Uniwersytet Warszawski - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Systemy operacyjne

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 1000-214bSOB Kod Erasmus / ISCED: 11.3 / (0612) Database and network design and administration
Nazwa przedmiotu: Systemy operacyjne
Jednostka: Wydział Matematyki, Informatyki i Mechaniki
Grupy: Przedmioty obowiązkowe dla II roku informatyki
Punkty ECTS i inne: 5.50
Język prowadzenia: polski
Rodzaj przedmiotu:

obowiązkowe

Skrócony opis:

Celem zajęć jest przedstawienie budowy i zasady działania współczesnych komputerów, roli i zadań systemu operacyjnego w oprogramowaniu komputera oraz omówienie zagadnień realizacji algorytmów, struktur danych i ich implementacji. Prezentowane są techniki zarządzania podstawowymi zasobami sprzętowymi komputera: procesorem, pamięcią operacyjną oraz wirtualną i urządzeniami wejścia - wyjścia oraz ich wpływ na efektywność funkcjonowania systemu jako całości.

Pełny opis:

*** Wykład:

* Architektura komputera:

+ architektura a organizacja komputera;

+ model von Neumanna (SISD - single instruction single data);

+ architektury Harward i Princeton;

+ zrównoleglanie: architektura superskalarna, architektura wektorowa (SIMD-single instruction multiple data), architektura z bardzo długim słowem instrukcji (VLIW -very long instruction word), architektura z jawnie równoczesnymi instrukcjami (EPIC-explicit parallel instruction computing);

+ zrównoleglanie a dostęp do pamięci, architektury wieloprocesorowe i wielordzeniowe (MIMD-multiple instruction multiple data): SMP, NUMA, COMA.

* Mikroprocesor od wewnątrz:

+ rejestry, lista instrukcji, tryby adresowania argumentów;

+ CISC a RISC;

+ interfejs binarny aplikacji (ABI) na przykładzie 64-bitowego ABI wykorzystywanego w Linuksie na architekturach Intel64 i AMD64 oraz ARM EABI;

+ cykl rozkazowy, cykl procesora, cykl zegara;

+ przetwarzanie potokowe.

* Mikroprocesor w interakcji ze światem zewnętrznym:

+ system przerwań, wyjątki;

+ sprzętowe wsparcie dla systemów operacyjnych;

+ poziomy ochrony, wywoływanie usług systemowych, segmentacja i stronicowanie;

+ obsługa wejścia - wyjścia;

+ DMA.

* Hierarchia pamięci:

+ pamięci nieulotne: ROM, EEPROM, Flash;

+ pamięci ulotne o dostępie swobodnym (RAM): statyczne (SRAM), dynamiczne asynchroniczne (DRAM), dynamiczne synchroniczne (SDRAM, DDR - RAM);

+ pamięci podręczne;

+ pamięci masowe: dyski magn etyczne, dyski optyczne, dyski magnetyczno-optyczne;

+ macierze dyskowe.

* Wprowadzenie do systemów operacyjnych: zadania systemu operacyjnego, budowa systemu operacyjnego, funkcje systemowe.

* Struktura procesów: pojęcie procesu, tryby pracy, stany procesów i przejścia między nimi, zmiana kontekstu, synchronizacja na poziomie jądra.

* Szeregowanie procesów.

* Zarządzanie pamięcią: przestrzeń adresowa procesu, adresowanie, strategie przydziału pamięci, pamięć wirtualna.Systemy plików: koncepcja pliku, realizacja systemu plików warstwy logicznej i fizycznej, przykłady konkretnych implementacji.

* Podsystem wejścia - wyjścia: urządzenia blokowe i znakowe, tablice rozdzielcze, pliki specjalne, struktura dysku i szeregowanie żądań.

* Wirtualizacja

*** Laboratorium:

Zadanie zaliczeniowe polegające na napisaniu programu, który składałby się z modułu napisanego w języku C i modułu napisanego w asemblerze.

Zadanie ma ilustrować, jak napisać w asemblerze funkcję, którą można wywołać z języka C, jak z poziomu asemblera wywoływać funkcje napisane w języku C, jak z poziomu asemblera wywoływać funkcje systemowe (ilustracja ABI, które powinno być omówione na wykładzie). Procedury asemblerowe powinny wykonywać jakieś zaawansowane obliczenia i korzystać intensywnie z pamięci, dzięki czemu pomiary czasu ich wykonywania dla różnych wartości parametrów powinny ujawnić istnienie hierarchii pamięci.

* Podstawy administracji: instalowanie i konfigurowanie systemu, instalowanie oprogramowania, dzienniki systemowe, proces uruchamiania systemu, mechanizmy kontroli dostępu, powłoka i skrypty powłoki, platformy wirtualne.

* Zarządzanie procesami: kontrolowanie procesów, sygnały, przegląd mechanizmów synchronizacji i komunikacji międzyprocesowej.

* Funkcje systemowe: mechanizm wywoływania funkcji systemowych, dodawanie nowych funkcji do systemu operacyjnego.

* Szeregowanie procesów: analiza i zmiana algorytmu szeregowania procesów.

* Zarządzanie pamięcią.

* Podsystem wejścia-wyjścia: tworzenie po dprogramów obsługi urządzeń.

* Systemy plików.

* Bezpieczeństwo systemu operacyjnego

* Interpreter poleceń

* Tworzenie pakietów z oprogramowaniem

Literatura:

A. Silberschatz, P. Galvin, G. Gagne, Podstawy systemów operacyjnych

D.P. Bovet, M. Ceasti, Linux Kernel

R. Love, Linux Kernel Development

W. Richard Stevens, Programowanie w środowisku systemu UNIX

A. S. Tanenbaum, A. S. Woodhull, Operating Systems Design and Implementation, 3rd Edition

W. Stallings, Organizacja i architektura systemu komputerowego

D. A. Patterson, J. L. Hennessy, Computer Organization and Design, 5th Edition:

The Hardware/Software Interface

D. A. Patterson, J. L. Hennessy, Computer Organization and Design , 5th Edition: A Quantitative Approach

Efekty uczenia się:

Wiedza:

ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną w zakresie programowania, algorytmów i złożoności, architektury systemów komputerowych, systemów operacyjnych, technologii sieciowych, języków i paradygmatów programowania, baz danych, inżynierii oprogramowania (K_W02);

ma podstawową wiedzę na temat architektury współczesnych systemów (logika układów cyfrowych i reprezentacja danych, architektura procesora,

wejście - wyjście, pamięć, architektury wieloprocesorowe) (K_W06);

zna zasady działania systemów operacyjnych ze szczególnym uwzględnieniem procesów, współbieżności, szeregowania zadań i zarządzania pamięcią (K_W07).

Umiejętności:

potrafi pisać, uruchamiać i testować programy w wybranym środowisku programistycznym (K_U05);

rozumie niskopoziomowe zasady wykonywania programów (K_U08);

potrafi skonfigurować wybrany system operacyjny oraz nim administrować, w tym instalować potrzebne oprogramowanie (K_U10);

potrafi wyjaśnić na czym polega zarządzanie pamięcią w systemach operacyjnych, co to jest hierarchia pamięci, co to jest pamięć wirtualna (K_U12);

potrafi ocenić, na podstawowym poziomie, przydatność rutynowych metod i narzędzi informatycznych oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia do typowych zadań informatycznych (K_U22)

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2018/19" (zakończony)

Okres: 2019-02-16 - 2019-06-08
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Marcin Engel
Prowadzący grup: Mateusz Banaszek, Marcin Engel, Agata Janowska, Marcin Peczarski, Inga Rüb, Juliusz Straszyński
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2019/20" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2020-02-17 - 2020-06-10
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Marcin Peczarski
Prowadzący grup: Mateusz Banaszek, Agata Janowska, Marcin Peczarski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Warszawski.