Операционные системы

Бакалавриат 2025/2026

Статус: Курс обязательный (Прикладная математика)

Кто читает: Департамент прикладной математики

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 3-й курс, 1, 2 модуль

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Истратов Анатолий Юрьевич, Прытков Роман Сергеевич

Язык: русский

Кредиты: 3

Дополнительные материалы в LMS Задать вопрос

Аннотация

Основу курса составляет систематическое изложение теоретических и практических вопросов построения современных операционных систем, концепций и алгоритмов управления локальными и распределенными ресурсами. Изучаются варианты реализации многозадачной и многонитевой обработки (multithreading), организация виртуальной памяти, средства синхронизации, удаленные вызовы процедур (RPC), транзакции, механизмы репликации, средства файловой системы, логическая и физическая реализация файловых систем и систем управления вводом-выводом, подходы к обеспечению безопасности. Обсуждаются современные технологии проектирования ОС: 2 микроядра, модель клиент-сервер, множественные прикладные среды, объектноориентированный подход, технология распределенных вычислительных сред (DCE). Особое внимание уделено сетевым возможностям ОС – использованию стандартных протоколов и интерфейсов, возможностям их мультиплексирования. В рамках курса лекций студенты познакомятся с методологически переработанным материалом, позволяющим эффективно использовать возможности ОС при проектировании самостоятельных прикладных приложений. Студенты не только получат представление о состоянии и возможностях современных ОС, но и приобретут навыки разработки системных приложений. Изложение принципов организации ОС сопровождается примерами их реализации в конкретных системах: UNIX-подобных, NetWare, Windows 2000 и выше. Особое внимание уделяется UNIX – подобным ОС. Приводится краткое введение в основы ОС UNIX (включая базовые понятия процессов/потоков, команд, файлов и т.д.), рассматриваются принципы архитектурной организации системы, основы мобильного программирования и принципы открытых систем, базисный механизм межпроцессных взаимодействий в централизованных и распределенных системах, основные подходы к организации интерактивного взаимодействия с пользователем, вопросы стандартизации. Приводится информация о современном состоянии некоторых коммерческих и свободно распространяемых версий ОС UNIX. Обсуждаются вопросы взаимодействия различных ОС в рамках одной сети. Изучаются различные подходы к администрированию ОС в больших сетях: доменный подход и подход, основанный на службе каталогов. С использованием онлайн-курса https://www.intuit.ru/studies/courses/1088/322/info

Цель освоения дисциплины

Обучить студентов принципам организации современных вычислительных систем

Планируемые результаты обучения

Знание основных подходов проектирования и организации современных ОС
Получение представления о возможностях и сферах применения современных операционных систем
Умение осуществлять взаимодействие между процессами и обрабатывать прерывания
Умение программировать на командном языке

Содержание учебной дисциплины

Понятие ОС. Аппаратные и программные средства
Системное окружение
Ядро ОС. Схемы прерываний
Управление процессами
Управление памятью. Концепция виртуальной памяти
Файловая система. Средства файловой системы. Топология файловой системы
Система управления вводом-выводом. Структурные аппаратные и программные особенности
Организация локальных сетей ЭВМ. Основные аппаратные и программные компоненты. Топология ЛВС
Операционная система UNIX. Основные характеристики
Ядро и процессы. Структура процесса ОС UNIX
Межпроцессные взаимодействия. Управление процессами. Системные вызовы и API
Файловая система ОС UNIX
Система управления вводом-выводом (СУВВ) ОС UNIX
Обработка прерываний в ОС UNIX. Системный вызов «сигнал»
Функционирование ОС UNIX
Интерпретатор команд SHELL. Программирование на командном языке
Поддержка в ОС UNIX сетевого обмена
Примеры реализаций ОС UNIX. SOLARIS, UNIX HP, FREE BSD, LINUX
Взаимодействие с пользователями в рамках системы UNIX
Межпроцессное взаимодействие на уровне «клиент-сервер» ОС UNIX
Операционная система WINDOWS. Структура системы
Уровень аппаратных абстракций ОС WINDOWS
Уровень ядра ОС WINDOWS
Исполняющая система ОС WINDOWS
Реализация объектов в ОС WINDOWS
Подсистемы окружения ОС WINDOWS
Процессы и потоки в ОС WINDOWS
Межпроцессные взаимодействия в ОС WINDOWS
Вызовы для управления заданиями, процессами, потоками и волокнами в ОС WINDOWS
Реализация процессов и потоков в ОС WINDOWS
Планирование в ОС WINDOWS
Загрузка ОС WINDOWS
Управление оперативной памятью в ОС WINDOWS
Управление файловой системой в ОС WINDOWS

Элементы контроля

Самостоятельная работа
Аудиторная работа
Преподаватель оценивает работу студентов на лекциях и практических занятиях: активность при ответе на вопросы преподавателя, правильность выполнения заданий на лабораторных работах.
Промежуточная аттестация
Равно средней оценке за контрольные работы
Итоговая аттестация
Экзамен проводится в устной форме с использованием асинхронного прокторинга. Экзамен проводится на платформе Zoom (https://zoom.us/meeting), прокторинг на платформе Экзамус (https://hse.student.examus.net). К экзамену необходимо подключиться за 15 минут. На платформе Экзамус доступно тестирование системы. Компьютер студента должен удовлетворять следующим требованиям: https://elearning.hse.ru/data/2020/05/07/1544135594/Технические%20требования%20к%20ПК%20студента.pdf) Для участия в экзамене студент обязан: заранее зайти на платформу прокторинга, провести тест системы, включить камеру и микрофон, подтвердить личность. Во время экзамена студентам запрещено: общаться (в социальных сетях, с людьми в комнате), списывать. Во время подготовки ответов на билеты к экзамену студентам разрешено: пользоваться собственными письменными конспектами (в тетради или на распечатанных листах, печатными изданиями). Во время сдачи экзамена ничем пользоваться нельзя. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается прерывание связи до 10 минут. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается прерывание связи 10 минут и более. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи аналогична процедуре сдачи.
Контрольная работа
Аудиторная работа
Лабораторная работа

Промежуточная аттестация

2025/2026 1st module
0.05 * Аудиторная работа + 0.05 * Контрольная работа + 0.7 * Промежуточная аттестация + 0.2 * Самостоятельная работа
2025/2026 2nd module
0.1 * Аудиторная работа + 0.5 * Итоговая аттестация + 0.2 * Лабораторная работа + 0.2 * Самостоятельная работа

Список литературы

Авторы

Преснова Анна Павловна
Истратов Анатолий Юрьевич
Внуков Андрей Анатольевич

Программа дисциплины