Пояснительная записка
Рабочая программа учебной дисциплины “Операционные системы и среды” предназначена для реализации Государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности “Профессиональное обучение по профилю информатика и вычислительная техника” среднего профессионального образования.
Учебная дисциплина “Операционные системы и среды” является отраслевой общепрофессиональной дисциплиной, устанавливаемой для специальности профиля подготовки.
В структуре дисциплины “Операционные системы и среды” можно выделить десять разделов:
- Загрузка программ
- Управление оперативной памятью
- Сегментная и страничная виртуальная память
- Основы работы в ОС Linux.
- Внешние события
- Внешние устройства
- Драйверы
- Файловые системы
- Обработка ошибок и исключений
- Безопасность
В соответствии с государственными требованиями после изучения дисциплины студент должен:
иметь представление:
- о роли и месте знаний по дисциплине “Операционные системы и среды” при освоении общепрофессиональных и специальных дисциплин по выбранной специальности и в сфере профессиональной деятельности;
- о современных операционных системах, общности ее понятий и представлений;
знать:
- Основные понятия, функции и типы ОС.
- Абсолютные и относительные загрузки.
- Защищенность и отказоустойчивость ОС.
- Пользовательские и ядерные нити.
- Монтирование файловых систем.
- Ошибки ОС.
уметь:
- Администрировать операционную систему.
- Устанавливать и сопровождать ОС.
- Управлять оперативной памятью.
- Работать с виртуальной памятью
- Работать с драйверами внешних устройств.
- Обрабатывать ошибки и исключения.
- Отлаживать безопасность ОС.
Настоящая рабочая программа учебной дисциплины рассчитана на 110 часов аудиторных занятий, в том числе 50 часов отводится на практические занятия.
Распределение часов по семестрам
| Семестры | ||||
| I (18 недель) | II (19 недель) | III (18 недель) | ИТОГО | |
| Часов | 36 | 38 | 36 | 110 |
| Контроль | зачет | зачет | экзамен | |
В содержании учебной дисциплины по каждой теме приведены требования к формируемым представлениям, знаниям и умениям.
При изучении дисциплины необходимо обращать внимание студентов на ее прикладной характер, на то, где и когда изучаемые теоретические положения и практические навыки могут быть использованы в будущей практической деятельности. Необходимо вести изучение материала в форме, доступной пониманию студентов, соблюдать преемственность в обучении, единство терминологии и обозначений в соответствии с действующими государственными стандартами.
Требования стандарта к минимуму содержания: понятия, основные функции, типы ОС, операционное окружение, машинно-зависимые свойства ОС, обработка прерываний, планирование процессов, обслуживание ввода-вывода, управление виртуальной памятью, машинно-независимые свойства ОС: работа с файлами, планирование заданий, распределение ресурсов, защищенность и отказоустойчивость ОС, особенности работы в конкретной ОС; файловая структура; стандартные программы ОС, поддержка приложений других ОС, способы организации поддержки устройств, драйверы оборудования, понятие, функции и способы использования программного интерфейса ОС, виды пользовательского интерфейса; установка и сопровождение ОС.
Тематическое планирование
| № | Разделы |
Аудиторные | ||
| Всего | Лекции | Практические | ||
| 1 | Загрузка программ | 14 | 10 | 4 |
| 1.1 | Абсолютная загрузка | 1 | 1 | |
| 1.2 | Разделы памяти | 1 | 1 | |
| 1.3 | Относительная загрузка | 1 | 1 | 1 |
| 1.4 | Базовая адресация | 1 | 1 | |
| 1.5 | Позиционно-независимый код | 1 | 1 | |
| 1.6 | Оверлеи | 1 | 1 | |
| 1.7 | Сборка программ | 2 | 1 | 1 |
| 1.8 | Объектные библиотеки | 1 | 1 | |
| 1.9 | Сборка в момент загрузки | 2 | 1 | 1 |
| 1.10 | Загрузка самой ОС | 2 | 1 | 1 |
| 2 | Управление оперативной памятью | 6 | 3 | 3 |
| 2.1 | Открытая память | 2 | 1 | 1 |
| 2.2 | Алгоритмы динамического управления | 1 | 1 | 1 |
| 2.3 | Сборка мусора | 2 | 1 | 1 |
| 3 | Сегментная и страничная виртуальная память | 16 | 16 | - |
| 3.1 | Сегменты, страницы и системные вызовы | 2 | 2 | |
| 3.2 | Взаимно недоверяющие подсистемы. | 2 | 2 | |
| 3.3 | Разделяемые библиотеки | 2 | 2 | |
| 3.4 | Страничный обмен | 3 | 3 | |
| 3.5 | Поиск “жертвы” | 3 | 3 | |
| 3.6 | Управление своп-файлом | 2 | 2 | |
| 3.7 | Одноуровневая память | 2 | 2 | |
| 4 | Основы работы в ОС Linux. | 24 | 7 | 18 |
| 4.1 | Особенности работы в ОС Linux | 1.5 | 0.5 | 1 |
| 4.2 | Файловая структура ОС Linux | 2.5 | 0.5 | 2 |
| 4.3 | Стандартные программы ОС Linux | 3 | 1 | 2 |
| 4.4 | Знакомство с OpenOffice.org | 2 | 1 | 1 |
| 4.5 | Работа с текстом в OpenOffice.org Writer | 3 | 1 | 2 |
| 4.6 | Работа с электронными таблицами OpenOffice.org Calc | 4 | 1 | 3 |
| 4.7 | Базы данных OpenOffice.org | 4 | 1 | 3 |
| 4.8 | Работа с презентациями OpenOffice.org Impress | 4 | 1 | 3 |
| 5. | Внешние события | 6 | 2 | 4 |
| 5.1 | Опрос | 1.5 | 0.5 | 1 |
| 5.2 | Прерывания | 2.5 | 0.5 | 2 |
| 5.3 | Исключения | 2 | 1 | 1 |
| 6 | Внешние устройства | 6 | 3 | 3 |
| 6.1 | Доступ к внешним устройствам | 2 | 1 | 1 |
| 6.2 | Порты передачи данных | 1.5 | 0.5 | 1 |
| 6.3 | Шины | 0.5 | 0.5 | |
| 6.4 | Запоминающие устройства прямого доступа | 2 | 1 | 1 |
| 7 | Драйверы | 8 | 3 | 5 |
| 7.1 | Функции драйверов | 1.5 | 0.5 | 1 |
| 7.2 | Многоуровневые драйверы | 1.5 | 0.5 | 1 |
| 7.3 | Защита драйверов | 3 | 1 | 2 |
| 7.4 | Архитектура драйвера | 2 | 1 | 1 |
| 8 | Файловые системы | 10 | 5 | 5 |
| 8.1 | Файлы с точки зрения пользователя | 1 | 1 | |
| 8.2 | Простые файловые системы | 2 | 1 | 1 |
| 8.3 | “Сложные файловые системы” | 3 | 1 | 2 |
| 8.4 | Устойчивость ФС к сбоям | 4 | 2 | 2 |
| 9 | Обработка ошибок и исключений | 10 | 5 | 5 |
| 9.1 | Типы ошибок | 3 | 1 | 2 |
| 9.2 | Стратегии обработки ошибок | 3 | 2 | 1 |
| 9.3 | Обнаружение ошибок | 2 | 1 | 1 |
| 9.4 | Передача информации об ошибках | 2 | 1 | 1 |
| 10 | Безопасность | 10 | 7 | 3 |
| 10.1 | Формулировка задачи | 1 | 1 | |
| 10.2 | Идентификаторы пользователя | 1 | 1 | |
| 10.3 | Аутентификация | 2 | 1 | 1 |
| 10.4 | Авторизация | 1 | 1 | |
| 10.5 | Типичные уязвимые места | 1 | 1 | |
| 10.6 | Ошибки программирования | 1 | 1 | 1 |
| 10.7 | Троянские программы | 2 | 1 | 1 |
| ИТОГО | 110 | 60 | 50 | |
Содержание предмета по разделам.
Раздел 1. Загрузка программ
Абсолютная загрузка. Разделы памяти. Относительная загрузка. Базовая адресация. Позиционно-независимый код . Оверлеи. Сборка программ. Объектные библиотеки. Сборка в момент загрузки. Динамические библиотеки. Загрузка самой ОС.
Раздел 2. Управление оперативной памятью
Открытая память, Алгоритмы динамического управления, Сборка мусора. Просмотр и подсчет ссылок. Генерационная сборка мусора. Системы с базовой виртуальной адресацией.
Раздел 3. Сегментная и страничная виртуальная память
Сегменты, страницы и системные вызовы, Взаимно недоверяющие подсистемы. Разделяемые библиотеки, Страничный обмен, Поиск “жертвы”,Управление своп-файлом, Одноуровневая память.
Раздел 4. Основы работы в ОС Linux
Особенности работы в ОС Linux, Файловая структура ОС Linux, Стандартные программы ОС Linux, Знакомство с Open Office.org, Работа с текстом в Open Office.org Writer, Работа с электронными таблицами Open Office.org Calc, Базы данных Open Office.org, Работа с презентациями Open Office.org Impress
Раздел 5. Внешние события
Опрос. Канальные процессоры и прямой доступ к памяти. Прерывания, Исключения. Многопроцессорные архитектуры.
Раздел 6. Внешние устройства
Доступ к внешним устройствам. Простые внешние устройства. Порты передачи данных. Шины. Устройства графического вывода. Запоминающие устройства прямого доступ: производительность жестких дисков, дисковые массивы, сети доступа к дискам.
Раздел 7. Драйверы
Функции драйверов, Многоуровневые драйверы, Защита драйверов, Архитектура драйвера. Введение в конечные автоматы. Запросы к драйверу: синхронный и асинхронный. Сервисы ядра доступные драйверам: автоконфигурация, выделение памяти, таймеры, сервисные функции. Дисковый кэш, спулинг.
Раздел 8. Файловые системы
Файлы с точки зрения пользователя: монтирование файловых систем, формат имен файлов, операции над файлами, тип файла. Простые файловые системы, “Сложные файловые системы”, Устойчивость ФС к сбоям: устойчивость к сбоям питания, восстановление ФС после сбоя, ФС с регистрацией намерений, Устойчивость ФС к сбоям диска.
Раздел 9. Обработка ошибок и исключений
Типы ошибок, которые следует обрабатывать. Стратегии обработки ошибок: автоматический перезапуск, неявное освобождение ресурсов, оповещение пользователя, логи. Обнаружение ошибок, Передача информации об ошибках: коды ошибок, простые обработчики ошибок, стековые обработчики ошибок и простая обработка исключений.
Раздел 10. Безопасность
Формулировка задачи, Идентификаторы пользователя, Аутентификация, Авторизация: списки контроля доступа, полномочия, изменение идентификатора пользователя. Ресурсные квоты. Типичные уязвимые места. Ошибки программирования: срыв буфера и др ошибки. Троянские программы: внедряемые при разработке, при распространении, в установленную систему.