Дисципліна: Операційні системи та системне програмування

Кількість годин (кредитів ЄКТС): 180 (6)

Мета навчальної дисципліни: навчити студентів працювати в середовищах сучасних операційних систем, виробити вміння ефективно використовувати новітні засоби та технології сучасних операційних систем.

Вивчення курсу базується на закріпленні навичок використання сучасних операційних систем.

Результати навчання за навчальною дисципліною:

- прищепити вміння застосовувати теоретичні знання на практиці;

- прищепити вміння самостійно розширювати свої знання про основні операційні системи та принципи їх побудови;

- розвивати логічне мислення та вміння самостійно працювати зі спеціальною літературою з метою поглиблення знань про сучасний стан та тенденції розвитку операційних систем.

Зміст дисципліни (тематика):

1. Основні концепції операційних систем.

Поняття операційної системи, її призначення та функції. Функціональні компоненти операційних систем. Керування процесами й потоками. Керування пам'яттю. Керування введенням-виведенням. Керування файлами та файлові системи. Мережна підтримка. Безпека даних. Інтерфейс користувача.

2. Архітектура операційних систем.

Базові поняття архітектури операційних систем. Механізми і політика. Ядро системи. Привілейований режим і режим користувача. Системне програмне забезпечення. Реалізація архітектури операційних систем.

Операційна система та її оточення. Взаємодія ОС і апаратного забезпечення. Взаємодія ОС і виконуваного програмного коду.

Особливості архітектури ОСWindows 10, Linux таAndroid.

3. Керування процесами і потоками.

Базові поняття процесів і потоків. Процеси і потоки в сучасних ОС. Моделі процесів і потоків. Складові елементи процесів і потоків. Багатопотоковість та її реалізація.

Планування процесів і потоків. Загальні принципи планування. Види планування. Алгоритми планування.

Взаємодія потоків. Основні принципи взаємодії потоків. Основні проблеми взаємодії потоків. Базові механізми синхронізації потоків.

Міжпроцесова взаємодія.Види міжпроцесової взаємодії.

Керування процесами і потоками в Windows 10, Linux таAndroid.

4. Керування оперативною пам'яттю.

Основи технології віртуальної пам'яті. Поняття віртуальної пам'яті. Проблеми реалізації віртуальної пам'яті. Фрагментація пам'яті. Логічна і фізична адресація пам'яті.

Реалізація керування основною пам'яттю у Windows 10, Linux та Android.

5. Логічна та фізична організація файлових систем.

Поняття файла і файлової системи. Типи файлів. Імена файлів. Організація інформації у файловій системі. Розділи. Каталоги.Атрибути файлів. Операції над файлами і каталогами.

Базові відомості про дискові пристрої. Принцип дії жорсткого диска. Ефективність операцій доступу до диска. Розміщення інформації у файлових системах. Фізична організація розділів на диску. Основні вимоги до фізичної організації файлових систем.

Реалізація файлових систем.Структура виконуваних файлів. Виконувані файлиу Windows 10, Linux, та Android.

6. Керування пристроями введення-виведення.

Завдання підсистеми введення-виведення. Забезпечення ефективності доступу до пристроїв. Забезпечення спільного використання зовнішніх пристроїв. Універсальність інтерфейсу прикладного програмування. Універсальність інтерфейсу драйверів пристроїв. Організація підсистеми введення-виведення.

Підсистема введення-виведення ядра. Планування операцій введення-виведення.

Керування введенням-виведенням у Windows 10, Linux та Android.

7. Мережні засоби операційних систем.

Загальні принципи мережної підтримки. Рівні мережної архітектури і мережні сервіси. Мережні протоколи. Реалізація стека протоколів Інтернету. Рівні мережної архітектури TCP/IP. Канальний рівень. Мережний рівень. Транспортний рівень. Передавання даних стеком протоколів Інтернету. Система імен DNS. Загальна характеристика DNS. Простір імен DNS. Архітектура мережної підтримки у Windows 10, Linux та Android.

8. Взаємодія з користувачем в операційних системах.

Термінальне введення-виведення. Організація термінального введення-виведення. Графічний інтерфейс користувача. Інтерфейс віконної та графічної підсистеми Windows 10, Linux та Android.

9. Захист інформації в операційних системах.

Основні завдання забезпечення безпеки. Базові поняття криптографії. Поняття криптографічного алгоритму і протоколу.

Принципи аутентифікації і керування доступом. Основи аутентифікації. Основи керування доступом. Облікові записи користувачів. Аутентифікація. Керування доступом. Локальна безпека даних. Мережна безпека даних.

Аутентифікація та керування доступом у Windows 10 та Linux.

      10. Завантаження операційних систем.

Загальні принципи завантаження ОС. Апаратна ініціалізація комп'ютера. Завантажувач ОС. Двоетапне завантаження. Завантаження та ініціалізація ядра. Завантаження компонентів системи. Завантаження у Windows 10 та Linux.

      11. Багатопроцесорні та розподілені системи.

Багатопроцесорні системи. Типи багатопроцесорних систем. Підтримка багатопроцесорності в операційних системах.

Підтримка багатопроцесорності у Windows 10 та Linux.

Принципи розробки розподілених систем. Сучасні архітектури розподілених систем. Кластерні системи. Grid-системи.

Види робіт: лекційні заняття, практичні заняття, модульні контрольні роботи, самостійна робота студентів.