Программа дисциплины «Системное программное обеспечение» для специальности 230101. 65 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»
|
Скачать 258.64 Kb.
|
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики" Московский институт электроники и математики Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» Факультет информационных технологий и вычислительной техники Программа дисциплины Системное программное обеспечение для специальности 230101.65 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» подготовки специалиста Автор программы: Фомин С.С., доцент, sfomin@hse.ru Одобрена на заседании кафедры «Информационно-коммуникационные технологии» «___»____________ 2012г. Зав. кафедрой ______________В.Н. Азаров Утверждена УС МИЭМ НИУ ВШЭ «___»_____________2012г. Ученый секретарь ______________В.П.Симонов Москва, 2012 Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы. 1. Область применения и нормативные ссылки Настоящая программа учебной дисциплины "Системное программное обеспечение" устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности. Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов специальности 230101.65 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети», изучающих дисциплину «Системное программное обеспечение». Программа разработана в соответствии с: ГОС по специальности подготовки специалистов 230100.65 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»; рабочим учебным планом университета по направлению 230100.65 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» подготовки специалиста, утвержденным в 2012 г. 2. Цели освоения дисциплины Цели освоения дисциплины "Системное программное обеспечение":
Задачами преподавания дисциплины являются:
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины В результате освоения дисциплины студент должен: Знать:
Уметь:
Иметь навыки:
В результате освоения дисциплины студент осваивает следующие компетенции:
4. Место дисциплины в структуре образовательной программы Настоящая дисциплина является базовой и относится к Специальным дисциплинам, обеспечивающим профессиональную подготовку. Изучение данной дисциплины базируется на следующих дисциплинах:
Для освоения учебной дисциплины, студенты должны владеть следующими знаниями и компетенциями
Основные положения дисциплины должны быть использованы в дальнейшем при изучении следующих дисциплин:
6.1. Критерии оценки знаний, навыков Текущий контроль в каждом семестре предусматривает контрольную работу в виде теста на компьютере. Промежуточный контроль: зачеты в конце 1-го семестра и домашнее задание в конце 2-го семестра. Итоговый контроль: экзамен в конце 2-го семестра. Итоговый экзамен предусматривает тестирование на компьютере. В тест итогового экзамена входят вопросы по теоретическому и практическому материалу двух семестров. Оценки по решению задач и тесту выставляются по 10-ти балльной шкале.
Тема 1. Введение Классификация ПО. Системное, прикладное, инструментальное ПО. Системное ПО: базовое ПО (операционные системы, оболочки ОС, сетевые ОС), сервисное ПО (диагностика, антивирусные программы, архиваторы, обслуживание локальной сети). Инструментальное ПО: системы программирования, интегрированные среды программирования, программные комплексы. Прикладное ПО: общего назначения, проблемно-ориентированное, издательские системы, информационно-поисковые системы, мультимедиа. Введение в операционные системы. Определение, назначение, состав, функции, классификация операционных систем, основные функции и назначения операционных систем пакетной обработки, разделения времени и реального времени. Тема 2. Введение в ОС UNIX История создания Unix. Основные свойства Unix (мобильность, файловая система, командный язык). Концептуальная модель Unix. Современные версии Unix. Архитектура ОС Unix. Архитектура ядра Unix. Пользователь, интерфейс пользователя, привилегированный пользователь, программы, команды, процессы. Вход в систему: ввод идентификатора и пароля. Интерпретатор команд (общие сведения); формат команд; порождение имен файлов; стиль общения с системой. Файловая система: структура файловой системы, типы файлов, состав стандартных каталогов, монтирование файловой системы. Тема 3. Процессы Понятие процесса. Описание процессов. Состояния и свойства процессов. Представление процессов в вычислительных системах. Операции над процессами и связанные с ними понятия. Набор операций. Process Control Block и контекст процесса. Одноразовые операции. Многоразовые операции. Переключение контекста. Тема 4. Планирование процессов Уровни планирования. Критерии планирования и требования к алгоритмам. Параметры планирования. Вытесняющее и невытесняющее планирование. Алгоритмы планирования. First-Come, First-Served (FCFS). Round Robin (RR). Shortest-Job-First (SJF). Гарантированное планирование. Приоритетное планирование. Многоуровневые очереди (Multilevel Queue). Многоуровневые очереди с обратной связью (Multilevel Feedback Queue). Тема 5. Управление процессами в ОС UNIX Ядро Unix и процессы. Функции ядра. Системные ресурсы. Системные вызовы. Защита от вмешательства пользователя. Понятие процесса. Виртуальное адресное пространство процесса. Сегменты объектного модуля. Схема подчиненности процессов. Порождение процессов. Образ процесса. Системный вызов fork(). Идентификатор процесса. Наследование знаний о среде выполнения процесса. Системные вызовы wait(), exit(), execl(). Замена процедурного сегмента в порожденном процессе. Методы организации параллельных процессов. Пример асинхронного копирования файлов. Сигналы. Система прерываний процесса. Типичные события при выполнении процесса. Сигналы ОС Unix. Синхронные и асинхронные сигналы. Реакция процесса на сигнал. Посылка сигнала процессу и обработка сигнала. Системные вызовы kill() и signal(). Пример обмена сигналами между родственными процессами. Неименованные программные каналы. Программный канал как однонаправленное асинхронное средство связи. Свойства программных каналов. Установка программных каналов. Системный вызов pipe(). Этапы установки программного канала. Соотношение между дескрипторами файлов и каналов. Организация пересылки файлов через программный канал между родственными процессами. Перенаправление стандартного ввода-вывода. Ассоциирование канала с потоком. Пример взаимодействия родственных процессов в дуплексном режиме и переназначение стандартного ввода-вывода. Пример программной организации конвейера. Тема 6. Управление начальной загрузкой в ОС UNIX Начальная загрузка. Этапы загрузки. Базовая инициализация ядра и создание «спонтанных» процессов. Командные файлы запуска Unix. Работа в многопользовательском режиме. Запуск процессов обслуживания терминалов. Особенности загрузки BSD и ATT систем. Командные файлы запуска BSD систем (командный файл загрузки /etc/rc, глобальный конфигурационный файл /etc/sysconfig; запуск сети - /etc/netstart; запуск локальных прикладных систем - /rc.local). Форматы командных и конфигурационных файлов. Контроль за текущими процессами в Unix (команда ps). Процессы-демоны (init, initd, portmap, pagedaemon, swapper, nfsd, ftpd, telnetd). Остановка ОС Unix: команды shutdown, reboot. Тема 7. Средства обслуживания ОС Системы инициализации ОС. Средства администрирования ОС. Планировщики задач. Средства резервного копирования. Средства установки и настройки ПО. Системы пакетов. Пакеты RPM и Deb. Двоичные пакеты. Пакеты с исходными текстами. Установка ПО из пакетов. Тема 8. Управление памятью Введение. Связывание адресов. Простейшие схемы управления памятью. Схема с фиксированными разделами. Один процесс в памяти. Оверлейная структура. Свопинг. Мультипрограммирование с переменными разделами. Тема 9. Виртуальная память Проблема размещения больших программ. Понятие виртуальной памяти. Архитектурные средства поддержки виртуальной памяти. Страничная память. Сегментная и сегментно-страничная организации памяти. Таблица страниц. Ассоциативная память. Иерархия памяти. Размер страницы. Управление памятью в ОС UNIX. Функции управления памятью (alloc(), malloc). Разделяемая память. Тема 10. Управление виртуальной памятью Исключительные ситуации при работе с памятью. Стратегии управления страничной памятью. Алгоритмы замещения страниц. FIFO алгоритм. Выталкивание первой пришедшей страницы. Оптимальный алгоритм. Выталкивание дольше всего не использовавшейся страницы. LRU (The Least Recently Used) Algorithm. Thrashing. Свойство локальности. Модель рабочего множества. Демоны пейджинга. Аппаратно-независимая модель памяти процесса. Структуры данных, используемые для описания сегментной модели. Отдельные аспекты функционирования менеджера памяти. Тема 11. Файловые системы ОС семейства UNIX Свойства современной файловой системы. Особенности файловой системы UNIX. Структура канонической файловой системы (суперблок, индексный файл, блоки файлов, область выгрузки). Структура суперблока и индексного дескриптора. Схема адресации блоков файла. Другие типы файловых систем UNIX.Особенности файловой системы s5fs. Файловая система BSD Unix (ffs). Архитектура виртуальной файловой системы. Целостность файловой системы. Классификация ошибок в файловой системе. Правила проверки целостности файловой системы. Оценка свободного пространства в файловой системе (команды df, du, quot). Монтирование файловой системы. Восстановление «хорошей» организации файловой системы. Устройства, на которых создаются файловые системы и архивы данных. Создание архивов на гибких и жёстких дисках (утилиты cpio и tar). Создание файловых систем на гибких и жёстких дисках. Права доступа к файлам. Флаги доступа к файлу. Системные вызовы для работы с файлами и каталогами. Тема 12. Основы администрирования ОС UNIX Основные задачи администратора. Добавление и удаление пользователей. Подключение и удаление аппаратных средств. Резервное копирование. Установка новых программ. Мониторинг системы. Поиск неисправностей. Ведение локальной документации. Слежение за безопасностью системы. Оказание помощи пользователям. Администрирование пользователей. Пользователь. Привилегированный пользователь. Атрибуты пользователей. Учетная карточка пользователя. Псевдо-пользователи. Базы данных учетных карточек. Подключение новых пользователей. Удаление пользователей. Временное отстранение пользователя от работы. Изменение параметров учетной карточки. Администрирование групп пользователей. Основные команды для администрирования пользователей (adduser, passwd, chpass, pw, vipw). Основные информационные команды – who, w, id, finger, groups, users, last. Управление процессами. Процессы и их состояния. Текущий контроль процессов (команды ps и top). Основные фоновые обслуживающие процессы (демоны). Периодические процессы. Демон cron. Формат таблицы crontab. Применение демона cron. Периодическое обслуживание системы (утилита periodic). Запуск процессов в собственном поддереве (с измененным корневым каталогом). Администрирование файловой системы. Проверка и восстановление файловых систем (команда fsck). Автоматическое монтирование файловых систем (таблица fstab). Мониторинг файловых систем (с помощью cron и других средств). Установка дисковых квот. Резервное копирование и утилиты резервного копирования – dd, dump, volcopy. Резервное копирование с использованием ssh (на другой ПК). Система сбора информации о событиях в UNIX. Система Syslog и журнальные файлы. Средства сбора и обработки информации о функционировании компонентов операционной системы. Утилиты newsyslog и logger. Альтернативные варианты сбора статистики в FreeBSD. Тема 13. Системная служба динамической конфигурации узлов (DHCP) Назначение и функции системы динамической настройки узлов (DHCP). Установка и настройка DHCP. Конфигурационный файл. Примеры конфигурационных файлов. Тема 14. Системные службы единого файлового пространства в гетерогенной локальной сети Назначение и функции системы Samba. Установка и настройка системы Samba. Формирование различных вариантов файлового хранилища в гетерогенной сети. Конфигурационные файлы. Примеры конфигурационных файлов. Тема 15. Сетевая служба преобразования сетевых адресов. Пакетный фильтр ipfw. Создание межсетевого экрана Назначение и функции системы трансляции сетевых адресов (NAT). Активизация NAT. Конфигурационные файлы. Назначение и функции межсетевого экрана. Тема 16. Сетевое программирование Socket-интерфейс. Функции локального управления. Функции установления связи. Функции обмена данными. Функции закрытия связи. Интерфейс транспортного уровня. Структуры данных TLI. Функции локального управления. Функции установления связи. Функции обмена данными. Функции закрытия соединения. Вызов удаленных процедур. Регистрации процедуры-сервера. Диспетчеризация запросов к процедурам-серверам. Запрос к процедуре-серверу. XDR-функции. Тема 17. Информационная безопасность Основные понятия информационной безопасности. Основные подходы к обеспечению безопасности информационных систем. Понятия конфиденциальности, целостности и доступности информации. Понятие угрозы. Защитные механизмы ОС. Идентификация и аутентификация. Авторизация. Разграничение доступа. Пакетный фильтр. Межсетевой экран. Выявление вторжений. Системы обнаружения вторжений. Аудит системы защиты. 8. Образовательные технологииТеоретический материал студенты изучают на лекциях и самостоятельно. Оценка промежуточного контроля складывается из оценки устного зачёта по теоретическому материалу и оценки за выполненные лабораторные работы. Оценка итогового контроля складывается из оценки устного экзамена по теоретическому материалу и оценки за выполненные лабораторные работы. На лабораторных работах задания выполняются в среде современных операционных систем: FreeBSD и Linux Ubuntu. 9. Оценочные средства для текущего контроля и аттестации студента 9.1. Тематика заданий текущего контроля Тематика контрольных работ Контрольная работа в первой части курса проводится по тематике вопросов для оценки качества освоения дисциплины (раздел 9.2) и служит для подготовки к зачёту. Контрольная работа второй части курса проводится по темам двух семемтров. Тематика лабораторных работ:
Тематика домашних работ:
Тема 1. Введение в ОС ОС как расширенная машина. ОС как система управления ресурсами. Эволюция ОС. Классификация ОС. Особенности алгоритмов управления ресурсами Особенности аппаратных платформ. Особенности областей использования ОС. Особенности методов построения. Тема 2. Современные операционные системы. Введение в ОС UNIX Концептуальная модель Unix. Основные свойства Unix. Современные версии Unix. Архитектура ОС Unix. Архитектура ядра Unix. Структура файловой системы, типы файлов, состав стандартных каталогов. Тема 3. Введение в управление процессами Понятие процесса. Состояния и свойства процессов. Операции над процессами и связанные с ними понятия. Переключение контекста Тема 4. Планирование процессов Уровни планирования. Критерии планирования и требования к алгоритмам. Параметры планирования. Вытесняющее и невытесняющее планирование. Алгоритмы планирования First-Come, First-Served (FCFS). Алгоритмы планирования Round Robin (RR). Алгоритм планирования Shortest-Job-First (SJF). Алгоритм планирования «Гарантированное планирование». Приоритетное планирование. Многоуровневые очереди (Multilevel Queue). Тема 5. Управление процессами в ОС UNIX Ядро Unix и процессы. Системные ресурсы. Системные вызовы. Виртуальное адресное пространство процесса. Сегменты объектного модуля. Порождение процессов в ОС UNIX. Методы организации параллельных процессов. Сигналы. Система прерываний процесса. Сигналы ОС Unix. Неименованные программные каналы. Организация пересылки файлов через программный канал между родственными процессами. Тема 6. Начальная загрузка в ОС UNIX Этапы начальной загрузки ОС FreeBSD. Командные файлы запуска Unix. Тема 7. Средства обслуживания ОС Системы инициализации ОС Средства администрирования ОС Планировщики задач Средства резервного копирования Средства установки и настройки ПО Системы пакетов. Пакеты RPM и Deb. Двоичные пакеты. Пакеты с исходными текстами. Установка ПО из пакетов. Система портов. Установка ПО из портов. Тема 8. Управление памятью Связывание адресов. Простейшие схемы управления памятью. Схема с фиксированными разделами. Один процесс в памяти. Оверлейная структура. Свопинг. Мультипрограммирование с переменными разделами.Тема 9. Виртуальная память Понятие виртуальной памяти. Архитектурные средства поддержки виртуальной памяти. Страничная память. Сегментная и сегментно-страничная организации памяти. Ассоциативная память. Иерархия памяти. Тема 10. Аппаратно-независимое управление виртуальной памятью Исключительные ситуации при работе с памятью. Стратегии управления страничной памятью. Алгоритмы замещения страниц. FIFO алгоритм. Выталкивание первой пришедшей страницы. Оптимальный алгоритм. Выталкивание дольше всего не использовавшейся страницы. LRU (The Least Recently Used) Algorithm . Thrashing. Свойство локальности. Модель рабочего множества. Демоны пейджинга Аппаратно-независимая модель памяти процесса. Структуры данных, используемые для описания сегментной модели. Отдельные аспекты функционирования менеджера памяти. Тема 11. Файловая система ОС UNIX Структура канонической файловой системы UNIX. Другие типы файловых систем UNIX. Права доступа к файлам. Флаги доступа к файлу. Тема 12. Основы администрирования ОС UNIX Основные задачи администратора. Администрирование пользователей. Администрирование групп пользователей. Основные команды для администрирования пользователей. Основные информационные команды. Управление процессами. Текущий контроль процессов. Основные фоновые обслуживающие процессы (демоны). Периодические процессы. Периодическое обслуживание системы (утилита periodic). Администрирование файловой системы. Система сбора информации о событиях в UNIX. Система Syslog и журнальные файлы. Средства сбора и обработки информации о функционировании компонентов операционной системы. Тема 13. Системная служба динамической конфигурации узлов (DHCP) Назначение и функции системы динамической настройки узлов (DHCP). Установка и настройка DHCP. Конфигурационный файл. Тема 14. Системные службы единого файлового пространства в гетерогенной локальной сети Назначение и функции системы Samba. Установка и настройка системы Samba. Формирование различных вариантов файлового хранилища в гетерогенной сети. Конфигурационные файлы. Тема 15. Служба преобразования сетевых адресов. Пакетный фильтр ipfw. Создание межсетевого экрана Назначение и функции системы трансляции сетевых адресов (NAT). Активизация NAT. Конфигурационные файлы. Назначение и функции межсетевого экрана. Тема 16. Сетевое программирование Функции Socket-интерфейса. Интерфейс транспортного уровня. Вызов удаленных процедур. Тема 17. Информационная безопасность Основные понятия информационной безопасности. Основные подходы к обеспечению безопасности информационных систем. Понятия конфиденциальности, целостности и доступности информации. Понятие угрозы. Защитные механизмы ОС. Пакетный фильтр. Межсетевой экран. Выявление вторжений. Системы обнаружения вторжений. Аудит системы защиты. 10. Порядок формирования оценок по дисциплине По всем видам работ выставляется 5-балльная оценка. Оценки контроля: Результирующая оценка при промежуточном контроле в форме зачёта выставляется по следующей формуле: Oпромежут. = K1*Oк_работа + K2*практ. К1 = 0.3 К2 = 0.7 Результирующая оценка при итоговом контроле в форме экзамена выставляется по следующей формуле: Oитог. = K1*Oк_работа + K2*практ. + К3дом_задание К1 = 0.2 К2 = 0.4 К3 = 0.4 При пересдаче зачёта: Oпромежут. = (K1*Oк_работа + K2*практ.)*0.8 К1 = 0.3 К2 = 0.7 При пересдаче экзамена: Oитог. = (K1*Oк_работа + K2*практ. + К3дом_задание)*0.8 К1 = 0.2 К2 = 0.4 К3 = 0.4 Критерии выставления оценки за выполнение домашнего задания “ОТЛИЧНО”: 1. Модель локальной сети работает и полностью соответствует заданию. 2. Студент может обосновать принятое решение. 3. Есть документация на домашнее задание. “ХОРОШО”: 1. Модель локальной сети работает. Отклонения от задания допущены при реализации второстепенных подзадач. 2. Студент может объяснить принятое решение. 3. Есть документация на домашнее задание. “УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО”: 1. Модель локальной сети работает, имеются отклонения от решении основной задачи. 2. Студент может объяснить функционирование модели. 3. Есть документация на домашнее задание. “НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО”: 1. Модель локальной сети не работает. 2. Студент не может объяснить функционирование модели. 3. Нет документации на домашнее задание. 11. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины 111.1 Литература
11.2. Программные средства Для успешного освоения дисциплины, используются следующие программные средства:
11.3. Дистанционная поддержка дисциплины При выполнении лабораторных работ студентам предоставляется удалённый доступ к серверу с установленной операционной системой FreeBSD. Выполненные лабораторные работы студент может продемонстрировать преподавателю во время плановых занятий. 12. Материально-техническое обеспечение дисциплины
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 |
Программа дисциплины «Системное программное обеспечение» для специальности... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов специальности 230101. 65 «Вычислительные... |
 |
Программа дисциплины «Системное программное обеспечение» для специальности... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов специальности 230101. 65 «Вычислительные... |
|
Методические рекомендации по освоению учебной дисциплины 13 1 Самостоятельная... Гос впо по специальности 230101. 65 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети, утвержденный Министерством образования РФ «27»... |
|
Методические указания для студентов по выполнению практических (лабораторных)... Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования |
|
Учебно-методический комплекс по дисциплине микропроцессорные системы Гос впо по специальности 230101. 65 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети, утвержденный Министерством образования РФ «27»... |
|
Учебно-методический комплекс по дисциплине технологии программирования Гос впо по специальности 230101. 65 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети, утвержденный Министерством образования РФ «27»... |
|
Рабочая программа дисциплины оборудование кдп для специальности 2201... Программа дисциплины «Оборудование кдп» составлена в соответствии с современным развитием электронной вычислительной техники и принципами... |
|
Программа государственного экзамена по направлению 230101. 65 "Информатика... Программа государственного экзамена по направлению 230101. 65 "Информатика и вычислительная техника" по специализации "Вычислительные... |
|
Российской Федерации Государственное образовательное учреждение среднего... Методические указания предназначены для закрепления теоретических знаний и приобретения необходимых практических навыков и умений... |
|
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Программирование на языках высокого уровня (яву)» Учебно-методический комплекс (умк) составлен на основании гос впо и учебного плана Улгту специальности (направления) 23010165 «Вычислительные... |
|
Задачах программирования лабораторный практикум по дисциплине «Системное... Методические указания предназначены для подготовки дипломированных специалистов направления 230100 «Информатика и вычислительная... |
|
Введение в системное программное обеспечение. Вопросы: Классификация программного обеспечения Выделим еще один класс (скорее группу) программ специальное программное обеспечение информационных и управляющих систем |
|
Программа дисциплины разработана на основе государственного общеобязательного... Госо рк 04. 019-2008 для специальности 050704 – “Вычислительная техника и программное обеспечение” и типовой программы утвержденной... |
|
Рабочая программа по дисциплине «Системное и прикладное программное... Рабочая пpогpамма составлена на основе на основании на основании решения кафедры «Вычислительная техника» Ульяновского государственного... |
|
Автоматизированные системы обработки информации», «Электронные вычислительные... «Искусственный интеллект», «Программное обеспечение информационных технологий» |
|
Рабочая программа предназначена для специальности: 140407 Электрические... Рабочая программа учебной дисциплины Математика разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта среднего... |