Операційні системи

Дисципліна вивчається у другому семестрі першого курсу – відповідно до навчального плану спеціальності F3 «Комп’ютерні науки».
Дисципліна викладається з 1 по 15 тиждень і складається з лекцій, лабораторних робіт. Згідно навчального плану має закінчуватися екзаменом.
Мета вивчення дисципліни: є формування комплексу знань, на яких базуються сучасні інформаційні технології. Для досягнення мети вивчення дисципліни студенти повинні навчитися працювати з операційними системами. Дисципліна має націлити майбутніх фахівців на творче застосування отриманих знань у їх практичній діяльності.
Практичне значення та використання отриманих знань: Курс призначений для студентів молодших курсів в області інформаційних технологіях. Він знайомить з принципами архітектури та функціонування сучасних операційних систем і мереж, дає теоретичні знання і практичні навички для роботи та адмініструванні операційних систем - Windows, Linux.
Тематика та види навчальних занять
Для денної форми здобуття освіти
Дисципліна вивчається у другому семестрі першого курсу відповідно до навчального плану спеціальності F3 «Комп’ютерні науки».
Лекційні заняття
Лекція 1 Основні концепції, еволюція, різновиди операційних систем.
Поняття ОС. Функції ОС. Види операційних систем. Історія розвитку ОС. Класифікація ОС. ДОС (Дискові ОС).Універсальні ОС. Мікроядерні ОС. Принципи побудови ОС. Понят-тя процесу. Рівні і шари контексту. Статична та динамічна частини контексту. Переми-кання контексту. 6 рівнів переривань. Системний виклик.
Лекція 2 Архітектура та ресурси операційних систем.
Архітектура UNIX. Режими завдання і ядра процесу. Блок-схема ядра. Короткий опис бло-ків.
Лекція 3 Планування та керування процесами і потоками.
Збереження контексту процесу. Алгоритми планування(алгоритми FCFS,FIFO, Round Rob-in,Shorted-Job-First). Пріорітетне планування. Багаторівневі черги. Диспетчеризація проце-сів.
Лекція 4 Багатозадачність, взаємодія потоків, міжпроцесова взаємодія.
Структура буфера надоперативної пам'яті. Визначення та властивості.
Лекція 5 Керування оперативною пам'яттю.
Функціонування буфера надоперативної пам'яті. Механізм пошуку буфера. Переваги і не-зручності буферного кешу. Управління пам'яттю. Свопінг (swap). Підкочування за запи-том (demand paging).
Лекція 6 Організація пам'яті у захищеному режимі, керування розподілом пам'яті.
Структура процесів. Діаграма переходів. Системний виклик fork. Поля таблиці процесів. Формат пам'яті системи. Сегменти адресного простору. Віртуальна адресація. Фізична ад-ресація.
Лекція 7 Логічна та фізична організація файлових систем.
Файлові системи tar, fat, fat32. Файлова система s5fs. Файлова система ext2.
Лекція 8 Реалізація файлових систем.
Віртуальна файлова система vfs. Журналіруємі файлові системи.
Лекція 9 Виконувані файли.
Робота в режимі реального часу. Системні операції з часом. Таймер. Приклад будильника.
Лекція 10 Керування пристроями введення-виведення
Управління введенням-виводом. Таблиця ключів. Символьні та блочні пристрої. Каталог /dev/. Команди open, close, read, write.
Лекція 11 Мережні засоби операційних систем.
Способи взаємодії процесів. Програмне уведення-виведення. Керований перериваннями з використанням DMA.
Лекція 12 Взаємодія з користувачем в операційних системах.
Посилка і обробка сигналів. Неіменовані канали. PIPE - створення неіменованого каналу. Приклад програми. Три пакети взаємодії в IPC.
Лекція 13 Захист інформації в операційних системах.
Семафори і блокування файлів. Приклад програми. Механізм передачі повідомлень. Сис-темний виклик msgget(). Системний виклик msgsnd(). Сокети. Схема взаємодії через соке-ти. Основні типи сокетів: потоковий, датаграмний, сокет послідовних пакетів, простий.
Лекція 14 Завантаження та адміністрування операційних систем.
Дії з сокетами: установка зв'язку ,передача даних, закривання сокетів. Видалений виклик процедур. 3 рівні RPC. Клієнт-серверна взаємодія. Архітектура багатопроцесорних систем. Мaster-slave (іменна організація) Симетрична архітектура (шинна організація). Гіперкубі-чне з'єднання процесорних модулів. Трансп'ютер. Кластер - комп'ютери, об'єднані швид-кою локальною мережею.
Лекція 15 Багатопроцесорні та розподілені системи.
Операційна система MS-DOS. Історія розвитку MS-DOS. Конфігурація MS DOS при почат-ковому завантаженні. Структура диска в MS - DOS. Використання пам'яті системою MS – DOS.
Лабораторні роботи:
Лабораторна робота №1 Початкові навички роботи з операційною системою UNIX / LINUX.
Мета роботи: Надати початкові навички роботи з операційною системою UNIX / LINUX. Ознайомитися з ядром, командами, файловими системами та системними директоріями; редактор vi і довідкова система man
Лабораторна робота № 2 Початкові навички роботи в командному інтерпретаторі shell.
Мета роботи: Ознайомитись з поняттям роботи в командному інтерпретаторі shell та структурою команд в shell; угрупування та перенаправлення команд в shell.
Лабораторна робота № 3 Програмні структури в командному інтерпретаторі shell.
Мета роботи: Ознайомитись з програмними структурами в командному інтерпретаторі shell.
Лабораторна робота № 4 Основи створення і компіляції програм на мові Сі базовими за-собами ОС UNIX.
Мета роботи: Ознайомитись з поняттям створення і компіляції програм на мові Сі базовими засобами ОС UNIX.
Лабораторна робота №5 Засоби обробки структурованих текстових даних. Засоби оброб-ки каталогів. Знайомство з утилітою MAKE, написання простих make –файлів.
Мета роботи: Навчити роботи з засобами обробки структурованих текстових даних. Засоби обробки каталогів. Познайомити з утилітою MAKE, написання простих make –файлів.
Лабораторна робота №6 Процеси і потоки в UNIX. Загальні визначення, основні атрибу-ти, способи створення і завершення процесів.
Мета роботи: Навчити визначати процеси і потоки в UNIX. Загальні визначення, основні атрибути, способи створення і завершення процесів.
Лабораторна робота №7 Термінали і псевдотермінали в Linux.
Мета роботи: Робота з терміналами і псевдотерміналами в Linux. Засоби роботи з терміналами.
Лабораторна робота №8 Засоби роботи з терміналами. Засоби локалізації в UNIX/LINUX.
Мета роботи: Ознайомити з засобами локалізації в UNIX/LINUX
Лабораторна робота №9 Мережеві засоби: основні поняття і об'єкти, що асоціюються з мережевими засобами. Функції для опитування даних про мережу і для роботи з сокетами.
Мета роботи: Навчити роботі з мережевими засобами: основні поняття і об'єкти, що асоціюються з мережевими засобами. Функції для опитування даних про мережу і для роботи з сокетами.
Лабораторна робота №10 Засоби Linux для роботи з протоколом SMB. Сервер SAMBA.
Мета роботи: Вивчити засоби Linux для роботи з протоколом SMB. Сервер SAMBA.
Лабораторна робота №11 Розподіл IP-адресів за допомогою DHCP.
Мета роботи: Дати поняття про розподіл IP -адрес за допомогою DHCP.
Лабораторна робота №12 Розподіл IP -адресов за допомогою DHCP. Підтримка Web -сервера в LINUX.
Мета роботи: Дати поняття про розподіл IP -адрес за допомогою DHCP. Навчити основ-ним засобам підтримки Web -сервера в LINUX.
Лабораторна робота №13 Фільтрація пакетів за допомогою програми "iptables".
Мета роботи: Ознайомити з поняттям фільтрація пакетів за допомогою програми "iptables"
Лабораторна робота №14 Засоби підтримки FTP в LINUX.
Мета роботи: Ознайомити з засобами підтримки FTP в LINUX.
Лабораторна робота №15 Мережева файлова система на базі протоколу NFS.
Мета роботи: Ознайомити із початком роботи з мережевою файловою системою на базі протоколу NFS.
Для заочної форми здобуття освіти
Лекційні заняття
Лекція 1 Основні концепції, еволюція, різновиди операційних систем.
Поняття ОС. Функції ОС. Види операційних систем. Історія розвитку ОС. Класифікація ОС. ДОС (Дискові ОС).Універсальні ОС. Мікроядерні ОС. Принципи побудови ОС. Понят-тя процесу. Рівні і шари контексту. Статична та динамічна частини контексту. Переми-кання контексту. 6 рівнів переривань. Системний виклик.
Лекція 2 Архітектура та ресурси операційних систем.
Архітектура UNIX. Режими завдання і ядра процесу. Блок-схема ядра. Короткий опис бло-ків.
Практичні роботи:
Практична робота №1 Початкові навички роботи з операційною системою UNIX / LINUX.
Мета роботи: Надати початкові навички роботи з операційною системою UNIX / LINUX. Ознайомитися з ядром, командами, файловими системами та системними директоріями; редактор vi і довідкова система man
Практична робота № 2 Початкові навички роботи в командному інтерпретаторі shell.
Мета роботи: Ознайомитись з поняттям роботи в командному інтерпретаторі shell та структурою команд в shell; угрупування та перенаправлення команд в shell.
Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.
Для заочної форми здобуття освіти
Дисципліна вивчається у третьому семестрі відповідно до навчального плану спеціальності F3 «Комп’ютерні науки».
Контрольна робота для здобувачів заочної форми
Завдання для виконання контрольної роботи здобувач отримує на установчій лекції.
Робота містить 5 теоретичних питань та 2 практичних завдання. Обсяг відповіді на кожне теоретичне питання: не менше, ніж 2 сторінки машинописного тексту. Текст відповіді повинен бути виконаний самостійно, а не скопійованим з навчального посібника. Лабораторна робота №1 Початкові навички роботи з операційною системою UNIX / LINUX. Лабораторна робота № 2 Початкові навички роботи в командному інтерпретаторі shell.
Термін надання виконаної контрольної роботи на перевірку – не пізніше, ніж за місяць до початку сесії
Ідивідуальна работа.
Для денної форми здобуття освіти не предбачена.
Для заочної форми здобуття освіти не предбачена.
Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання
Для денної форми здобуття освіти
Поточний контроль полягає у виконанні:
1. 15-ти лабораторних робіт. Повне виконання та захист лабораторних робіт оцінюється:
- №1, №2, №3, №4, №6, №10, №13 – по 4 бали за кожну;
- №8, №9, №11, №12, №14, №15 – по 3 бали за кожну;
- №5, №7 — по 7 балів за кожну.
2. Написанню двох модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з практичного завдання та проводяться у письмовій формі. Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи становить 20 балів.
Підсумковий контроль – залік. Максимальна оцінка, яка дозволяє отримати «зараховано» – 60 балів.
Для заочної форми здобуття освіти
Виконання лабораторних завдань по тематиці лабораторних робіт-20 балів. 1. Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи становить 50 балів. Захист 30 балів.
Підсумковий контроль – залік. Максимальна оцінка, яка дозволяє отримати «зараховано» – 60 балів.