Спонсор: Microsoft
Автор: Владимир Сафонов | Санкт-Петербургский государственный университет
Форма обучения:
дистанционная
Стоимость самостоятельного обучения:
бесплатно
Доступ:
свободный
Документ об окончании:
 
Уровень:
Для всех
Длительность:
45:26:00
Студентов:
5083
Выпускников:
922
Качество курса:
4.64 | 4.23
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.
В курсе подробно рассматриваются архитектура операционных систем (ОС), основные алгоритмы и структуры данных, используемые в ОС. Рассмотрены методы управления оперативной и внешней памятью, виртуальная память, ее страничная и сегментная организация, методы управления процессами и потоками и их синхронизации, методы диспетчеризации процессов, методы распределения ресурсов и алгоритмы предотвращения и обнаружения тупиков, системы ввода-вывода, файловые системы, сети и сетевые протоколы, безопасность ОС и сетей. Изложение сопровождается практическими примерами, помогающими студентам практически овладеть излагаемыми концепциями. Материал курса отражает 35-летний опыт автора в использовании широкого спектра зарубежных и отечественных ОС (ОС ДИСПАК для БЭСМ-6, ОС “Эльбрус”, ОС ЕС ЭВМ, ОС СМ ЭВМ, MS-DOS, Windows, Solaris, Linux). Курс входит в число основных дисциплин для студентов 2 курса по специальности 010503 (математическое обеспечение и администрирование операционных систем) и 080801, 080802 (прикладная информатика).
ISBN: 978-5-9963-0495-0
 

План занятий

Занятие
Заголовок <<
Дата изучения
Лекция 1
1 час 15 минут
Понятие операционной системы (ОС), цели ее работы. Классификация компьютерных систем
-
Тест 1
24 минуты
-
Тест 2
24 минуты
-
Лекция 3
1 час 8 минут
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, карманные, мобильные и др.). Рассмотрены ОС реального времени, ОС для облачных вычислений. Проанализирована специфика требований к ОС и архитектур ОС для рассмотренных классов устройств.
-
Тест 3
24 минуты
-
Лекция 4
1 час 27 минут
Архитектура компьютерной системы
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.
-
Лекция 5
38 минут
Архитектура ОС. Управление процессами: Основные понятия. Семафоры и мониторы
В лекции рассматриваются: архитектура ОС и ее функциональность; управление процессами как основная функция ОС; обзор базовых механизмов синхронизации процессов - семафоров и мониторов.
-
Тест 5
24 минуты
-
Лекция 6
1 час 18 минут
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 вызовы; организация ОС по принципу уровней абстракции; особенности архитектуры UNIX и MS-DOS.
-
Тест 6
24 минуты
-
Лекция 7
39 минут
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; ОС с архитектурой микроядра; виртуальные машины; цели проектирования и разработки ОС с точки зрения пользователей и разработчиков; генерация ОС для конкретной компьютерной системы при ее инсталляции.
-
Тест 7
24 минуты
-
Лекция 9
42 минуты
Методы взаимодействия процессов
-
Тест 9
24 минуты
-
Лекция 11
51 минута
Стратегии и критерии диспетчеризации процессов
В лекции рассмотрены: планирование и диспетчеризация процессора; критерии диспетчеризации; стратегии диспетчеризации (FCFS, SJF, RR); многоуровневые очереди, диспетчеризация мультипроцессорных систем и систем реального времени.
-
Лекция 12
1 час 28 минут
Методы синхронизации процессов
В лекции рассмотрена синхронизация процессов: критические секции; алгоритмы решения проблемы взаимного исключения критических секций; двоичные и общие семафоры; решение проблем "ограниченный буфер", "читатели-писатели", "обедающие философы"; мониторы; синхронизация в Solaris и Windows 2000.
Оглавление
-
Тест 12
24 минуты
-
Лекция 14
48 минут
Алгоритм банкира
В лекции рассмотрены понятие безопасного состояния системы, алгоритм банкира, алгоритмы обнаружения тупиков.
-
Тест 14
24 минуты
-
Лекция 16
56 минут
Страничная организация памяти
В лекции рассматриваются: откачка и подкачка (swapping); стратегии динамического распределения памяти; фрагментация; принципы страничной организации; таблица страниц; использование ассоциативной памяти; двухуровневые, иерархические, хешированные и инвертированные таблицы страниц; разделяемые страницы.
-
Тест 16
24 минуты
-
Лекция 18
1 час 12 минут
Виртуальная память
В лекции рассмотрены следующие вопросы: концепция виртуальной памяти; страничная организация виртуальной памяти; обработка отсутствия страницы в памяти (page fault); обработка страниц по требованию; совместное использование страниц процессами; файлы, отображаемые в память (memory-mapped files); стратегии замещения страниц; алгоритмы FIFO и LRU; алгоритм "второго шанса"; алгоритмы со счетчиком; выделение фреймов – фиксированное и с приоритетами; thrashing; страничная организация в Windows NT и Solaris.
-
Тест 18
24 минуты
-
Лекция 19
1 час 25 минут
Системы файлов
В лекции рассмотрены следующие вопросы: интерфейс с системой файлов; структура файла и операции над файлом; типы файлов; отличия файловых систем в ОС MULTICS и "Эльбрус" от файловых систем в ОС для ПЭВМ; файлы последовательного и прямого доступа; директория, способы организации директорий; монтирование файловых систем; защита файлов; блок управления файлом; принципы реализации файловых систем.
-
Тест 19
24 минуты
-
Лекция 20
54 минуты
Виртуальные файловые системы (VFS). Реализации файловых систем. Сетевая файловая система NFS
-
Тест 20
24 минуты
-
Лекция 21
58 минут
Системы ввода-вывода
В лекции рассмотрены следующие вопросы: организация ввода-вывода в компьютерной системе и ее поддержка в ОС; контролллеры; драйверы; контроллеры с прямым доступом к памяти (Direct Memory Access – DMA); цикл выполнения задания в ОС, чередование вычислений и ввода вывода, прерывания.
-
Тест 21
24 минуты
-
Тест 23
24 минуты
-
Лекция 24
1 час 3 минуты
Безопасность операционных систем и сетей. Trustworthy Computing
В лекции рассмотрены следующие вопросы: концепция безопасности; сетевые и системные угрозы (атаки); борьба с атаками; аудит сетевых систем; брандмауэры; обнаружение попыток взлома; криптография; SSL; уровни безопасности компьютеров; решение проблем безопасности в Windows NT и в Microsoft.NET; политики безопасности; инициатива Microsoft Trustworthy Computing Initiative.
-
Тест 24
24 минуты
-
Лекция 28
1 час 4 минуты
Системные механизмы Windows
В лекции рассмотрены: система файлов Windows; сетевые средства Windows; программный интерфейс Windows; управление памятью, процессами, заданиями, многопоточность в Windows; поддержка параллельного программирования в Windows; управление физической памятью и рабочими наборами в Windows.
-
Тест 28
24 минуты
-
Лекция 30
43 минуты
ОС для мобильных устройств. Windows Mobile
В лекции рассмотрены следующие вопросы: особенности мобильных устройств и операционных систем для мобильных устройств; обзор рынка ОС для мобильных устройств: Windows Mobile, Symbian OS, Google Android, Blackberry OS и др.
-
Тест 30
24 минуты
-
Лекция 31
29 минут
ОС для облачных вычислений (cloud computing). Windows Azure
В лекции рассмотрены следующие вопросы: понятие облачных вычислений (cloud computing) и особенности их организации; сервисы; центры обработки данных; обзор ОС и инструментов для облачных вычислений; Microsoft Windows Azure, ее особенности, преимущества и лидирующая роль в развитии облачных вычислений; платформа Microsoft.NET как базис для архитектуры Windows Azure; перспективы ОС для облачных вычислений.
-
Тест 31
24 минуты
-
Лекция 32
40 минут
Перспективы операционных систем и сетей
В данной заключительной лекции курса рассмотрены следующие вопросы: обзор других современных ОС, не рассмотренных подробно в курсе (фирм IBM, HP, Oracle/Sun и др.); современные тенденции в развитии ОС; графические оболочки ОС; поддержка распределенных, параллельных, облачных вычислений в ОС; развитие сетей: 3G, 4G, WiMAX; перспективы ОС и сетей.
-
Тест 32
24 минуты
-
Практическое изучение системы Windows XP
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 и данного курса.
-
Практическое изучение системы Windows Vista
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 и данного курса.
-
Практическое изучение системы Windows Server 2008
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 и данного курса.
-
Практическое изучение системы Windows 7
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 и данного курса.
-
Практическое изучение системы Windows Mobile
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 данного курса.
-
Практическое изучение Windows Azure
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 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 , основанной на Windows Azure, что и учтено в данной лабораторной работе. При подготовке лабораторной работы использованы материалы [17-20].
-
Практическое изучение Windows Research Kernel
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 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 . Пакет WRK доступен для скачивания преподавателями, аспирантами и студентами, зарегистрированными с помощью Microsoft Passport, по ссылке с академического сайта Microsoft. Размер дистрибутива для скачивания – 14 мегабайт.
-
Практическое изучение системы Linux
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 и данного курса.
-
1 час 40 минут
-
Василий Четвертаков
Василий Четвертаков
Владислав Нагорный
Владислав Нагорный

Подскажите, пожалуйста, планируете ли вы возобновление программ высшего образования? Если да, есть ли какие-то примерные сроки?

Спасибо!

Айрат Хисматуллин
Айрат Хисматуллин
Россия
Андрей Шищенко
Андрей Шищенко
Россия, Хабаровск