Основы современных операционных систем

Курс предназначен для студентов младших курсов в области ИТ. Он знакомит с принципами архитектуры и функционирования современных операционных систем (ОС) и сетей, дает теоретические знания и практические навыки для работы в распространенных ОС – Windows, Linux, Solaris, а также в ОС для мобильных устройств и облачных вычислений. Особое внимание уделяется алгоритмам и структурам данных, используемым в ОС, их надежности и безопасности.
Для специалистов
Записаться
Объём
36 час.
Длительность
30 дней
Нагрузка
6 час.
Формат обучения
Дистанционно (самостоятельно)
Описание Учебный курс рассматривает теоретические концепции и практические аспекты работы популярных операционных систем, включая решения для мобильных устройств и облачных платформ. Изучается управление памятью, файлами, процессами и сетевыми взаимодействиями. Особое внимание уделяется алгоритмам диспетчеризации, синхронизации процессов, надежности и безопасности. Курс адресован ИТ-специалистам, которым необходимо глубокое понимание внутренних механизмов системного программного обеспечения.
Цели
  • Сформировать понимание архитектуры современных операционных систем.
  • Развить умение анализировать методы управления системными ресурсами.
  • Подготовить к администрированию и настройке системного программного обеспечения.
Чему я научусь?
  • Описывать функции и уровни абстракции различных операционных систем.
  • Анализировать алгоритмы планирования и диспетчеризации процессов.
  • Применять методы синхронизации и взаимодействия потоков.

Авторы

Сафонов Владимир Олегович
Доктор технических наук, профессор кафедры информатики и заведующий лабораторией Java-технологии математико-механического факультета СПбГУ. \n
Чему я научусь?
  • Описывать функции и уровни абстракции различных операционных систем.
  • Анализировать алгоритмы планирования и диспетчеризации процессов.
  • Применять методы синхронизации и взаимодействия потоков.

Учебный план

№ Занятия
Экзамен экстерном Внимание! Экзамен экстерном не обязательный для сдачи. При желании вы можете его пройти, если хотите подтвердить свои знания по данному курсу без его изучения или поверить свои знания по нему. Экзамен экстерном можно сдать только один раз.
1 Понятие операционной системы (ОС), цели ее работы. Классификация компьютерных систем "В лекции дано определение понятия ""операционная система"" (ОС). Дан краткий обзор функциональности и назначения ОС, краткий... "В лекции дано определение понятия ""операционная система"" (ОС). Дан краткий обзор функциональности и назначения ОС, краткий обзор широкого спектра видов и архитектур современных компьютерных систем (настольные, распределенные, мобильные, облачные и др.) и операционных систем для них." ещё
Понятие операционной системы (ОС), цели ее работы. Классификация компьютерных систем тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
2 История ОС. Отечественные ОС. Диалекты UNIX. Режимы пакетной обработки, мультипрограммирования, разделения времени "В лекции дан исторический обзор ОС, как зарубежных, так и отечественных (ОС ДИСПАК, ОС ""Эльбрус"" и... "В лекции дан исторический обзор ОС, как зарубежных, так и отечественных (ОС ДИСПАК, ОС ""Эльбрус"" и др.). Рассмотрены основные режимы работы пользователей и заданий в ОС (пакетный, мультипрограммирование, разделение времени)." ещё
История ОС. Отечественные ОС. Диалекты UNIX. Режимы пакетной обработки, мультипрограммирования, разделения времени тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
3 Особенности ОС для различных классов компьютерных систем. ОС реального времени. ОС для облачных вычислений В лекции дан обзор особенностей ОС для различных классов вычислительных устройств (многопроцессорные и распределенные системы, настольные,... В лекции дан обзор особенностей ОС для различных классов вычислительных устройств (многопроцессорные и распределенные системы, настольные, карманные, мобильные и др.). Рассмотрены ОС реального времени, ОС для облачных вычислений. Проанализирована специфика требований к ОС и архитектур ОС для рассмотренных классов устройств. ещё
Особенности ОС для различных классов компьютерных систем. ОС реального времени. ОС для облачных вычислений тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
4 Архитектура компьютерной системы В лекции подробно рассмотрена архитектура компьютерной системы: управление прерываниями, памятью, вводом-выводом, иерархия памяти, ассоциативная память (кэширование),... В лекции подробно рассмотрена архитектура компьютерной системы: управление прерываниями, памятью, вводом-выводом, иерархия памяти, ассоциативная память (кэширование), защита памяти, аппаратная защита памяти в системах с теговой архитектурой. ещё
Архитектура компьютерной системы тест для курса Основы современных операционных систем 45 мин
5 Архитектура ОС. Управление процессами: Основные понятия. Семафоры и мониторы "В лекции рассматриваются: архитектура ОС и ее функциональность
Архитектура ОС. Управление процессами: Основные понятия. Семафоры и мониторы тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
6 Обзор функций ОС: управление памятью, файлами, процессами, сетями, командными интерпретаторами, сервисы ОС, системные вызовы. Уровни абстракции ОС. Архитектура UNIX и MS-DOS "В лекции рассмотрены: обзор функциональности ОС: управление памятью, файлами, процессами, сетями, командными интерпретаторами, сервисы ОС, системные... "В лекции рассмотрены: обзор функциональности ОС: управление памятью, файлами, процессами, сетями, командными интерпретаторами, сервисы ОС, системные вызовы ещё
Обзор функций ОС: управление памятью, файлами, процессами, сетями, командными интерпретаторами, сервисы ОС, системные вызовы. Уровни абстракции ОС. Архитектура UNIX и MS-DOS тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
7 Уровни абстракции ОС. ОС с архитектурой микроядра. Виртуальные машины. Цели проектирования и разработки ОС. Генерация ОС "В лекции рассматриваются следующие вопросы: методы проектирования и реализации ОС: уровни абстракции ОС
Уровни абстракции ОС. ОС с архитектурой микроядра. Виртуальные машины. Цели проектирования и разработки ОС. Генерация ОС тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
8 Управление процессами. Планирование и диспетчеризация процессов В лекции рассмотрены основные концепции управления процессами, планирования и диспетчеризации процессов.
Управление процессами. Планирование и диспетчеризация процессов тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
9 Методы взаимодействия процессов "В лекции рассматриваются: взаимодействие процессов: проблема ограниченного буфера
Методы взаимодействия процессов тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
10 Потоки (threads) и многопоточное выполнение программ (multi-threading) "В лекции рассматриваются понятие потока (thread) и многопоточное выполнение (multi-threading)
Потоки (threads) и многопоточное выполнение программ (multi-threading) тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
11 Стратегии и критерии диспетчеризации процессов "В лекции рассмотрены: планирование и диспетчеризация процессора
Стратегии и критерии диспетчеризации процессов тест для курса Основы современных операционных систем 45 мин
12 Методы синхронизации процессов "В лекции рассмотрена синхронизация процессов: критические секции
Методы синхронизации процессов тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
13 Тупики (deadlocks), методы предотвращения и обнаружения тупиков В лекции вводится понятие тупика (deadlock), рассматриваются модель системы, граф распределения ресурсов, граф wait-for, методы обработки... В лекции вводится понятие тупика (deadlock), рассматриваются модель системы, граф распределения ресурсов, граф wait-for, методы обработки и предотвращения тупиков. ещё
Тупики (deadlocks), методы предотвращения и обнаружения тупиков тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
14 Алгоритм банкира В лекции рассмотрены понятие безопасного состояния системы, алгоритм банкира, алгоритмы обнаружения тупиков.
Алгоритм банкира тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
15 Управление памятью "В лекции рассмотрены следующие вопросы: принципы управления памятью
Управление памятью тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
16 Страничная организация памяти "В лекции рассматриваются: откачка и подкачка (swapping)
Страничная организация памяти тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
17 Сегментная организация памяти "В лекции рассмотрены: сегментная организация памяти
Сегментная организация памяти тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
18 Виртуальная память "В лекции рассмотрены следующие вопросы: концепция виртуальной памяти
Виртуальная память тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
19 Системы файлов "В лекции рассмотрены следующие вопросы: интерфейс с системой файлов
Системы файлов тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
20 Виртуальные файловые системы (VFS). Реализации файловых систем. Сетевая файловая система NFS "В лекции рассмотрены следующие вопросы: виртуальные файловые системы (VFS)
Виртуальные файловые системы (VFS). Реализации файловых систем. Сетевая файловая система NFS тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
21 Системы ввода-вывода "В лекции рассмотрены следующие вопросы: организация ввода-вывода в компьютерной системе и ее поддержка в ОС
Системы ввода-вывода тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
22 Сети и сетевые структуры "В лекции рассмотрены: сети и сетевые структуры
Сети и сетевые структуры тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
23 Классические и современные сетевые коммуникационные протоколы "В лекции рассмотрены: коммуникационные протоколы
Классические и современные сетевые коммуникационные протоколы тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
24 Безопасность операционных систем и сетей. Trustworthy Computing "В лекции рассмотрены следующие вопросы: концепция безопасности
Безопасность операционных систем и сетей. Trustworthy Computing тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
25 Обзор архитектуры и возможностей системы Linux: архитектура, ядро, распространение и лицензирование, принципы проектирования, управление процессами "В лекции рассмотрены следующие вопросы: история создания Linux
Обзор архитектуры и возможностей системы Linux: архитектура, ядро, распространение и лицензирование, принципы проектирования, управление процессами тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
26 Обзор архитектуры и возможностей системы Linux: управление памятью, ресурсами, файловые системы, драйверы устройств, сети, безопасность "В лекции рассмотрены: управление памятью и ресурсами в Linux
Обзор архитектуры и возможностей системы Linux: управление памятью, ресурсами, файловые системы, драйверы устройств, сети, безопасность тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
27 Обзор архитектуры и возможностей систем Windows 2000/XP/2003/Vista/2008/7 "В лекции рассмотрены следующие вопросы: история Windows
Обзор архитектуры и возможностей систем Windows 2000/XP/2003/Vista/2008/7 тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
28 Системные механизмы Windows "В лекции рассмотрены: система файлов Windows
Системные механизмы Windows тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
29 Академическая программа Microsoft Shared Source Initiative. Открытое ядро Windows для изучения и исследований (Windows Research Kernel) "В лекции рассмотрены следующие вопросы: академическая программа Windows (WAP)
Академическая программа Microsoft Shared Source Initiative. Открытое ядро Windows для изучения и исследований (Windows Research Kernel) тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
30 ОС для мобильных устройств. Windows Mobile "В лекции рассмотрены следующие вопросы: особенности мобильных устройств и операционных систем для мобильных устройств
ОС для мобильных устройств. Windows Mobile тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
31 ОС для облачных вычислений (cloud computing). Windows Azure "В лекции рассмотрены следующие вопросы: понятие облачных вычислений (cloud computing) и особенности их организации
ОС для облачных вычислений (cloud computing). Windows Azure тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
32 Перспективы операционных систем и сетей "В данной заключительной лекции курса рассмотрены следующие вопросы: обзор других современных ОС, не рассмотренных подробно в... "В данной заключительной лекции курса рассмотрены следующие вопросы: обзор других современных ОС, не рассмотренных подробно в курсе (фирм IBM, HP, Oracle/Sun и др.) ещё
Перспективы операционных систем и сетей тест для курса Основы современных операционных систем 40 мин
33 Практическое изучение системы Windows XP "Целью лабораторной работы является практическое освоение операционной системы Windows XP – ее графической оболочки, входа и... "Целью лабораторной работы является практическое освоение операционной системы Windows XP – ее графической оболочки, входа и выхода, структуры рабочего стола, основных действий и настроек при работе в системе. Необходимый общий теоретический материал по архитектуре и особенностям ОС Windows представлен в ""Обзор архитектуры и возможностей систем Windows 2000/XP/2003/Vista/2008/7"" и ""Системные механизмы Windows"" данного курса." ещё
34 Практическое изучение системы Windows Vista "Целью лабораторной работы является практическое освоение операционной системы Windows Vista – ее графической оболочки, входа и... "Целью лабораторной работы является практическое освоение операционной системы Windows Vista – ее графической оболочки, входа и выхода, структуры рабочего стола, основных действий и настроек при работе в системе. Необходимый общий теоретический материал по архитектуре и особенностям ОС Windows представлен в ""Обзор архитектуры и возможностей систем Windows 2000/XP/2003/Vista/2008/7"" и ""Системные механизмы Windows"" данного курса." ещё
35 Практическое изучение системы Windows Server 2008 "Целью лабораторной работы является практическое освоение операционной системы Windows Server 2008 – ее графической оболочки, входа... "Целью лабораторной работы является практическое освоение операционной системы Windows Server 2008 – ее графической оболочки, входа и выхода, структуры рабочего стола, основных действий и настроек при работе в системе. Необходимый общий теоретический материал по архитектуре и особенностям ОС Windows представлен в ""Обзор архитектуры и возможностей систем Windows 2000/XP/2003/Vista/2008/7"" и ""Системные механизмы Windows"" данного курса." ещё
36 Практическое изучение системы Windows 7 "Целью лабораторной работы является практическое освоение операционной системы Windows 7 – ее графической оболочки, входа и... "Целью лабораторной работы является практическое освоение операционной системы Windows 7 – ее графической оболочки, входа и выхода, структуры рабочего стола, основных действий и настроек при работе в системе. Необходимый общий теоретический материал по архитектуре и особенностям ОС Windows представлен в ""Обзор архитектуры и возможностей систем Windows 2000/XP/2003/Vista/2008/7"" и ""Системные механизмы Windows"" данного курса." ещё
37 Практическое изучение системы Windows Mobile "Целью лабораторной работы является практическое освоение операционной системы для мобильных устройств Windows Mobile – ее графической... "Целью лабораторной работы является практическое освоение операционной системы для мобильных устройств Windows Mobile – ее графической оболочки, входа и выхода, структуры рабочего стола, основных действий и настроек при работе в системе. Необходимый общий теоретический материал по архитектуре и особенностям ОС для мобильных устройств, в том числе - Windows Mobile, представлен в ""ОС для мобильных устройств. Windows Mobile"" данного курса." ещё
38 Практическое изучение Windows Azure "Целью лабораторной работы является практическое освоение Windows Azure– новейшей платформы Microsoft для облачных вычислений (cloud computing).... "Целью лабораторной работы является практическое освоение Windows Azure– новейшей платформы Microsoft для облачных вычислений (cloud computing). Необходимый теоретический материал по основам облачных вычислений и основам архитектуры платформы Windows Azure представлен в ""ОС для облачных вычислений (cloud computing). Windows Azure"" данного курса. Работа в Windows Azure требует наличия академического доступа к Windows Azure, либо платной регистрации в ней. Альтернативой является использование бесплатной облачной системы Windows Live[18] , основанной на Windows Azure, что и учтено в данной лабораторной работе. При подготовке лабораторной работы использованы материалы [17-20]." ещё
39 Практическое изучение Windows Research Kernel "Целью лабораторной работы является практическое освоение Windows Research Kernel (WRK) – исходных кодов исследовательского ядра Windows,... "Целью лабораторной работы является практическое освоение Windows Research Kernel (WRK) – исходных кодов исследовательского ядра Windows, предназначенных для более глубокого изучения архитектуры Windows и исследований в области операционных систем. Необходимый вводный и общий теоретический материал по архитектуре и особенностям WRK представлен в ""Академическая программа Microsoft Shared Source Initiative. Открытое ядро Windows для изучения и исследований (Windows Research Kernel)"" данного курса. Данная лабораторная работа является лишь начальным практическим ознакомлением с пакетом WRK, использование которого в обучении операционным системам само по себе может стать основой для семестрового или полугодового курса и (или) семинара по ОС. Методы использования WRK, а также основы внутренней архитектуры Windows описаны в книге [7]. Пакет WRK доступен для скачивания преподавателями, аспирантами и студентами, зарегистрированными с помощью Microsoft Passport, по ссылке [19] с академического сайта Microsoft. Размер дистрибутива для скачивания – 14 мегабайт." ещё
40 Практическое изучение системы Linux "Целью лабораторной работы является практическое освоение операционной системы Linux – ее графической оболочки, входа и выхода,... "Целью лабораторной работы является практическое освоение операционной системы Linux – ее графической оболочки, входа и выхода, структуры рабочего стола, основных действий и настроек при работе в системе. Необходимый общий теоретический материал по архитектуре и особенностям ОС Linux представлен в лекциях ""Обзор архитектуры и возможностей системы Linux: архитектура, ядро, распространение и лицензирование, принципы проектирования, управление процессами"" и ""Обзор архитектуры и возможностей системы Linux: управление памятью, ресурсами, файловые системы, драйверы устройств, сети, безопасность"" данного курса." ещё
41 Список сокращений
Экзамен для курса Основы современных операционных систем 60 мин
Экзамен экстерном для курса Основы современных операционных систем 90 мин
Тренировочный экзамен для курса Основы современных операционных систем 90 мин
Тренировочный экзамен Внимание! Тренировочный экзамен экстерном не обязательный для сдачи. При желании вы можете его пройти, если хотите проверить свои знания курса перед сдачей экзамена. Тренировочный экзамен можно сдавать сколько угодно один раз.
Экзамен
^