Раб. прог. СПО-4k_1sem_бак

Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики Национального
исследовательского университета "Высшая школа экономики"
Факультет электроники и телекоммуникаций
Программа дисциплины
«Системное программное обеспечение»
для направления 220400.62 «Управление в технических системах» подготовки бакалавра
Автор программы:
Потомский Сергей Юрьевич, доцент, e-mail: spotomskiy@hse.ru
Одобрена на заседании кафедры МТМИТ
Зав. кафедрой [В. П. Кулагин]
Рекомендована профессиональной коллегией
УМС по электронике
Председатель С.У. Увайсов
«___»____________ 20 г
«___»____________ 20 г
Утверждена Учёным советом МИЭМ
«___»_____________20 г.
Ученый секретарь В.П. Симонов ________________________ [подпись]
Москва, 2013
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями
университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.
1
Область применения и нормативные ссылки
Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования к
знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и
отчетности.
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных
ассистентов и студентов направления подготовки 220400.62 «Управление в технических
системах», изучающих дисциплину «Системное програмное обеспечение».
Программа разработана в соответствии с:
 ФГОС ВПО по направлению подготовки 220400.62 «Управление в технических
системах»;
 Образовательной программой 220400.62 «Управление в технических системах».
 Рабочим учебным планом университета по направлению подготовки 220400.62
«Управление в технических системах», утвержденным в 2013 г.
2. Цели освоения дисциплины
Цели освоения дисциплины "Системное программное обеспечение":





Целью данной дисциплины является изучение общих принципов организации и
программных интерфейсов операционных систем (ОС).
Приобретения знаний и практического опыта в области архитектур операционных
систем и системного программирования.
Изучение и обеспечение основ для последующих курсов, посвященных созданию
современных информационных систем;
Практическое освоение современных инструментальных средcтв, используемых в
современных ОС и СПО
Приобретение навыков исследовательской работы, предполагающей
самостоятельное изучение специфических ОС реального времени, широко
применяемых в различных областях автоматики и управления.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен:
 ЗНАТЬ основные принципы организации операционной системы UNIX
 УМЕТЬ работать в операционной среде UNIX и создавать системные
утилиты для этой ОС с использованием ЯВУ ”Си”.
 ИМЕТЬ НАВЫКИ (приобрести опыт) в разработке программного
обеспечения для ОС UNIX.
В результате освоения дисциплины студент осваивает следующие компетенции:
Компетенция
Способность владеть культурой
мышления, способность к
обобщению, анализу, восприятию
Код по
ФГОС/
НИУ
ОК-1
Дескрипторы – основные
признаки освоения
(показатели достижения
результата)
Демонстрирует
способность к
самостоятельному
Формы и методы
обучения,
способствующие
формированию и
развитию компетенции
Практические
занятия и
самостоятельная
Компетенция
информации, постановке цели и
выбору путей её достижения
Код по
ФГОС/
НИУ
Дескрипторы – основные
признаки освоения
(показатели достижения
результата)
обобщению и анализу
информации, постановке
цели и выбору путей её
достижения
Способность к саморазвитию,
ОК-6 Демонстрирует
повышению своей квалификации и
способность к
мастерства
саморазвитию и
повышению своей
квалификации
Способность использовать
ОК-10 Демонстрирует
основные законы
способность применять
естественнонаучных дисциплин в
методы математического
профессиональной деятельности,
анализа и моделирования
применять методы
в процессе решения
математического анализа и
поставленной
моделирования, теоретического и
преподавателем задачи
экспериментального исследования
Готовность учитывать
ПК-3 Демонстрирует
современные тенденции развития
Готовность учитывать
электроники, измерительной и
современные тенденции
вычислительной техники,
развития электроники,
информационных технологий в
измерительной и
своей профессиональной
вычислительной техники,
деятельности.
информационных
технологий в своей
профессиональной
деятельности
4
Формы и методы
обучения,
способствующие
формированию и
развитию компетенции
работа студентов
Самостоятельная
работа студента
Практические
занятия и
самостоятельная
работа студентов
Практические
занятия и
самостоятельная
работа студентов
Место дисциплины в структуре образовательной программы
Настоящая дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла и блоку
дисциплин, обеспечивающих подготовку бакалавра по направлению 220400.62 «Управление
в технических системах».
Изучение данной дисциплины базируется на следующих дисциплинах:
 «Программирование и основы алгоритмизации».
 “Объектно-ориентированное программирование”
Для освоения учебной дисциплины, студенты должны владеть следующими знаниями и
компетенциями:
 иметь навыки самостоятельной работы с литературой;
 владеть методами использования поисковых систем для поиска информации в сети
Интернет.
Основные положения дисциплины должны быть использованы в дальнейшем при изучении
следующих дисциплин:

5
Информационное обеспечение систем управления
Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Всего
часов
90
54
18
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции (Л)
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
36
И (или) другие виды аудиторных занятий
Самостоятельная работа
36
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
И (или) или другие виды самостоятельной 36
работы
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
6
Семестры
7
7
7
7
7
7
Экзамен
(20)
Содержание дисциплины.
6.1 Разделы дисциплины и виды занятий
Аудиторные занятия
№
Раздел дисциплины
Лекции ПЗ (или ЛР
п/п
С)
Операционные системы
*
UNIX как пример классической ОС
*
*
Сетевые ОС
*
Обзор современного системного программного *
обеспечения
6.2. Содержание разделов дисциплины.
6.2.1. Операционные системы
6.2.1.1. Взаимодействие пользователя с ЭВМ. Первые операционные системы
(ОС).
6.2.1.2. Назначение, функции и организация операционных систем.
6.2.1.3. Понятие вычислительного процесса. Ресурс. Распределение ресурса.
Виртуализация. Виртуальная память и ее организация. Прерывания.
6.2.1.4.
Однозадачные, многозадачные и многопользовательские ОС.
Системы разделения времени.
6.2.1.5. Загрузка и выполнение программ.
6.2.1.6. Подсистемы ОС. Управление процессами. Распределение ресурсов.
Системы ввода-вывода. Процессор ввода-вывода. Каналы.
6.2.1.7. Многопроцессорные системы. Взаимодействие процессов. Управление
процессами. Главный и подчиненный процессоры. Синхронизация.
Семафоры. Проблемы, связанные с многопроцессорными системами.
Недостатки многопроцессорных систем.
6.2.2. UNIX как пример классической ОС
6.2.2.1. Общий обзор особенностей системы. История. Структура системы.
Обзор с точки зрения пользователя. Предполагаемая аппаратная
среда.
6.2.2.2. Введение в архитектуру ядра операционной системы. Архитектура
операционной системы UNIX. Основные понятия системы.
Структуры данных ядра. Управление системой.
6.2.2.3. Внутреннее представление файлов. Индексы. Структура файла
обычного типа. Каталоги. Суперблок. Назначение индекса новому
файлу. Выделение дисковых блоков. Другие типы файлов.
6.2.2.4. Системные операции для работы с файловой системой. Захват файла
и записи. Создание файла. Смена текущего и корневого каталога.
Смена владельца и режима доступа к файлу. Каналы.
Монтирование и демонтирование файловых систем. Абстрактные
обращения к файловым системам. Сопровождение файловой
системы.
6.2.2.5. Структура процессов. Состояния процесса и переходы между ними.
Формат памяти системы. Контекст процесса. Сохранение контекста
процесса. Управление адресным пространством процесса.
Приостановка выполнения.
6.2.2.6. Управление процессом. Создание процесса. Сигналы. Завершение
выполнения процесса. Ожидание завершения выполнения процесса.
Вызов других программ. Код идентификации пользователя
процесса. Изменение размера процесса. Командный процессор
SHELL. Загрузка системы и начальный процесс.
6.2.2.7. Диспетчеризация процессов и ее временные характеристики.
Планирование выполнения процессов.
Системные операции,
связанные со временем. Таймер.
6.2.2.8. Подсистема управления вводом-выводом. Взаимодействие драйверов
с программной и аппаратной средой. Дисковые и терминальные
драйверы. Потоки.
6.2.2.9. Взаимодействие процессов. Синхронизация процессов. Средства
межпроцессного взаимодействия. Трассировка
процессов.
Взаимодействие в сети. Гнезда.
6.2.3. Сетевые ОС.
Распределенные системы. Периферийные процессоры. "Прозрачные"
распределенные файловые системы. Распределенная модель без
передаточных процессов.
6.2.4. Обзор современного системного программного обеспечения
6.2.4.1.Сохранность и защита программных систем. Программные и
аппаратные средства защиты.
6.2.4.2. Надежность программно-аппаратных комплексов.
6.2.4.3. Интерфейсы и основные стандарты в области системного
программного обеспечения.
6.2.4.4. Обзор операционных систем RT11, OS/2 и Windows NT/2000/XP. И
основные характеристики и особенности.
6.3. Понедельный план проведения занятий лекционных и практических
Семестр №7
№ недели №темы Аудиторные занятия
Л
Л/Р
1
6.2.1.
1
2
6.2.1.
1
3
6.2.2.
1
1
4
6.2.2.
1
1
5
6.2.2.
1
2
6
6.2.2.
1
2
7
6.2.2.
1
2
8
6.2.2.
1
3
9
6.2.2.
1
3
10
6.2.2.
1
3
11
6.2.2.
1
4
12
6.2.2.
1
4
13
6.2.2.
1
4
14
6.2.3
1
15
6.2.3
1
16
6.2.4
1
17
6.2.4
2
7
Лабораторный практикум
№ п/п № раздела
дисциплины
1
4.2.2.2.
2
4.2.2.4.
3
4.2.2.6.
4
4.2.2.9.
8
Наименование лабораторных работ
Командный интерпретатор
Файловая система UNIX
Процессы. Сигналы.
Межпроцессное взаимодействие. Механизмы IPC.
Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
8.1 Основная литература.
1. Керниган Б., Пайк Р. «UNIX - универсальная среда программирования». М: Финансы и статистика, 1992г..
2. Робачевский А.М. «Операционная система UNIX». – СПб.: BHV – СанктПетербург, 1998г. – 528 с. ил
8.2
Средства обеспечения дисциплины.
1. Операционная система Linux Ubuntu Server.
2. Клиент удаленного доступа SSH PuTTY
8.2.1. Материально-техническое обеспечение дисциплины.
Лаборатория «Информационное обеспечение систем управления»,
включающая 1 сервер на базе ОС Free BSD с выходом в Сеть Internet, 1
внутренний сервер лаборатории для проведения лабораторных работ на базе
ОС Linux UBUNTU Server , 12 рабочих мест студентов с возможностью
удаленного доступа к серверу в рамках сети, 1 рабочее место преподавателя с
возможностью удаленного доступа к серверу в рамках сети, сетевой
коммутатор на 16 подключений.
8.2.2. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.
1. Методические указания к лабораторной работе №1 по курсу «СПО»,
составители Карпова И.П., Потомский С. Ю. МИЭМ, М., 2010
2. Методические указания к лабораторной работе №2 по курсу «СПО»,
составители Карпова И.П., Потомский С. Ю. МИЭМ, М., 2010
3. Методические указания к лабораторной работе №3 по курсу «СПО»,
составители Карпов В.Э., Карпова И.П., МИЭМ, М., 2002
4. Андрей Робачевский. ОС UNIX. 2е издание. , С.ПБ: BHV, 2008, 656с.,
ISBN 978-5-94157-538-1