Тема 2. Файловые системы, управление памятью и вводом-выводом

Гуманитарная

Академия

Дистанционное образование

________________________________________________________

X1.01;1

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ (КУРСА)

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

МОСКВА 2005

Разработано С.В. Назаровым, д-ром техн. наук, проф.

Рекомендовано Учебно-методическим

советом в качестве учебного пособия

для студентов СГА

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ (КУРСА)

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Методическое пособие по изучению дисциплины разработано в соответствии и на основе требований Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования.

Настоящее пособие включает в себя краткое содержание разделов (модулей) дисциплины, в организационно-методическом разделе пособия указаны цель и задачи учебной дисциплины, требования к уровню освоения содержания дисциплины.

Для студентов Современной Гуманитарной Академии

___________________________________________________________________________________________________________________

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ.. 4

II. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ... 5

1. Темы и их краткое содержание. 5

Модуль 1. Общие принципы построения операционных систем (ОС) 5

Модуль 2. Сопровождение ОС. Распределенные ОС.. 6

Модуль 3. Современные сетевые операционные системы.. 8

2. Примерный перечень контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы.. 9

3. Примерный перечень тем рефератов и курсовых работ. 9

4. Примерный перечень вопросов к экзамену по дисциплине. 10

III. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ... 11

Литература. 11

Средства обеспечения освоения дисциплины.. 12

I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1. Цель дисциплины

Целью изучения дисциплины является теоретическая и практическая подготовка студентов в области операционных систем современных компьютеров локальных и глобальных компьютерных сетей.

2. Задачи дисциплины

Изучить принципы архитектурной организации мультипрограммных операционных систем, освоить практическую работу по инсталляции, конфигурированию, загрузке, настройке, диагностике, восстановлению работоспособности, мониторингу и сопровождению операционных систем современных компьютеров локальных и глобальных компьютерных сетей.

3. Место дисциплины в профессиональной подготовке выпускника

Изучение дисциплины предполагает знание студентами теории информационных систем и технологий, 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 MS DOS, Windows 95/98/Me/2000, офисных пакетах MS Office (в том числе достаточно глубокое знание Excel), а также умение разрабатывать Windows-приложения на одном из следующих алгоритмических языков (Visual Basic, Pascal (Delphi), С++). Дисциплина является обеспечивающей при изучении ряда последующих дисциплин, таких как базы данных, методы и средства защиты компьютерной информации и др.

4. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

Дисциплина предполагает серьезное отношение к ее изучению, во-первых, в связи с ее достаточной сложностью, во-вторых, в связи с необходимостью большого объема практической работы по освоению операционных систем, и, в-третьих, нужно отметить степень важности предмета – операционные системы занимают центральное место в программном обеспечении современных компьютеров локальных и глобальных компьютерных сетей.

Бакалавр, изучивший дисциплину, 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, вводом-выводом 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.

Бакалавр, изучивший дисциплину, должен 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 вычислительных процессов.

Бакалавр, изучивший дисциплину, должен иметь представление о мультимедийных операционных системах, тенденциях и перспективах развития распределенных операционных систем, оболочек и сред и новых направлениях сетевых технологий.

II. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

1. Темы и их краткое содержание

Модуль 1. Общие принципы построения операционных систем (ОС)

Тема 1. Введение. Основные определения и понятия

Определение операционной системы (ОС). Место ОС в программном обеспечении компьютеров, компьютерных систем и сетей. Назначение, состав и функции ОС. Понятие компьютерных ресурсов. Концепция многоуровневого виртуального компьютера. Операционные оболочки и среды.

Поколения операционных систем. Классификация ОС. Интерфейсы операционных систем. Эволюция ОС. Эффективность ОС. Однопрограммные, многопрограммные, многопользовательские и многопроцессорные операционные системы. Примеры распространенных ОС: MS DOS, Windows 3.x, Windows 9.x/Me/2000, UNIX, Linux, OS/2, Macintosh, MVS, MV.

Загрузка операционных систем (на примере Windows 9.x/Me/NT/2000). 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 9.x/Me/NT/2000). Требования к аппаратным ресурсам. Подготовка процесса инсталляции. Конфигурирование разделов на жестком диске. Выбор файловой системы. Выбор варианта установки (локальная, сетевая). Инсталляция мультиоперационных систем.

Концепция процессов и потоков. Определение и модель процесса. Создание и завершение процессов. Иерархия процессов. Операции над процессами. Состояния процесса: выполнение, приостановка, возобновление. Блок управления процессами. Обработка прерываний. Ядро операционной системы.

Потоки и их использование. Модель потока. Реализация потоков в пространстве пользователя. Реализация потоков в ядре. Смешанная реализация. Активация планировщика. Всплывающие потоки. Возможности создания многопоточных программ.

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

Моделирование на языках высокого уровня вычислительного процесса многопрограммных операционных систем с детализацией уровней задач, процессов, потоков и тупиков.

Тема 2. Файловые системы, управление памятью и вводом-выводом

Понятие файла. Именование, структура и типы файлов. Атрибуты и доступ к файлам, операции с файлами. Понятие каталога. Иерархические каталоговые системы. Операции с каталогами. 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.

Иерархическая организация памяти. Задачи распределения памяти. Виртуальная память. Страничная и сегментная организация памяти. Подкачка страниц и алгоритмы замещения страниц: оптимальный алгоритм, 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 9.x/Me/NT/2000). Защита памяти.

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.

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. Алфавитно-цифровые терминалы и графические интерфейсы и устройства пользователя. Таймеры и их программное обеспечение.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: