Архитектура компьютера и операционные системы

Бакалавриат 2026/2027

ID 1136599

Статус: Курс по выбору (Программная инженерия)

Кто читает: Департамент программной инженерии

Где читается: Факультет компьютерных наук

Когда читается: 2-й курс, 1, 2 модуль

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Алекперов Аташ Мустафа оглы, Бураков Даниил Игоревич, Бывальцева Анна Алексеевна, Легалов Александр Иванович

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 56

Дополнительные материалы в LMS Задать вопрос

Аннотация

Дисциплина “Архитектура компьютера и операционные системы” направлена на изучение особенностей организации компьютеров и методов взаимодействия их взаимодействия с человеком, внешними подсистемами и между собой. Рассматривается роль операционной системы (ОС) в организации работы компьютера и решении различных системных задач. Выделяются место ОС в многоуровневой организации компьютерных архитектур, взаимодействие ряда уровней между собой. Рассматриваются особенности многоуровневого построения архитектур и взаимное влияние этих уровней, что необходимо учитывать для повышения эффективности разрабатываемого программного обеспечения. Основной акцент сделан: на уровень ОС, использование языков системного программирования, системных вызовов ОС, управление процессами и потоками, синхронизацию процессов и потоков, использование прерываний, взаимодействие с файловой системой и памятью, организацией параллельных вычислений. Теоретическое изложение не привязано к конкретной архитектуре компьютера и операционной системе. Практическая часть курса затрагивает операционную систему Linux, а также системы параллельного программирования и сетевые средства, разворачиваемые над данной ОС.

Цель освоения дисциплины

Расширение ранее полученных знаний и навыков в области архитектур вычислительных систем. Ознакомление с особенностями организации операционных систем и многоуровневых архитектур формируемых на их основе. Содержание дисциплины направлено на то, чтобы заложить основы для последующих дисциплин, посвящённых созданию современных информационных систем и архитектур программного обеспечения. Получение навыков в программировании на уровне системных вызовов, интерфейса командной строки, изученных языков системного программирования. Освоение студентами знаний в области организации, функционирования и использования современных операционных систем. Осмысленное применение полученных знаний при изучении других дисциплин.

Планируемые результаты обучения

1. Понимание взаимосвязей между различными уровнями архитектурных решений и особенностей отображения вышестоящих уровней в нижестоящие. 2. Умение выбирать при разработке программного обеспечения архитектурные решения, повышающие эффективность современных компьютеров с учетом их аппаратных возможностей, операционных систем и языков программирования различного уровня организации.
3. Понимание тенденций развития архитектур современных вычислительных систем. 4. Знание организации процессов и потоков в операционных системах, их взаимодействия и умение их использовать на практике. Знание механизмов синхронизации процессов и способов их применения.
5. Понимание организации файловых систем и умение работы с файлами. 6. Умение обрабатывать сигналы, приходящие процессам. 7. Использование взаимодействия процессов через каналы, очереди сообщений, разделяемую память. 8. Умение пользоваться командами командного интерпретатора операционной системы Linux.
9. Знание и понимание архитектур параллельных вычислительных систем и их взаимосвязи с организацией современных ОС. 10. Знание сетевых протоколов и умения их использовать.

Содержание учебной дисциплины

Архитектуры вычислительных систем (ВС). Основные понятия и определения.
Знание терминологии, определений, исторических сведений
Операционные системы (ОС). Основные понятия и определения.
Знание терминологии, определений, исторических сведений
Файловая система
Получение знаний о файловой системе и работе с файлами.
Процессы и потоки. Особенности создания и использования
Получение сведений об организации процессов и их использовании при разработке ПО
Потоки
Общие сведения о многопоточном программировании.
Планирование процессов
Общие сведения о мультипрограммном и многопроцессорном управлении процессами.
Управление памятью
Общие сведения об использовании памяти и управлении ее распределением.
Взаимодействие процессов
Общие сведения о взаимодействии процессов
Каналы, очереди сообщений, разделяемая память, сигналы
Знание о механизмах обеспечивающих взаимодействие процессов
Архитектуры параллельных вычислительных систем. Основные структурные решения и концепции.
Понимание особенностей, достоинства и недостатков архитектур ПВС. Знание основных особенностей разработки ПО для различных ПВС.
Поддержка операционными системами сетевых взаимодействий.
Понимание методов сетевого взаимодействия. Знание основ организации сетевых взаимодействий. Программирование сетевых взаимодействий

Элементы контроля

Экз
Экзамен сдаётся устно по пройденному теоретическому материалу и материалу, рассмотренному на семинарах. Допуск к экзамену осуществляется при суммарной положительной оценке, получаемой с учетом семинарских занятий, домашних заданий и индивидуальных заданий: access_estimation = ( 0.2 * seminars_estimation + 0.65 * tasks_estimation ) где access_estimation — неокругленная оценка, которая должна быть не менее 4 баллов, что определяет допуск к сдаче экзамена. В противном случае оценка является блокирующей до пересдачи индивидуальных заданий выполненных на отрицательную оценку.
Сем
Сем — посещение семинаров и работа на семинарах. В общем случае оценка от 4 до 10 баллов в зависимости от выполнения требований, связанных с работой на семинарах. Окончательная оценка зависит от результатов работы на семинарах, выполнения тестовых занятий, решения заданий в ходе семинара. Отсутствие на семинаре — 0 баллов.
ИЗ01-ИЗ05
ИЗ01-ИЗ05 — индивидуальных задания, направленные на самостоятельное практическое закрепление пройденного материла с градацией требований, предъявляемых для соответствия различным оценкам, включая оценки на 9 и 10 баллов. Индивидуальные задания связаны с разработкой программ по следующим темам: 1. Первоначальная программа. Системные вызовы, работа с файлами. 2. Разработка многопоточной программы с использованием синхропримитивов, сигналов, системных вызовов. 3. Процессы. Использование синхропримитивов, системных вызовов, методов взаимодействия процессов, сигналов. 4. Организация сетевых взаимодействий с использованием TCP. 5. Организация сетевых взаимодействий с использованием UDP.

Промежуточная аттестация

2026/2027 2nd module
0.2 * Сем + 0.15 * Экз + 0.65 * ИЗ01-ИЗ05

Список литературы

Авторы

Легалов Александр Иванович
Буцкая Евгения Александровна

Программа дисциплины