5.2.Содержание разделов дисциплины «Архитектура операционных систем», образовательные технологии
Лекционный курс
№
п/п
|
Наименование темы дисциплины
|
Трудоемкость (часы/зач. ед.)
|
Содержание
|
Формируемые компетенции
|
Результаты освоения
(знать, уметь, владеть)
|
Образовательные технологии
|
Тема 1.
|
Введение. Основные положения. Эволюция ОС.
|
2/0,056
|
Предмет курса; содержание теоретического материала курса; содержание
цикла лабораторных работ.
Понятия и определения ОС; предназначение и основные функции ОС; ОС как виртуальная машина; ОС как система управления ресурсами.
Последовательная обработка данных; простые пакетные системы; много-
задачные пакетные системы; системы, работающие в режиме разделения времени; особенности современного этапа развития ОС.
|
ПК-8,
ПК-9
| Знать: понятия и определения ОС; предназначение и основные функции ОС.
Уметь: классифицировать простые и многозадачные пакетные системы.
Владеть: навыками определения вида операционной системы.
|
Слайд-лекции
|
Тема 2.
|
Архитектурные особенности ОС. Классификация ОС.
|
4/0,11
|
Монолитное ядро, микроядерная архитектура, многоуровневые системы,
виртуальные машины, смешанные системы.
Классификация по режиму обработки задач, по вариантам реализации многозадачности, по критериям эффективности, по способу взаимодействия с компьютером, по организации работы с вычислительной системой, по наличию средств поддержки многопроцессорной обработки, по организации работы с вычислительной сетью, специализированные ОС и системы общего назначения.
Мультипрограммный и мультизадачный режимы.
Обзор архитектуры ОС Microsoft Windows, история возникновения и
эволюция ОС семейства Microsoft Windows, модель клиент-сервер, потоки и симметричная многопроцессорность, графический интерфейс пользователя.
Обзор архитектуры ОС семейства Unix, история возникновения и эволюция, архитектура системы и ядра, общие особенности систем семейства Unix; обзор особенностей современных систем Unix (SVR4, Solaris, 4.4BSD, Linux,
MacOS X).
|
ПК-8
ПК-9
|
Знать: классификационные характеристики ОС, особенности ОС Windows и Unix.
Владеть: навыками практической работы с приложениями ОС.
|
Лекции-беседы, интерактивные методы обучения (мозговой штурм)
|
Тема 3.
|
Управление процессами и потоками
|
6/0,167
|
Критерии эффективности мультипрограммных систем; системы пакетной обработки; системы разделения времени; системы реального времени; симметричная и ассиметричная мультипроцессорная обработка.
Мультипрограммирование на основе прерываний: назначение, типы и ме-ханизм прерываний, программные прерывания, диспетчеризация и приоритезация прерываний в ОС, системные вызовы.
Понятия процесса и потока, создание процессов и потоков, управляющие
структуры (идентификатор, дескриптор, контекст), переключение контекстов, планирование и диспетчеризация потоков, состояния потоков, критерии и виды планирования, вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования, квантование, приоритетное обслуживание, смешанные алгоритмы планирования, планирование в системах реального времени.
|
ПК-8
ПК-9
|
Знать: критерии эффективности мультипрограммных систем.
Уметь: анализировать процессы и потоки.
Владеть: методами работы с управляющими структурами.
|
Лекция-визуализация
|
Тема 4.
|
Взаимодействие и синхронизация процессов и потоков
|
2/0,056
|
Независимые и взаимодействующие вычислительные процессы, цели и
средства синхронизации, необходимость синхронизации и механизмы синхронизации, тупики и борьба с ними, гонки, критические секции, блокирующие
переменные и семафоры, взаимные блокировки, сигналы.
Каналы связи (конвейеры), именованные каналы, очереди сообщений, разделяемая память.
|
ПК-8
ПК-12
|
Знать: цели и средства синхронизации, необходимость синхронизации и механизмы синхронизации.
Уметь: определять механизмы межпроцессного взаимодействия.
Владеть: методами работы с очередью сообщений и разделяемой памятью.
|
Проблемные лекции
|
Тема 5.
|
Управление памятью
|
4/0,11
|
Задачи управления памятью, типы адресации, схемы распределения памяти.
Фиксированное распределение, динамическое распределение, простая страничная организация, простая сегментация, страничная организация виртуальной памяти, сегментация виртуальной памяти, методы загрузки программ и связывание адресов.
Аппаратная поддержка и программное обеспечение ОС для виртуальной
памяти, подкачка страниц (свопинг), управление памятью в Linux и Microsoft Windows.
Иерархия запоминающих устройств, кэш-память, проблема согласования
данных, способы отображения основной памяти на кэш, схемы выполнения запросов в системах с кэш-памятью.
|
ПК-8
ПК-9
|
Знать: задачи управления памятью, типы адресации, схемы распределения памяти.
Уметь: организовывать и изменять параметры виртуальной памяти, подкачка страниц (свопинг).
Владеть: способами отображения основной памяти на кэш, схемами выполнения запросов в системах с кэш-памятью.
|
Слайд-лекции
|
Тема 6.
|
Файловые системы
|
2/0,056
|
Цели и задачи файловой системы, типы файлов, атрибуты файла, доступ к файлам, операции над файлами, иерархическая структура каталогов, операции над директориями, физическая организация жесткого диска, особенности загрузки ОС, монтирование.
|
ПК-8
ПК-12
|
Знать: цели и задачи файловой системы, типы файлов, атрибуты файла.
Уметь: выполнять операции над файлами.
Владеть: навыками монтирования дисков.
|
Слайд-лекции
|
Тема 7.
|
Принципы построения файловой системы.
|
4/0,11
|
Интерфейс файловой системы, функциональная схема организации файловой системы, типовая структура файловой системы на диске, способы выделения дискового пространства, управление дисковым пространством, размер логического блока.
Примеры файловых систем: FAT, VFAT, FAT32, NTFS.
Дисковые массивы RAID: уровни RAID, RAID0, RAID1, RAID2–RAID3, RAID4–RAID6.
Сетевые файловые системы: принципы построения; модель сетевой файловой системы, интерфейс сетевой файловой системы, протоколы SMB/CIFS, NCP, NFS.
|
ПК-8
ПК-12
|
Знать: функциональную схему организации файловой системы, ее типовую структуру, способы выделения дискового пространства.
Уметь: применять дисковые массивы RAID, использовать протоколы SMB/CIFS, NCP, NFS.
Владеть: принципами построения сетевых файловых систем; моделью сетевой файловой системы.
|
Слайд-лекции
|
Тема 8.
|
Организация ввода-вывода
|
2/0,056
|
Режимы управления вводом-выводом; разделение устройств; системные таблицы ввода-вывода; синхронный и асинхронный ввод-вывод.
Использование магнитных дисков, основные понятия; логическая структура диска, системный загрузчик.
Дисковый кэш, буферизация, упреждающее чтение, отложенная запись.
|
ПК-8
ПК-12
|
Знать: режимы управления вводом-выводом; способы разделения устройств.
Уметь: использовать магнитные диски.
Владеть: методами разбиения логической структуры диска.
|
Слайд-лекции
|
Тема 9.
|
Сети и сетевые средства.
|
4/0,11
|
Стеки протоколов: многоуровневая сетевая модель; стек протоколов TCP/IP; инкапсуляция протоколов; виртуальные частные сети (VPN); протоколы IP и ICMP; протоколы TCP и UDP; реализации стека протоколов TCP/IP в ОС Windows и ОС семейства Unix.
Архитектура клиент/сервер, службы telnet и ssh, электронная почта (SMTP, POP3), передача файлов, сетевые файловые системы, службы печати, службы каталогов, WWW.
Распределенная передача сообщений, вызов удаленных процедур (RPC),
кластеры:Windows 2000 Cluster Server, кластеры Beowulf.
|
ПК-8
ПК-9
|
Знать: многоуровневую сетевую модель, принципы архитектуры клиент/сервер, кластерную модель.
Уметь: использовать службы telnet и ssh, электронную почту.
Владеть: методами передачи файлов по сети.
|
Слайд-лекции
|
Тема 10.
|
Обеспечение безопасности ОС
|
2/0,056
|
Основные понятия: конфиденциальность, целостность и доступность данных, типы угроз, политика безопасности. Атаки на систему безопасности: отказ в обслуживании, повышение уровня полномочий, несанкционированный доступ, вирусы, троянские программы. Базовые технологии безопасности: ограничение сетевого доступа, шифрование, аутентификация, авторизация, аудит, ресурсные квоты. Модели безопасности: обеспечение безопасности в Windows NT/2000/XP и Unix-системах.
|
ПК-8
ПК-12
|
Знать: основные понятия обеспечения безопасности ОС, определения базовых технологий безопасности.
Уметь: описывать атаки на систему безопасности.
Владеть: моделями безопасности ОС.
|
Слайд-лекции
|
|
Итого
|
32/0,89
|
|
|
|
|
5.3. Практические и семинарские занятия, их наименование, содержание и объем в часах
№
п/п
|
№ раздела
дисциплины
|
Наименование практических и семинарских занятий
|
Объем в часах/
трудоемкость в з.е.
|
|
1.
|
Введение. Основные положения. Эволюция ОС.
|
Знакомства с ОС и их функциями
|
2/0,056
|
|
2.
|
Архитектурные особенности ОС. Классификация ОС.
|
Сравнительный анализ ОС
|
2/0,056
|
|
3.
|
Архитектурные особенности ОС. Классификация ОС.
|
Установка ОС Windows и прикладных пользовательских программ
|
2/0,056
|
|
4.
|
Управление процессами и потоками
|
Принудительная передача управления в ПО.
|
2/0,056
|
|
5.
|
Взаимодействие и синхронизация процессов и потоков
|
Управление настройками ПО
|
2/0,056
|
|
6.
|
Управление памятью
|
Управление файлом подкачки.
|
2/0,056
|
|
7.
|
Файловые системы
|
ОС Windows. Рабочий стол. Работа с окнами приложений и документов.
|
2/0,056
|
|
8.
|
Файловые системы
|
ОС Windows. Приемы работы с объектами. Работа с файлами и каталогами
|
2/0,056
|
|
9.
|
Файловые системы
|
ОС Windows. Настройка параметров системы.
|
2/0,056
|
|
10.
|
Файловые системы
|
Работа с командами DOS общего назначения
|
2/0,056
|
|
11.
|
Файловые системы
|
Работа с командами DOS. Файлы. Каталоги
|
2/0,056
|
|
12.
|
Файловые системы
|
Работа с внешними и внутренними командами
|
2/0,056
|
|
13.
|
Организация ввода-вывода
|
Настройка параметров BIOS.
|
2/0,056
|
|
14.
|
Сети, сетевые средства и обеспечение безопасности ОС.
|
Влияние вирусов на целостность платформы ОС
|
2/0,056
|
|
15.
|
Сети, сетевые средства и обеспечение безопасности ОС.
|
Создание файлов, конфигурирующих систему и их использование
|
2/0,056
|
|
16.
|
Сети, сетевые средства и обеспечение безопасности ОС.
|
Работа с антивирусными средствами, обеспечивающими безопасность ОС.
|
2/0,056
|
|
Итого
|
32/0,89
|
|
2/0,05
|
5.4 Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах
№ п/п
|
№ раздела
дисциплины
|
Наименование
лабораторных работ
|
Объем в часах/трудоемкость в з.е.
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
