Системное программирование

Бакалавриат 2022/2023

Статус: Курс обязательный (Информационная безопасность)

Направление: 10.03.01. Информационная безопасность

Кто читает: Кафедра информационной безопасности киберфизических систем

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

Когда читается: 3-й курс, 2-4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Мещеряков Ярослав Евгеньевич, Морозов Владимир Игоревич, Смирнов Данил Вадимович

Язык: русский

Кредиты: 7

Контактные часы: 90

Дополнительные материалы в LMS Задать вопрос

Аннотация

Архитектура компьютера и системное программирование является областью знаний о цифровых электронных блоках компьютера (включая схемы с комбинационной и последовательной логикой), а также об архитектуре компьютера и разработке системного программного обеспечения (например, загрузчики, трансляторы программ, операционные системы, средства контейнерной оркестрации и т.д). В данной дисциплине рассматриваются таксономии программ и языков программирования, а также устройство основных компонентов вычислительных систем (аппаратные и программные) различных архитектур (архитектуры фон Неймана и Гарвардская). В ходе изучения дисциплины студенты познакомятся с машинным представлением программ (ассемблер) и данных и аспектами трансляции программ. Особое место в дисциплине занимает внутреннее устройство операционных систем: объекты и файловые системы, представление памяти, процессы и потоки, прерывания и подсистема ввода-вывода, средства межпроцессного взаимодействия и синхронизации, а также механизмы конфигурации. Также в курсе представлены основы архитектуры контейнерной оркестрации: подход «Infrastructure-as-a-Code» (IaC), интерфейсы и среды выполнения контейнеров, изоляция, планирование и балансировка нагрузки между приложениями. При обучении предусмотрен контроль знаний студентов в виде практических работ и учета активности студентов на семинарах.

Цель освоения дисциплины

Ознакомление с внутренним устройством основных компонентов вычислительных систем
Ознакомление с машинным представлением программ и аспектами трансляции программ
Ознакомление с внутренним устройством операционных систем
Ознакомление с принципами разработки многопоточных и асинхронных программ с множественным доступом к разделяемым ресурсам и сетевым взаимодействием
Ознакомление с основами архитектуры систем контейнерной оркестрации
Формирование навыков разработки системного программного обеспечения
Формирования навыков обратной разработки и отладки программ на уровне машинного представления

Планируемые результаты обучения

Иметь представление в области разработки программного обеспечения для киберфизических систем, архитектуре многопоточных программ, параллельных алгоритмах, процессах и потоках, множественному доступу к разделяемым ресурсам, архитектуре многопоточной программы
Иметь представление в области разработки программного обеспечения для киберфизических систем, реализации языков программирования, методы работы с интерактивным дизассемблером и специализированным программным обеспечением для изучения работы исполняемых файлов
Иметь представление в области разработки программного обеспечения для киберфизических систем, реализации языков программирования, общую характеристику языков ассемблера: назначение, принципы построения и использования; структура языка
Иметь представления об: инструментах создания параллельных программ; основные типы ошибок и проблем в параллельных программах; инструменты отладки параллельных программ. Изучить: инструменты создания и отладки многопоточных программ
Студент должен по результатам обучения создавать эффективные параллельные программы; находить и исправлять ошибки и проблемы в многопоточных программах.

Содержание учебной дисциплины

Средства синхронизации и взаимодействия в многопоточных программах
Средства межпроцессного взаимодействия
Низкоуровневые языки программирования
Многопоточное программирование
Дизассемблирование программ

Элементы контроля

Практические работы
Допускается использовать блокирование оценки по ключевым темам дисциплины (синхронизация многопоточных программ, языки низкого уровня (ассемблер), архитектура программного обеспечения (операционные системы))
Активность
Контроль лекционного материала
Устные опросы по лекционному материалу осуществляются на семинарских или лекционных занятиях.
Индивидуальное задание

Промежуточная аттестация

2022/2023 учебный год 3 модуль
Весовые коэффициенты: Практические работы: 0.9 Контроль лекционного материала: 0.1
2022/2023 учебный год 4 модуль
Весовые коэффициенты: Практические работы: 0.5 Контроль лекционного материала: 0.1 Индивидуальные задания: 0.4

Список литературы

Авторы

Мещеряков Ярослав Евгеньевич

Программа дисциплины