Содержание дисциплины

Тема 1. Операционные системы, среды и оболочки. Введение.

Определение, назначение, состав и функции операционных систем. Назначение и цель курса, его единство и целостность. Объект и предмет курса. Источники, литература и возможности сети Интернет. Правила работы и ведения записей. Лекции и лабораторные занятия, индивидуальное задание. Взаимосвязь с другими дисциплинами. Разделы курса и поиск.

Тема 2. Аппаратные средства ОС.

Специфические особенности аппаратуры и ПО для ОС. Расслоение памяти, прерывания, буферизация, защита памяти, режимы он-лайн и офф-лайн, каналы ввода-вывода, таймеры, относительная адресация, режим супервизора и привилегированные команда, виртуальная память, мультипроцессорная обработка, прямой доступ к памяти, конвейеризация, иерархия памяти.

Тема 3. Программное обеспечение ОС

История возникновения ОС. Четыре поколения ОС и их особенности. Основные понятия и термины. Классификация операционных систем. Инсталляция и конфигурирование операционной системы, начальная загрузка. Расширение возможностей пользователя. Обеспечение жизнеспособности системы. Типичные примеры современных ОС: Windows 9x (Windows Me), Windows 2000 (NT), Windows XP, Linux 6.2 (7.0), MS-DOS. IOCS (BIOS), спулинг, микропрограммы, эмуляторы и пр. Декомпозиция ОС, уровни (слои) организации.

Тема 4. Управление процессами

Понятие и определение процесса. Сущность процессов и потоков. Состояние процессов и переходы. Блок управления процессом. Операции над процессами, приостановка и возобновление. Обработка прерываний. Назначение ядра ОС. Асинхронные параллельные процессы. Мультипроцессорная работа: мультипрограммирование и мультизадачная работа. Межпроцессные взаимодействия и проблемы. Планирование процессов.

Тема 5. Тупики (Взаимоблокировки)

Причины возникновения тупиков. Взаимоисключение и планирование, синхронизация и многонитиевость. Примитивы взаимоисключения. Семафоры. Тупики, условия их возникновения и преодоление. Условия возникновения тупиков. Обнаружение и устранение тупиков. Избежание и предотвращение тупиков. Исследования в сфере тупиков. Понятие об атаках на условия взаимоблокировок.

Тема 6. Управление памятью

Режимы управления основной памятью. Стратегии распределения и нераспределения памяти. Режимы распределения, иерархии. Связное и несвязное распределение. Сборка мусора. Стратегии использование основной и вторичной памяти в различных режимах мультипрограммной работы. Подкачка.

Тема 7. Виртуальная память

Назначение и сущность виртуальной памяти. Свопинг. Организация и управление виртуальной памятью. Алгоритмы замещения страниц. Моделирование замещения. Политика управления системами со страничной организацией памяти. Проблемы реализации. Хранение страничной памяти на диске. Сегментация. Исследования в сфере управления памятью.

Тема 8. Системы ввода-вывода

Проблемы управления вводом-выводом. Совмещение ввода-вывода с работой процессора. Принципы работы устройств и системы ввода-вывода. Методы доступа. Устройства. Контроллеры. Драйверы. Прямой доступ к памяти. Структура каталогов (папок). Уровни ввода-вывода. Принципы программирования ввода-вывода. Исследования в сфере ввода-вывода.

Тема 9. Управление файловой системой

Файлы и каталоги. Реализации файловой системы. Система распределения файлов. Обслуживание файловой организации. Примеры файловых систем MS-DOS, Windows-2000, UNIX V7.

Тема 10. Управление коммуникациями

Локальные и глобальные сети. Сетевые операционные системы. Компоненты сети. Организация файлового сервера. Работа в сети. Установка сетевой операционной системы. Глобальные сети. Путеводители (навигаторы). Глобальные и локальные сетевые технологии. Элементы системной интеграции. Буферизация. Ввод/вывод в сети. Прием и отправление сообщений. Коммуникация сетей. Управление терминалами.

Тема 11. Распределенные системы

Мультимедийные ОС. Сжатие видеоинформации Планирование процессов и размещение файлов. Многопроцессорные системы. Мультипроцессоры. Многомашинные системы. Распределенные системы. Исследования в сфере многопроцессорных систем.

Тема 12. Обеспечение надежности

Процедуры сброса (backup) системы. Контрольные точки/рестарт. Устойчивость (Fault-tolerance) к ошибкам. Верификация программ и систем. Выпуск новых версий и горячие линии. Поддержка и сопровождение программ.

Тема 13. Безопасность и защита

Управление доступом. Аутентификация (Установление подлинности). Криптографический контроль. Управление информационными потоками. Агрессивное программное обеспечение (например, вирусы, черви, троянские кони). Безопасность ядра. Верификация. Проблема преодоления защиты.

Тема 14. Агрессивные программы

Современные тенденции развития ОС. Влияние глобализации на процессы создания новых ОС. Проблемы предотвращения атак и информационных войн. Слежение за трафиком. Хакеры, кракеры, фрикеры и другие информационные злоумышленники.

Тема 15. Производительность

Характеристики производительности и их измерение. Методы оценивания. Моделирование и управляющие мониторы. Операциональный анализ. Теория очередей. Моделирование. Стохастический анализ.

Тема 16. Организация и проектирование

Проблемы проектирования ОС. Разработка интерфейса. Системы слежения за процессами. Распределенные системы. Иерархическое проектирование. Интерактивные системы. Системы реального времени и встроенные системы. Тенденции и перспективы в проектировании распределенных операционных сред.

Тема 17. Утилиты

Обслуживающие программы и утилиты. Основные классы утилит. Архиваторы, перекодировщики, антивирусные средства, броузеры, редакторы и пр. Языки и компиляторы, редакторы связей (линкеры). Системы команд и управление. Загрузчики.