Тупики, возникающие при синхронизации процессов

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ ИМЕНИ ИВАНА ФЕДОРОВА»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

______________ Т.В. Маркелова

«_____» ___________2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

По дисциплине		«Операционные системы»
По направлению
По специальности		230203.65 – «Информационные технологии в дизайне»
Факультет		Информационных технологий и медиасистем
Кафедра		Медиасистемы и технологии

 

Индекс по учебному плану	ЦИКЛ	Компонент
Федеральный	Национально-региональный (вузовский)	Элективный
ДС 01	Общие гуманитарные и социально-экономические дисциплины
Общие математические и естественнонаучные дисциплины
Общепрофессиональные дисциплины	Х
Специальные дисциплины
Дисциплины специализации

 

Форма обучения	Курс	Семестр	Трудоемкость дисциплины в часах	Форма итогового контроля
Всего часов	Аудиторных часов	Лекции	Семинарские (практические) занятия	Лабораторные занятия	Курсовая работа	Курсовой проект	Самостоятельная работа
Очная											экзамен

 

Москва - 2011 г

Составитель: ____ ст.пр.Д.В. Красновский _____

Рецензенты: __ _____ _________________________

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Медиасистемы и технологии»

«_ 04 _» __ мая 2011г.__, протокол №_ 4-11 __.

 

Зав. кафедрой _________________ /А.Е. Иванова/

 

Одобрена Советом факультета информационных технологий и медиасистем

«_ 17 _» ____ мая 2011г. ___________, протокол № ________ 9 ______.

 

 

Председатель ________________/А.Е.Иванова/

 

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является ознакомление учащихся с основами теории операционных систем (ОС), основами популярных современных ОС, а также получение навыков практической работы в современных ОС.

 

 

Основными задачами изучения дисциплины являются:

· формирование у студентов минимально необходимых знаний об организации и принципах работы современных операционных систем;

· развитие навыков практической работы и скриптового программирования в операционной системе Linux.

 

 

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

 

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать

• структуру обобщенной вычислительной системы; понятия виртуальной машины, менеджера ресурсов, ядра вычислительной системы, компьютерной программы, вычислительной задачи, процесса вычислительной системы; безопасности процессов операционной стека вычислительного процесса;
• краткую историю развития архитектуры вычислительных систем и ОС: иметь представление о понятиях пакетной ОС, многозадачной ОС, распределенной (сетевой) ОС;
• основные понятия и концепции ОС: системные вызовы, прерывания, исключительные ситуации, файлы, процессы, нити;
• понятие о ядре ОС, микроядерной архитектуре, смешанных системах;
• понятия, связанные с процессами ОС: состояния процессов, планирование процессов, организация кооперации процессов, алгоритмы и синхронизации процессов;
• организацию и управление памятью компьютера, понятие о виртуальной памяти и архитектурных средствах поддержки виртуальной памяти;
• общие принципы организации файловой системы компьютера, механизмы реализации файловой системы;
• принципы функционирования и организации компьютерных сетей;
• основные команды ОС Linux.

 

Уметь: пользоваться основными командами ОС Linux, пользоваться ими поодиночке и в комбинациях из командной строки ОС; составлять и запускать на выполнение простейшие скриптовые файлы (командные файлы) для данной ОС; выполнять простейшие настройки ОС и ее сетевых параметров.

Владеть: начальными навыками скриптового программирования в командной оболочке ОС и настройки ОС и ее сетевых параметров.

СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ

Структура вычислительной системы и краткая история операционных систем

Структура вычислительной системы; что такое ОС, ОС как виртуальная машина. ОС как менеджер ресурсов; ОС как защитник пользователей и программ; ОС как постоянно функционирующее ядро.

Краткая история эволюции вычислительных систем. Первый период (1945–1955 гг.); ламповые машины; Операционных систем нет. Второй период (1955 г.–начало 60-х). Компьютеры на основе транзисторов. Пакетные операционные системы. Третий период (начало 60-х – 1980 г.). Компьютеры на основе интегральных микросхем. Первые многозадачные ОС. Четвертый период (с 1980 г. по настоящее время). Персональные компьютеры. Классические, сетевые и распределенные системы.

 

Основные понятия, концепции, основы архитектуры, классификация ОС

Основные понятия, концепции ОС. Системные вызовы; прерывания; исключительные ситуации; файлы; процессы, нити.

Архитектурные особенности ОС. Монолитное ядро; многоуровневые системы (Layered systems); виртуальные машины; микроядерная архитектура; смешанные системы.

Классификация ОС. Реализация многозадачности; поддержка многопользовательского режима; многопроцессорная обработка; системы реального времени.

 

Начальные сведения о процессах и их планировании

Понятие процесса. Состояния процесса. Операции над процессами и связанные с ними понятия. Набор операций. Process Control Block и контекст процесса. Одноразовые операции. Многоразовые операции. Переключение контекста.

Планирование процессов. Уровни планирования. Критерии планирования и требования к алгоритмам. Параметры планирования. Вытесняющее и невытесняющее планирование.

 

Алгоритмы планирования процессов

Алгоритмы планирования: First-Come, First-Served (FCFS), Round Robin (RR), Shortest-Job-First (SJF), Гарантированное планирование, Приоритетное планирование. Многоуровневые очереди (Multilevel Queue). Многоуровневые очереди с обратной связью (Multilevel Feedback Queue).

 

Кооперация процессов

Взаимодействующие процессы. Категории средств обмена информацией. Логическая организация механизма передачи информации. Как устанавливается связь? Информационная валентность процессов и средств связи. Особенности передачи информации с помощью линий связи. Буферизация. Поток ввода/вывода и сообщения. Надежность средств связи. Как завершается связь. Нити исполнения.

 

Синхронизация процессов

Алгоритмы синхронизации. Interleaving, race condition и взаимоисключения. Критическая секция. Программные алгоритмы организации взаимодействия процессов. Требования, предъявляемые к алгоритмам. Запрет прерываний. Переменная-замок. Строгое чередование. Флаги готовности. Алгоритм Петерсона. Алгоритм булочной (Bakery algorithm). Аппаратная поддержка взаимоисключений

Механизмы синхронизации. Семафоры. Концепция семафоров. Решение проблемы producer - consumer с помощью семафоров. Мониторы. Сообщения. Эквивалентность семафоров, мониторов и сообщений. Реализация мониторов и передачи сообщений с помощью семафоров. Реализация семафоров и передачи сообщений с помощью мониторов. Реализация семафоров и мониторов с помощью очередей сообщений.

 

Тупики, возникающие при синхронизации процессов

Условия возникновения тупиков. Основные направления борьбы с тупиками. Игнорирование проблемы тупиков. Способы предотвращения тупиков. Способы предотвращения тупиков путем тщательного распределения ресурсов. Алгоритм банкира. Предотвращение тупиков за счет нарушения условий возникновения тупиков. Нарушение условия взаимоисключения. Нарушение условия ожидания дополнительных ресурсов. Обнаружение тупиков. Восстановление после тупиков.

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: