Operační systémy

Garant předmětu:

Michal Štepanovský

Přednášející:

Michal Štepanovský, Jan Trdlička, Pavel Tvrdík

Cvičící:

Jiří Kašpar, Michal Štepanovský, Jan Trdlička, Pavel Tvrdík, Ladislav Vagner, Petr Zemánek

Předmět zajišťuje:

katedra počítačových systémů

Anotace:

V tomto předmětu, který navazuje na předmět Unixové operační systémy, si studenti prohloubí své znalosti v oblastech jádra OS, implementace procesů a vláken, časově závislých chyb, kritických sekcí, plánování vláken, přidělování sdílených prostředků a uváznutí, správy virtuální paměti a datových úložišť, implementace systémů souborů, monitorování OS. Naučí se navrhovat a realizovat jednoduché vícevláknové aplikace. Obecné principy jsou ilustrovány na operačních systémech Solaris, Linux nebo MS Windows.

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.

13. Nástroje pro monitorování OS.

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. Po absolvování předmětu budou studenti schopni navrhovat a implementovat vícevláknové aplikace.

Studijní materiály:

1. Tanenbaum A. S. : Modern Operating Systems (4th Edition). Pearson, 2016. ISBN 978-0133591620.

2. Silberschatz A., Gagne G., Galvin P.B. : Operating System Concepts (10th Edition). Wiley, 2018. ISBN 978-1119456339.

3. Anderson T., Dahlin M. : Operating Systems: Principles and Practice (2nd Edition). Recursive Books, 2014. ISBN 978-0985673529.

4. Stallings W. : Operating Systems: Internals and Design Principles (9th Edition). Pearson, 2017. ISBN 978-0134670959.

5. Arpaci-Dusseau R.H., Arpaci-Dusseau A.C. : Operating Systems: Three Easy Pieces. CreateSpace Independent Publishing Platform, 2018. ISBN 978-1985086593.

Poznámka:

Další informace:

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

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bc. specializace Informační bezpečnost, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Manažerská informatika, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Počítačová grafika, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Počítačové inženýrství, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. program, pro fázi studia bez specializace, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Webové inženýrství, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Umělá inteligence, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Teoretická informatika, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Softwarové inženýrství, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Počítačové systémy a virtualizace, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Počítačové sítě a Internet, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Informační bezpečnost, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. program, pro fázi studia bez specializace, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Manažerská informatika, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Počítačová grafika, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Softwarové inženýrství, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Webové inženýrství, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Počítačové sítě a Internet, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Počítačové inženýrství, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Počítačové systémy a virtualizace, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Umělá inteligence, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Teoretická informatika, 2024 (povinný předmět programu)