Operační systémy

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra počítačových systémů

Anotace:

Studenti si rozšíří základní znalosti z předmětu „Programování v shellu 1“ v oblastech jádra OS, implementace procesů a vláken, časově závislých chyb, kritických sekcí, plánování vláken, přidělování prostředků a uváznutí, správa virtuální paměti, disků a diskových polí, a implementace systémů souborů. Naučí se navrhovat a realizovat jednoduché vícevláknové aplikace.

Požadavky:

Základní uživatelské znalosti z OS. Základní znalost programování v jazyce C/C++.

Osnova přednášek:

1. Úvod, architektura a funkce OS, klasifikace výpočetních systémů.

2. Procesy a vlákna. Přepínání kontextu, stavy vláken. Časově závislé chyby.

3. Synchronizace vláken - kritické sekce, aktivní čekání, zámky, semafory, podmíněné proměnné, synchronizační problém producent-konzument, synchronizační bariéry.

4. Klasické synchronizační úlohy a jejich řešení.

5. Přidělování výpočetních prostředků - uváznutí, Coffmanovy podmínky, strategie pro řešení uváznutí.

6. Implementace procesů/vláken. Plánování vláken.

7. Správa hlavní paměti - virtuální paměť, metody přidělování paměti pomocí dynamických oblastí.

8. Správa hlavní paměti - virtuální paměť implementovaná pomocí stránkování a segmentace.

9. Správa hlavní paměti - algoritmy pro náhradu stránek.

10. Datová úložiště - disky, disková pole RAID, připojení k počítačovému systému.

11. Systémy souborů - implementace klasických systémů souborů.

12. Systémy souborů - implementace v jádru OS, moderní systémy souborů a jejich pokročilé funkce.

Osnova cvičení:

1. Systémová volaní a vlákna.

2. Synchronizace vláken I. (mutex, podmíněné proměnné).

3. Synchronizace vláken II (semafory, bariéry).

4. Procesy (fork(), exec(),...).

5. Uváznutí a správa paměti.

6. Algoritmy pro náhradu stránek.

Cíle studia:

Předmět je úvodem do klasické teorie operačních systémů (OS). Jeho cílem je naučit studenty základní teorii a pojmy z operačních systémů a naučit je prakticky využívat při návrhu a správě OS.

Studijní materiály:

1. Tanenbaum, A. S. ''Modern Operating Systems (2nd Edition)''. Prentice Hall, 2001. ISBN 0130313580.

2. Stallings, W. ''Operating Systems: Internals and Design Principles (5th Edition)''. Prentice Hall, 2004. ISBN 0131479547.

3. Silberschatz, A., Galvin, P. B., Gagne, G. ''Operating System Concepts (7th Edition)''. Wiley, 2004. ISBN 0471694665.

Poznámka:

Informace o předmětu a výukové materiály naleznete na https://courses.fit.cvut.cz/BI-OSY/

Další informace:

https://courses.fit.cvut.cz/BI-OSY/

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bc. program Informatika, pro fázi studia bez oboru, 2015-2020 (povinný předmět programu)
• Bc. obor Bezpečnost a informační technologie, 2015-2020 (povinný předmět programu)
• Bc. obor Teoretická informatika, 2015-2020 (povinný předmět programu)
• Bc. obor Počítačové inženýrství, 2015-2020 (povinný předmět programu)
• Bc. obor Informační systémy a management, 2015-2020 (povinný předmět programu)
• Bc. obor Webové a softwarové inženýrství, zaměření Softwarové inženýrství, 2015-2020 (povinný předmět programu)
• Bc. obor Webové a softwarové inženýrství, zaměření Webové inženýrství, 2015-2020 (povinný předmět programu)
• Bc. obor Webové a softwarové inženýrství, zaměření Počítačová grafika, 2015-2020 (povinný předmět programu)
• Bc. obor Znalostní inženýrství, 2018-2020 (povinný předmět programu)