Скачать 240.21 Kb.
|
Правительство Российской Федерации Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования «Государственный университет - Высшая школа экономики» Факультет Бизнес Информатика Отделение Программная Инженерия Программа дисциплины “Операционные среды, системы и оболочки” для направления 080700.62 - «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра Автор программы профессор, д.т.н. С.В. Назаров snazarov@hse.ru Рекомендована секцией УМС по бизнес-информатике Председатель Ю.В. Таратухина ________________________________ «_____» __________________ 2010 г. Утверждена Ученым Советом факультета Бизнес-информатики Ученый секретарь В.А. Фомичев «_____» __________________ 2010 г. Одобрена на заседании кафедры Архитектуры программных систем Зав. кафедрой С.В. Назаров _________________________________ «____»_____________________ 2010 г. Москва
Автор программы:профессор, д.т.н. С.В. Назаров Общие сведения об учебном курсе:дисциплина читается студентам программы бакалавриата, обучающихся по направлению 080700.62 “Бизнес-информатика” факультета бизнес-информатики ГУ-ВШЭ. Она входит в блок общепрофессиональных дисциплин и читается в первом, втором и третьем модулях второго учебного года. Количество кредитов – 5. Продолжительность курса составляет 68 аудиторных учебных часа, в том числе: 34 часов лекционных занятий, 34 часа практических занятий, и 94 часа самостоятельной работы. Рубежный контроль – контрольная работа, реферат, домашнее задание и письменный экзамен по окончанию пятого модуля. Требования к студентам:освоение курса предполагает предварительное знакомство студентов с содержанием учебных дисциплин: “Информатика и программирование” и “Дискретная математика”. Изучение дисциплины предполагает знание студентами основ информатики и программирования, вычислительных систем и сетей телекоммуникаций и практическое умение работы на персональном компьютере (ПК). Необходимо знание структуры ПК и его составляющих, практическая работа в операционных системах Windows 95/98/Me/2000/XP/2003/Vista, офисных пакетах MS Office (в том числе достаточно глубокое знание Excel), а также умение разрабатывать Windows-приложения на одном из алгоритмических языков (Visual Basic, Pascal (Delphi), С, С++, С#). Цель курса: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 др. назначения, а также практических навыков по созданию (настройке) вычислительной среды для реализации бизнес процессов в корпоративных сетях (интрасетях) предприятий. Аннотация:Дисциплина является важной составной частью теоретической подготовки бакалавра направления 080700.62 «Бизнес-информатика» и занимает существенное место в его будущей практической деятельности. Знание теории и практики использования операционных систем обеспечивает возможность эффективной информационной поддержки бизнес-процессов на любых средствах вычислительной техники, начиная от персонального компьютера и локальных вычислительных сетей до больших корпоративных информационных систем и сетей. Построение курса отвечает требованиям отечественных профессиональных стандартов в области информационных технологий и международного профессионального стандарта Guide to the Software Engineering Body of Knowledge (SWEBOK) ISO/IEC TR 19759 IEEE. Учебные задачи курса:в результате прохождения учебного курса студенты должны:
Книги:
Публикации в Интернет:
- промежуточный контроль в конце 1-го и 2-го модулей; - итоговый контроль: экзамен в конце 3-го модуля; Оценки промежуточного и итогового контроля складывается из следующих элементов: работа на практических занятиях текущий контроль осуществляется посредством ведения учета посещаемости лекций и оценки качества подготовки и работы на практических занятиях (доклады, презентации, оппонирование, критические выступления, выполнение домашнего задания); при непосещении занятий ставится оценка «0»; контрольная работа оценка выполнения контрольных заданий, задач и тестов; при пропуске контрольной работы ставится оценка «0»; реферат при обнаружении в самостоятельной письменной работе студента факта плагиата в отношении данного студента будут применены меры согласно документу: “Порядок применения дисциплинарных взысканий при нарушениях академических норм в написании письменных учебных работ в ГУ-ВШЭ” (документ размещен на http://www.hse.ru/infopage/documents1.shtml#9). Оценка промежуточного контроля конце 1-го модуля формируется по 10-балльной шкале как взвешенная сумма: О1 = 0,4 Пз + 0,6 Кр, где Пз, Кр – 10-балльные оценки за работу на практических занятиях и контрольную работу соответственно с округлением до целого числа баллов. При 10-балльной оценке не менее 4 баллов проставляется зачет, иначе – незачет. Оценка промежуточного контроля конце 2-го модуля формируется по 10-балльной шкале как взвешенная сумма: О2 = 0,4 Пз + 0,6 Р, где Пз, Р – 10-балльные оценки за работу на практических занятиях и реферат соответственно с округлением до целого числа баллов. При 10-балльной оценке не менее 4 баллов проставляется зачет, иначе – незачет. Итоговая оценка по 10-балльной шкале формируется как взвешенная сумма: Ои = 0,3 Дз + 0,3 (О1 + О2 ) * 0,5 + 0,4 Э где Дз и Э – 10-балльные оценки за домашнюю работу и экзамен соответственно с округлением до целого числа баллов. Перевод в пятибалльную оценку осуществляется в соответствии со следующей таблицей. Таблица соответствия оценок по десятибалльной и пятибалльной системам
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, многопользовательские и многопроцессорные операционные системы. Примеры ОС: MS DOS, Windows 3.x, Windows 9.x/Me/2000/XP/2003/Vista, 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. ♦ Основная литература
♦ Дополнительная литература
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. 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. ♦ Основная литература
♦ Дополнительная литература
Тема 3. Управление памятью. Методы, алгоритмы и средства Иерархическая организация памяти. Функции ОC 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 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. ♦ Основная литература
♦ Дополнительная литература
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. Примеры 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. Управление базовыми и динамическими дисками. Распределенная файловая система. ♦ Основная литература
♦ Дополнительная литература
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). Связывание 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. 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. ♦ Основная литература
♦ Дополнительная литература
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. ♦ Основная литература
♦ Дополнительная литература
Тема 7. Сетевые операционные системы 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. ♦ Основная литература
♦ Дополнительная литература
текущего контроля♦ Реферат На выбор предлагаются следующие темы:
♦ Контрольная работа Контрольная работа выполняется в форме компьютерного тестирования по тематике пройденного материала.
♦ Экзамен Экзамен проводится в письменной форме (120 мин). Автор программы: ___________________Назаров С.В. |
Правительство Российской Федерации Государственное образовательное... В соответствии со статьей 179 Бюджетного кодекса Российской Федерации Правительство Челябинской области | Правительство Российской Федерации Государственное образовательное... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования | ||
Правительство Российской Федерации Государственное образовательное... | Правительство Российской Федерации Государственное образовательное... | ||
Программа Правительство Российской Федерации Государственное образовательное... Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования | Правительство Российской Федерации Проект Государственное образовательное... Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования | ||
Правительство Российской Федерации Государственное образовательное... Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования | Правительство Российской Федерации Государственное образовательное... Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования | ||
Правительство Российской Федерации Государственное образовательное... Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования | Правительство Российской Федерации Государственное образовательное... Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования | ||
Правительство Российской Федерации Государственное образовательное... Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования | Правительство Российской Федерации Государственное образовательное... Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования | ||
Правительство Российской Федерации Государственное образовательное... Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования | Правительство Российской Федерации Государственное образовательное... Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования | ||
Правительство Российской Федерации Государственное образовательное... Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования | Правительство Российской Федерации Государственное образовательное... Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования |