы UNIX. Интерфейсы системы и их
характеристика.
28. Структура ядра системы UNIX. Состав и характеристика компонентов ядра.
29. Оболочка системы UNIX. Работа в оболочке. Командная строка. Основные команды работы с файлами, каналы, сценарии.
34
30. Процессы в системе UNIX. Создание дочерних процессов. Примеры.
31. Операционная система Windows 2000. Структура системы. Основные компоненты и их характеристика.
32. Операционная система Windows 2000. Уровень аппаратных абстракций. Функции уровня. Уровень ядра.
33. Основные свойства файловой системы NTFS. Структура тома NTFS.
Отрезки как единица дискового пространства и их адресация.
4. Темы домашних заданий
Отчет о выполненной домашней работе представляется в форме презентации и должен содержать материалы о сути решаемой задачи, в том
числе краткую постановку задачи, подход к ее решению, конкретное место использования результатов решения задачи в структурной организации
операционной системы, компьютера, его блока или устройства. В презентации (не менее 15 – 20 слайдов) должны быть отражены следующие материалы выполненного задания:
 постановка задачи и ее формализация;
 известные подходы (алгоритмы) решения задачи с пояснениями;
 предложенный (разработанный) или выбранный автором работы
алгоритм (подход, метод) решения задачи;
 программа с комментариями на отдельно носителе (CD, дискета);
 результаты эксперимента, представленные графиками и таблицами.
Студент может изменить условие задания по согласованию с преподавателем (в основном в сторону обобщения задачи и расширения
диапазона исходных данных).
Вариант 1
Модель
преобразования
виртуального
адреса
в физический адрес
35
1. Исходные данные:
o организация виртуальной памяти – страничная,
o разрядность виртуального адреса – 32 бита,
o размер физической страницы – 2 Кбайт,
o максимальное число работающих процессов не более восьми,
o количество физических страниц в таблице страниц процесса не
более четырех,
o объем оперативной памяти – 32 физических страницы,
o заполнение таблицы страниц – с использованием датчика случайных чисел,
o виртуальный адрес вводится с клавиатуры.
2. Результаты работы модели, отображаемые на дисплее должны
включать:
 виртуальный адрес,
 номер процесса,
 содержимое таблицы страниц данного процесса,
 физический адрес.
3. Литература: Л2 с. 151 – 168, Л3 с. 175 – 183, Л7 с. 397 – 408, Л8
с. 232 – 240.
Вариант 2
Модель
преобразования
виртуального
адреса
в физический адрес
1. Исходные данные:
o организация виртуальной памяти – двухуровневая страничная,
o разрядность виртуального адреса – 28 бит,
o размер физической страницы – 4 Кбайт,
o количество физических страниц в таблице страниц второго
уровня – 256,
36
o объем оперативной памяти – 64 физических страницы,
o заполнение таблицы страниц – с использованием датчика случайных чисел,
o виртуальный адрес вводится с клавиатуры.
2. Результаты работы модели должны включать:
 виртуальный адрес,
 физический адрес,
 содержимое таблиц страниц первого и второго уровней.
3. Литература: Л2 с. 151 – 168, Л3 с. 175 – 183, Л7 с. 397 – 408, Л8
с. 232 – 240.
Вариант 3
Модель
преобразования
виртуального
адреса
в физический адрес.
1. Исходные данные:
o организация виртуальной памяти – страничная с TLB (буфером
быстрой переадресации),
o емкость TLB – 16 записей
o разрядность виртуального адреса – 32,
o размер физической страницы – 4 Кбайт,
o объем оперативной памяти – 256 физических страниц,
o количество физических страниц в таблице страниц процесса не
более 32,
o заполнение таблицы страниц и TLB – датчиком случайных чисел,
o виртуальный адрес вводится с клавиатуры.
2. Результаты работы модели должны включать:
 виртуальный адрес,
 физический адрес,
37
 содержимое таблицы страниц и TLB.
3. Литература: Л2 с. 151 – 168, Л3 с. 175 – 183, Л7 с. 397 – 408, Л8
с. 232 – 240.
Вариант 4
Модель
преобразования
виртуального
адреса
в физический адрес.
1. Исходные данные:
o организация виртуальной памяти – сегментная,
o число сегментов процесса – четыре,
o разрядность виртуального адреса – 32,
o объем оперативной памяти – 1 Гбайт,
o заполнение таблицы сегментов с клавиатуры,
o виртуальный адрес вводится с клавиатуры.
2. Результаты работы модели должны включать:
 виртуальный адрес,
 физический адрес,
 содержимое таблицы сегментов.
3. Литература: Л2 с. 169 – 178, Л3 с. 178 – 191, Л7 с. 397 – 411, Л8 с.
232 – 240.
Вариант 5
Модель
преобразования
виртуального
адреса
в физический адрес.
1. Исходные данные:
o организация виртуальной памяти – сегментно-страничная,
принятая в процессоре Pentium,
o разрядность виртуального адреса – 32,
o количество сегментов не более16,
38
o размер физической страницы – 4 Кбайт,
o объем оперативной памяти – 256 физических страниц,
o количество физических страниц в таблице страниц процесса не
более 32,
o виртуальный адрес вводится с клавиатуры.
2. Результаты работы модели должны включать:
 виртуальный адрес,
 физический адрес,
 содержимое таблицы сегментов и таблицы страниц.
3. Литература: Л2 с. 429 – 439, Л3 с. 225 - 235, Л7 с. 397 – 411, Л8 с.
232 – 240.
Вариант 6
Модель распределения памяти фиксированными разделами
1. Исходные данные:
o объем оперативной памяти – 256 Мбайт,
o количество разделов 10,
o размер разделов выбирается исполнителем,
o очередь задач – общая,
o размер задачи – случайный – от 30 до 100 Мбайт,
o количество задач в очереди до 20.
2. Результаты работы модели должны включать:
состояние памяти после поступления очередной задачи
3. Литература: Л2 с. 145 – 148, Л3 с. 170 - 175, Л7 с. 363 – 371, Л8 с.
219 – 221.
Вариант 7
Модель распределения памяти динамическими разделами
1. Исходные данные:
39
o объем оперативной памяти – 512 Мбайт,
o количество разделов до15,
o очередь задач – общая,
o размер задачи – случайный – от 30 до 100 Мбайт,
o количество задач в очереди до 20.
2. Результаты работы модели должны включать:
состояние памяти после поступления очередной задачи
3. Литература: Л3 с. 170 - 175, Л7 с. 363 – 371, Л8 с. 219 – 221.
Вариант 8
Модель распределения памяти перемещаемыми разделами
1. Исходные данные:
o объем оперативной памяти – 256 Мбайт,
o количество разделов до10,
o очередь задач – общая,
o размер задачи – случайный – от 30 до 100 Мбайт,
o количество задач в очереди -20.
2. Результаты работы модели должны включать:
состояние памяти после поступления очередной задачи
3. Литература: Л3 с. 170 - 175, Л7 с. 363 – 371, Л8 с. 219 – 221.
Вариант 9
Модель алгоритма замены страниц
1. Исходные данные:
o объем области замещения оперативной памяти (резидентное
множество) – 5 страниц,
o количество различных страниц - 16,
o последовательность обращения к страницам - задана,
o алгоритм замены – дольше всех неиспользовавшаяся страница
(LRU).
40
2. Результаты работы модели должны включать:
 состояние памяти после поступления очередной страницы,
 число страничных прерываний.
3. Литература: Л2 с. 163 – 166, Л3 с. 178 - 196, Л7 с. 415 – 421, Л8 с.
245 – 257.
Вариант 10
Модель алгоритма замены страниц
1. Исходные данные:
o объем области замещения оперативной памяти (резидентное
множество) – 4 страницы,
o количество различных страниц - 16,
o последовательность обращения к страницам - задана,
o алгоритм замены – “первым вошел – первым вышел” (FIFO).
2. Результаты работы модели должны включать:
 состояние памяти после поступления очередной страницы,
 число страничных прерываний.
3. Литература: Л2 с. 163 – 166, Л3 с. 178 - 196, Л7 с. 415 – 421, Л8 с.
245 – 257.
Вариант 11
Модель алгоритма замены страниц.
1. Исходные данные:
o объем области замещения оперативной памяти (резидентное
множество) – 4 страницы,
o количество различных страниц - 16,
o последовательность обращения к страницам - задана,
o алгоритм замены – “часовой”.
2. Результаты работы модели должны включать:
41
 состояние памяти после поступления очередной страницы,
 число страничных прерываний.
решаемой задачи в структурной организации операционной системы.
3. Литература: Л2 с. 163 – 166, Л3 с. 178 - 196, Л7 с. 415 – 421, Л8 с.
245 – 257.
Вариант 12
Модель алгоритма замены страниц
1. Исходные данные:
o объем области замещения оперативной памяти (резидентное
множество) – 4 страницы,
o количество различных страниц - 16,
o последовательность обращения к страницам - задана,
o алгоритм замены – “вторая попытка”.
2. Результаты работы модели должны включать:
 состояние памяти после поступления очередной страницы,
 число страничных прерываний.
3. Литература: Л2 с. 163 – 166, Л3 с. 178 - 196, Л7 с. 415 – 421, Л8 с.
245 – 257.
Вариант 13
Модель алгоритма замены страниц
1. Исходные данные:
o объем области замещения оперативной памяти (резидентное
множество) – 3 страницы,
o количество различных страниц - 16,
o последовательность обращения к страницам - задана,
42
o алгоритм замены – “не использовавшаяся в последнее время”
(NRU).
2. Результаты работы модели должны включать:
 состояние памяти после поступления очередной страницы,
 число страничных прерываний.
3. Литература: Л2 с. 163 – 166, Л3 с. 178 - 196, Л7 с. 415 – 421, Л8 с.
245 – 257.
Вариант 14
Модель
алгоритма
планирования
потоков,
основанного на квантовании
1. Исходные данные:
o две фиксированные очереди потоков разного приоритета с заданным временем выполнения,
o фиксированная величина кванта процессорного времени,
o количество процессоров - 1,
o циклическое выделение квантов потокам с учетом приоритета.
2. Результаты работы модели должны включать:
 среднее время выполнения потоков каждого приоритета.
3. Литература: Л2 с. 93 – 100, Л3 с. 110 - 113, Л7 с. 465 – 475, 499 –
503, Л8 с. 157 – 170.
Вариант 15
Модель
алгоритма
планирования
потоков,
основанного на квантовании
1. Исходные данные:
o фиксированная единая очередь потоков с заданным временем
выполнения,
o фиксированная величина кванта процессорного времени,
43
o количество процессоров - 1,
o кратчайшая задача - первая.
2. Результаты работы модели должны включать:
 среднее время выполнения коротких и длинных потоков.
3. Литература: Л2 с. 93 – 100, Л3 с. 110 - 113, Л7 с. 465 – 475, 499 –
503, Л8 с. 157 – 170.
Вариант 16
Модель
алгоритма
планирования
потоков,
основанного на квантовании
1. Исходные данные:
o фиксированная единая очередь потоков с заданным временем
выполнения,
o фиксированная величина кванта процессорного времени,
o количество процессоров - 2,
o циклическое выделение квантов потокам (круговое планирование).
2. Результаты работы модели должны включать:
 среднее время выполнения потоков.
3. Литература: Л2 с. 93 – 100, Л3 с. 110 - 113, Л7 с. 465 – 475, 499 –
503, Л8 с. 157 – 170.
Вариант 17
Модель
алгоритма
планирования
потоков,
основанного на квантовании.
1. Исходные данные:
o две фиксированных очереди потоков с заданным временем выполнения и разного приоритета,
o фиксированная величина кванта процессорного времени,
44
o количество процессоров - 2,
o первыми обрабатываются задачи высшего приоритета.
2. Результаты работы модели должны включать:
 среднее время выполнения потоков разного приоритета.
3. Литература: Л2 с. 93 – 100, Л3 с. 110 - 113, Л7 с. 465 – 475, 499 –
503, Л8 с. 157 – 170.
Вариант 18
Модель синхронизации потоков
1. Исходные данные:
o две программы, работающие с файлом в режиме разделения,
o первая программа записывает в файл произвольную информацию (по выбору исполнителя) в определенном количестве записей, после чего разрешает доступ к файлу второй программе;
o вторая программа удаляет записи, после чего разрешает доступ
к файлу первой программе.
2. Результаты работы модели должны включать:
 печать содержимого файла обеими программами с временными
отметками.
3. Литература: Л3 с. 148 - 150, Л4 с. 369 – 381, Л7 с. 267 – 279, Л8 с.
127 – 132.
Вариант 19
Модель графа ресурсов и процессов
1. Исходные данные:
o в системе имеется N типов единичных ресурсов (N <= 10),
o количество процессов, претендующих на ресурсы, - M (M <=
10),
45
o исходное состояние характеризуется некоторым распределением и запросами на ресурсы.
2. Результаты работы модели должны включать:
 граф текущего состояния ресурсов и процессов,
 выделение цикла в графе, если он есть.
3. Литература: Л2 с. 118 - 120, Л7 с. 328 – 334, Л8 с. 193 – 196, Л9 с.
400 – 408.
Вариант 20
Модель
обнаружения
блокировок
при
наличии
нескольких ресурсов каждого типа
1. Исходные данные:
o в системе имеется M типов разделяемых ресурсов (M <= 10),
o количество процессов, претендующих на ресурсы, N (N <= 10),
o исходное состояние характеризуется некоторым распределением и запросами на ресурсы.
2. Результаты работы модели должны включать:
 матрицу текущего распределения ресурсов,
 матрицу текущих запросов процессов на ресурсы,
 решение для текущего состояния (есть тупик или нет, запускать
новый процесс или нет).
3. Литература: Л3 с. 150 - 153, Л7 с. 328 – 334, Л8 с. 196 – 199.
Вариант 21
Модель стека
1. Исходные данные:
o стек списковой структуры,
o перечень операций со стеком: создание, включение элемента,
выборка элемента, извлечение данных, уничтожение.
46
2. Результаты работы модели должны включать:
 меню с перечнем всех операций над стеком,
 печать содержимого стека.
решаемой задачи в структурной организации операционной системы.
3. Литература: Л7 с. 76 – 78, Л9 с. 89 – 96.
Вариант 22
Модель стека
1. Исходные данные:
o стек векторной структуры,
o перечень операций со стеком: создание, включение элемента,
выборка элемента, извлечение данных, уничтожение.
2. Результаты работы модели должны включать:
 меню с перечнем всех операций над стеком,
 печать содержимого стека.
3. Литература: Л7 с. 76 – 78, Л9 с. 89 – 96.
Вариант 23
Модель очереди
1. Исходные данные:
o очередь векторной структуры,
o перечень операций с очередью: создание и освобождение,
включение в очередь нового элемента, выборка элемента из
очереди,
o дисциплина очереди – FIFO (добавление в конец очереди, выборка из головы очереди.
2. Результаты работы модели должны включать:
 меню с перечнем всех операций над очередью,
47
 печать содержимого очереди.
3. Литература: Л7 с. 499 – 503, Л9 с. 115 – 122.
Вариант 24
Модель очереди
1. Исходные данные:
o очередь списковой структуры,
o перечень операций с очередью: создание и освобождение,
включение в очередь нового элемента, выборка элемента из
очереди,
o дисциплина очереди – FIFO (добавление в конец очереди, выборка из головы очереди).
2. Результаты работы модели должны включать:
 меню с перечнем всех операций над очередью,
 печать содержимого очереди
3. .Литература: Л3 с. 106 – 107, Л7 с. 499 – 59 с. 115 – 122.
Вариант 25
Модель очереди
1. Исходные данные:
o очередь векторной структуры с динамической памятью,
o перечень операций с очередью: создание и освобождение,
включение в очередь нового элемента, выборка элемента из
очереди,
o дисциплина очереди – FIFO (добавление в конец очереди, выборка из головы очереди).
2. Результаты работы модели должны включать:
 меню с перечнем всех операций над очередью,
 печать содержимого очереди.
48
3. Литература: Л7 с. 499 – 503, Л9 с. 115 – 122.
Литература для выполнения домашнего задания
1. Варфоломеев В.И., Назаров С.В. Алгоритмическое моделирование
элементов экономических систем. – М.: Финансы и статистика, 2004
2. Назаров С.В. Операционные среды, системы и оболочки. Основы
структурной и функциональной организации: Учеб. Пособие. – М.: КУДИЦ-ПРЕСС, 2007. – 504 с.
3. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. СПб.:
Питер, 2006
4. Подбельский В.В., Фомин С.С. Программирование на языке Си.,
М.: Финансы и статистика, 2003, с. 369 – 381.
5. Прайс Д., Гандэрлой М. Visual C#.NET. Полное руководство.: Пер.
с англ. – К.: ВЕК+, СПб.: КОРОНА принт, К.: НТИ, М.: Энтроп, 2004. –
960 с.
6. Рихтер Дж. Windows для профессионалов / Пер. с англ. – 4-е изд. –
СПб: Питер; М.: Издательско-торговый дом “Русская редакция”, 2003. –
752 с.
7. Столингс В. Операционные системы. М.: Вильямс, 2003
8. Таненбаум Э. Современные операционные системы. : Пер. с англ.
2-е изд. – СПб.: Питер, 2002. – 1040 с.
9. Хусаинов Б.С. Структуры и алгоритмы обработки данных. Примеры на языке Си (+CD). М.: Финансы и статистика, 2004, с. 400 – 440.
5. Уровень требований и критерии оценок
По дисциплине предусмотрены зачет (4-й семестр) и экзамен (5-й
семестр). Текущий контроль осуществляется в ходе учебного процесса и
индивидуальной работы со студентами, по результатам выполнения контрольных работ, лабораторных домашних работ, реферата и тематического тестирования.
49
Основными формами текущего контроля знаний являются:
- решение прикладных задач по анализу и исследованию современных операционных систем средствами информационных технологий, уяснение эффективных подходов к выбору инструментальных средств и их
применению в различных проблемных ситуациях;
- проверка качества усвоения проблемных вопросов изучаемого материала в ходе плановых занятий, обсуждение на практических занятиях
результатов домашних лабораторных работ;
- проверка качества разработки электронных документов по задачам
и экспериментам, проводимым в ходе выполнения практических занятий и
контрольных работ;
- проверка полноты, глубины и актуальности освещения требуемых
вопросов по тематики реферата.
Оценивание студентов на зачёте осуществляется в соответствие с
требованиями и критериями 100-балльной шкалы, установленными в вузе.
Учитываются как результаты текущего контроля, так и знания, навыки и
умения, непосредственно показанные студентами в ходе зачёта.
Ориентировочное распределение максимального числа баллов по
видам работы:
№ п/п
Таблица 5
Баллы
Вид отчетности
1
Аттестация (2 контрольные работы)
20
2
Работа в семестре (2 домашние лабораторные работы)
20
3
Реферат
20
4
Зачёт
40
Итого:
100
Оценка студентов, полученная по 100-бальной шкале, учитывается
по принятой в вузе методике:
Количество баллов,
Таблица 6
Оценка
50
набранных студентом по дисциплине
51 и более
Зачтено
50 и менее
Не зачтено
Итоговая проверка выполняется в форме экзамена. На экзамене осуществляется комплексная проверка компетенций студентов. Теоретические знания оцениваются путем тестирования. Практические навыки и
умения проверяются посредством решения прикладных задач, связанных с
построением, функционированием и оценкой качества подсистем операционных систем.
Оценивание студентов на экзамене осуществляется в соответствие с
требованиями и критериями 100-балльной шкалы, установленными в вузе. Учитываются как результаты текущего контроля, так и знания, навыки
и умения, непосредственно показанные студентами в ходе зачёта.
Ориентировочное распределение максимального числа баллов по
видам работы:
№ п/п
Таблица 7
Баллы
Вид отчетности
1
Аттестация (2 контрольные работы)
20
2
Работа в семестре (2 домашние лабораторные работы)
20
3
Домашнее задание
20
4
Экзамен
40
Итого:
100
Оценка студентов, полученная по 100-бальной шкале, учитывается
по принятой в вузе методике:
Таблица 8
Количество баллов,
набранных студентом по дисциплине
Оценка
86 и более
Отлично
70 - 85
Хорошо
51
51 - 69
Удовлетворительно
50 баллов и менее
Неудовлетворительно
Инновационные методы, используемые в процессе преподавания
Для реализации компетентностного подхода все проводимые занятия, в том числе самостоятельная работа студентов, предусматривают сочетание передовых методических приемов с новыми образовательными
информационными технологиями и достижениями науки и техники. Используются современные формы и методы обучения (тренинги, исследовательские методы, проблемное и проектное обучение), направленные на
развитие творческих способностей и самостоятельности студентов, привитие им интереса к исследовательской работе, формирование убеждения о
необходимости при решении любых прикладных задач использовать инновационные информационные технологии.
Лекционные занятия проводятся в специализированных аудиториях
с применением мультимедийных технологий и предусматривают развитие
полученных теоретических знаний с использованием рекомендованной
учебной литературы и других источников информации, в том числе информационных ресурсов глобальной сети Интернет.
Практические занятия проводятся в компьютерных классах с применением специально разработанных учебно-методических пособий, электронных учебников, тренинго- и контрольно-тестирующих комплексов
объективной оценки компетенций, знаний, практических навыков и умений. Тематика практических заданий ориентирована на всестороннее рассмотрение возможностей базовых информационных средств и технологий
и их применение при решении типовых и исследовательских задач социологической сферы деятельности.
В ходе самостоятельной работы, при подготовке к плановым занятиям и зачёту студенты анализируют поставленные преподавателем задачи
52
и проблемы и находят пути к их разрешению с использованием инструментальных средств офисных и специализированных информационных
технологий, учебно-методической литературы, электронных изданий, глобальной сети Интернет и тренинго-тестирующих комплексов.
На практических занятиях и в часы консультаций преподаватель дает
оценку правильности выбора конкретными студентами средств и технологий разрешения поставленных задач и проблем, привлекая к дискуссии
других студентов.
Методические рекомендации по изучению дисциплины
В ходе изучения дисциплины уделяется внимание как теоретическому усвоению основных понятий дисциплины, так и приобретению, развитию и закреплению компетенций, практических навыков и умений по использованию инструментальных средств информационных технологий при
решении экономических задач.
На лекциях раскрываются основные вопросы рассматриваемой темы,
делаются акценты на наиболее важные, сложные и проблемные положения
изучаемого материала, которые должны быть приняты студентами во внимание.
На практических занятиях, ориентированных на предметную область
будущей профессиональной деятельности студентов, выборочно контролируется степень усвоения студентами основных теоретических положений.
Для лучшего усвоения положений дисциплины студенты должны:
- постоянно и систематически с использованием рекомендованной
литературы и электронных источников информации закреплять знания,
полученные на лекциях;
- находить решения проблемных вопросов, поставленных преподавателем в ходе лекций и практических занятий;
53
- регулярно и своевременно изучать материал, выданный преподавателем на самостоятельную проработку;
- с использованием средств информационных систем, комплексов и
технологий, электронных учебников и практикумов, информационных ресурсов глобальной сети Интернет выполнить на компьютере тематические
практические задания, предназначенные для самостоятельной работы;
- регулярно отслеживать и использовать информацию, найденную на
специализированных сайтах, а также сайтах кафедр «Информатика и программирование» и «Информационные технологии»;
- при подготовке реферата проявить исследовательские и творческие
способности, умение анализировать и систематизировать информацию,
проводить обобщение, формировать рекомендации и делать обоснованные
выводы.
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная:
1. Назаров С.В., Широков А.И. Современные операционные системы.
Учеб. пособие. – М.: Интернет-Университет Информационных Технологий: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.
2. Назаров С.В. Операционные среды, системы и оболочки. Учеб. пособие. – М.: КУДИЦ-ПРЕСС, 2007.
3. Назаров С.В., Гудыно Л.П., Кириченко А.А. Операционные системы. Практикум. Учеб. пособие. – М.: КНОРУС, 2011
4. Назаров С.В., Гудыно Л.П., Кириченко А.А. Операционные системы. Практикум. Учеб. пособие. – М.: КУДИЦ-ПРЕСС, 2008.
5. Назаров С. В. Администрирование локальных сетей Windows
NT/2000/.NET. М.: Финансы и статистика, 2003.
б) дополнительная:
54
1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. СПб.:
Питер, 2005.
2. Таненбаум Э. Современные операционные системы. Изд. 4. СПб.:
Питер, 2006.
3. Столингс В. Операционные системы. М.: Вильямс, 2004.
4. Мюллер Дж., Чоудри П. Microsoft Windows 2000. Настройка и оптимизация производительности. М.: ЭКОМ, 2001.
5. Руссинович М., Соломон Д. Внутреннее устройство Microsoft
Windows: Windows Server 2003, Windows XP и Windows 2000. Мастер-класс. / Пер. с англ. – 4-е изд. – М.: Издательство «Русская редакция»; Спб.: Питер, 2006.
6. Назаров С.В. Операционные системы специализированных вычислительных комплексов: Теория построения и системного проектирования. – М.: Машиностроение,1989.
7. Варфоломеев В.И., Назаров С.В. Алгоритмическое моделирование
элементов экономических систем. – М.: Финансы и статистика,2004.
Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
1. Официальный сайт кафедры «Информационные технологии» –
www.fa-kit.ru
2. Официальный сайт кафедры «Информатика и программирование» –
www.fa-kip.ru
3. Операционная система Microsoft Windows (XP, Vista).
4. Пакет офисных программ Microsoft Office (XP, 2007).
55