Операционные системы 2

Бакалавриат 2026/2027

Статус: Курс по выбору (Прикладная математика и информатика)

Кто читает: Департамент больших данных и информационного поиска

Где читается: Факультет компьютерных наук

Когда читается: 4-й курс, 1, 2 модуль

Охват аудитории: для своего кампуса

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 56

Дополнительные материалы в LMS Задать вопрос

Аннотация

При разработке высоконагруженных систем приходится обращать повышенное внимание на то, в каком окружении работает код. В компаниях типа Яндекса это как правило многочисленные сервера с несколькими многоядерными x86 процессорами под операционной системой Linux. Понимание того как работает процессор и операционная система позволяет понять некоторые особенности работы реального кода. Основу курса составляет изложение теоретических и практических вопросов построения современных операционных систем, их концепций и алгоритмов. Изучаются аспекты взаимодействия с аппаратурой компьютера, организация виртуальной памяти, аллокаторы, многозадачность и многопоточность, средства синхронизации, блочные устройства, файловые системы и т.п.

Цель освоения дисциплины

Понимать как устроена шина PCI Express.
Знать устройство кэшей процессора и уметь писать код, который эффективно ими пользуется.
Понимать устройство виртуальной памяти.
Разбираться в архитектуре аллокаторов памяти общего назначения и уметь выбирать среди них подходящий для конкретной задачи.
Понимать назначение и механизмы работы прерываний и исключений.
Знать алгоритмы работы планировщиков процессов.

Планируемые результаты обучения

Знание ключевых особенностей современного аппаратного обеспечения.
Понимание устройства ядра операционной системы.
Навыки разработки высокоэффективных и надёжных приложений.
Качественное и аккуратное написание сложного инфраструктурного кода.
Умение погружаться в незнакомый программный проект среднего размера.

Содержание учебной дисциплины

Вводная лекция.
Аппаратное обеспечение компьютера.
Физическое устройство шины PCI Express.
Работа с PCI Express шиной и устройствами.
Виртуальная память.
Страничная организация виртуальной памяти.
Кэши процессора.
Влияние кэшей на программы.
Динамическое выделение памяти.
Аллокаторы памяти общего назначения.
Исполняемые файлы.
Прерывания и исключения процессора.
Планирование процессов.
Обработка прерываний.
Планировщики.
Линковка и запуск исполняемых программ.

Элементы контроля

Домашнее задание 1
Выдается после лекции №2 и содержит 4 задачи, посвященные работе с аппаратурой компьютера.
Домашнее задание 2
Выдается после лекции №4 и содержит 5 задач, посвященных работе с шиной PCI Express.
Домашнее задание 3
Выдается после лекции №5 и содержит 2 задачи, посвященные работе с физической памятью.
Домашнее задание 4
Выдается после лекции №6 и содержит 3 задачи, посвященные работе с виртуальной памятью.
Домашнее задание 5
Выдается после лекции №7 и содержит 3 задачи, посвященные работе с виртуальной памятью.
Домашнее задание 6
Выдается после лекции №8 и содержит 4 задачи, посвященные реализации динамической аллокации страниц памяти.
Домашнее задание 7
Выдается после лекции №9 и содержит 2 задачи, посвященные реализации динамической аллокации памяти.
Домашнее задание 8
Выдается после лекции №10 и содержит 3 задачи, посвященные реализации динамической аллокации памяти.
Домашнее задание 9
Выдается после лекции №11 и содержит 3 задачи, посвященные реализации создания пользовательских процессов.
Домашнее задание 10
Выдается после лекции №12 и содержит 3 задачи, посвященные реализации работы пользовательских процессов.
Домашнее задание 11
Выдается после лекции №13 и содержит 3 задачи, посвященные реализации системных вызовов и планировщика.

Промежуточная аттестация

2026/2027 2nd module
Итог = Округление вниз(ДЗ / 320), где ДЗ — суммарная оценка за все домашние задания. Внимание, округление происходит вниз. То есть, 10 баллов можно получить только сдав все задачи на полный балл каждую, либо добрав бонусными баллами за дополнительные активности.

Программа дисциплины