Systemy operacyjne

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

SOI

2

Celem przedmiotu jest nabycie przez studentów wiedzy dotyczącej systemów operacyjnych oraz nabycie najistotniejszych umiejętności dotyczących programowania systemowego - zarówno jako modyfikowania systemu operacyjnego jak i efektywnego użytkowego wykorzystywania jego funkcjonalności.W trakcie interaktywnie realizowanego wykładu omawiane są zagadnienia dotyczące dynamicznych (procesy, wątki, synchronizacja) oraz statycznych (budowa, system plików, bezpieczeństwo) aspektów funkcjonowania systemów operacyjnych. Wybrane fragm. wykładu prowadzone są w formie dyskusji. Wprowadzone są również elementy gamifikacji, poprzez wykorzystanie w procesie dydaktycznym premiowanych punktowo zadań i konkursów. W trakcie laboratoriów studenci realizują jednoosobowo projekty dotyczące wybranych aspektów funkcjonowania systemów operacyjnych.Do realizacji przedmiotu użyto m.in. metody kształcenia mieszanego, w której poza bezpośrednim kontaktem z prowadzącym wykorzystywane są materiały dostępne on-line.

Celem przedmiotu jest nabycie przez studentów wiedzy dotyczącej systemów operacyjnych oraz nabycie najistotniejszych umiejętności dotyczących programowania systemowego - zarówno jako modyfikowania systemu operacyjnego jak i efektywnego użytkowego wykorzystywania jego funkcjonalności. W trakcie interaktywnie realizowanego wykładu omawiane są zagadnienia dotyczące dynamicznych (procesy, wątki, synchronizacja) oraz statycznych (budowa, system plików, bezpieczeństwo) aspektów funkcjonowania systemów operacyjnych. Wybrane fragmenty wykładu prowadzone są w formie dyskusji. Wprowadzone są również elementy gamifikacji, poprzez wykorzystanie w procesie dydaktycznym premiowanych punktowo zadań i konkursów. W trakcie laboratoriów studenci realizują jednoosobowo projekty dotyczące wybranych aspektów funkcjonowania systemów operacyjnych, takich jak: wywołania systemowe, synchronizacja czy przechowywanie danych. Do realizacji przedmiotu użyto m.in. metody kształcenia mieszanego, w której poza bezpośrednim kontaktem z prowadzącym wykorzystywane są materiały dostępne on-line.

Treść wykładu

1. Wprowadzenie: Definicje procesu operacyjnego i zasobów, funkcje jądra systemu operacyjnego, tryby działania systemów komputerowych, historia rozwoju systemów operacyjnych.
2. Rozszerzenie programowania w języku powłoki: idea, uzasadnienie, składnia, potoki, przekierowania, metaznaki i wyrażenia regularne.
3. Procesy i wątki: zarządzanie, graf przejść stanów, szeregowanie zadań, tworzenie procesów demonów, wzajemne wykluczanie i synchronizacja, wyścigi i sekcje krytyczne, semafory, monitory, komunikaty, klasyczne algorytmy synchronizacyjne.
4. Zarządzanie pamięcią: hierarchia pamięci, algorytmy wymiany stron, stronicowanie, segmentacja.
5. Obsługa urządzeń zewnętrznych: urządzenia wejścia/wyjścia, buforowanie, pamięć podręczna, DMA, metody programowania wejścia/wyjścia, pamięć masowa i typy macierzy RAID.
6. Zarządzanie plikami. Struktura i organizacja systemu plików. Pliki zwykłe, katalogi i pliki specjalne. Metody ochrony i kontroli dostępu.
7. Idea i budowa mikrojądra. Mikrojądro w systemach wieloprocesorowych. Specyfika systemów czasu rzeczywistego. Systemy operacyjne dla systemów wbudowanych.
8. Wirtualizacja i przetwarzanie w chmurze: obsługa sieci komputerowych, gniazda, rodzaje wirtualizacji, wirtualizacja pamięci i urządzeń, rodzaje przetwarzania w chmurze, rozwiązania kontenerowe i usługi w chmurze.
9. Bezpieczeństwo systemu operacyjnego: bezpieczeństwo użytkownika systemu operacyjnego, kontrola dostępu i metody uwierzytelniania, mechanizmy bezpieczeństwa jądra systemu operacyjnego, sprzętowe mechanizmy wspierające bezpieczeństwo, podstawowe techniki przełamywania zabezpieczeń.
10. Cechy charakterystyczne wybranych współczesnych systemów operacyjnych: Linux/Android, MS Windows.

Zakres laboratorium

1. Kompilacja jądra.
2. Tworzenie wywołania systemowego.
3. Szeregowanie procesów.
4. Synchronizacja procesów.
5. Komunikacja międzyprocesowa.
6. Przechowywanie danych.

• Systemy operacyjne. Wydanie IV, Andrew S. Tanenbaum, Herbert Boss, Wydawnictwo Helion, 2016.
• Systemy operacyjne. Architektura, funkcjonowanie i projektowanie. William Stallings, Wydawnictwo Helion, 2010.
• http://www.minix.org Minix
• https://www.linux.org Linux
• https://www.vmware.com VMware Workstation Player
• https://www.virtualbox.org VirtualBox

Sprawdzanie założonych efektów kształcenia realizowane jest przez:

• ocenę wiedzy i umiejętności związanych z realizacją zadań laboratoryjnych – ocenę sprawozdań z realizacji zadań;
• ocenę wiedzy i umiejętności wykazanych na kolokwium o charakterze problemowym;
• ocenę wiedzy i umiejętności wykazanych na egzaminie pisemnym o charakterze problemowym oraz – w przypadkach szczególnych – na egzaminie ustnym.

103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

103200 - Instytut Informatyki

103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

103200 - Instytut Informatyki

103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

103200 - Instytut Informatyki

103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej