Федеральное агентство по образованию Ухтинский государственный технический университет "УТВЕРЖДАЮ" И.о. первого проректора ___________Н.С.Федотов "____"_____________ 2010г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ "СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ" Направление подготовки: 230100 Информатика и вычислительная техника Профиль: Автоматизированные системы обработки информации и управления Квалификация выпускника: бакалавр Форма обучения: очная Факультет: Информационных технологий Кафедра: Автоматизированные информационные системы Всего Вид учебной работы З.Е. часы Аудиторные занятия (АЗ) (всего), в том числе: Лекции (ЛК) Лабораторные работы (ЛР) Практические занятия: (ПЗ) Семинарские занятия (СЗ) Текущий контроль (тестирование – т/ коллоквиум к) (ТК) Консультации (К) % интерактивных форм обучения от АЗ по дисциплине Самостоятельная работа (СР) (всего), в том числе: Курсовая работа: (КР) Курсовой проект: (КП) Расчетно-графические работы (РГР) Контрольная работа (контр.р) Научно-исследовательская работа (НИР) Другие виды самостоятельной работы Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен): Общая трудоемкость дисциплины и трудоемкость по семестрам: 2,0 72 1,0 1,0 - 36 36 - 0,11 4 1,89 68 1 2 17 18 Семестры 4 5 недели 17 18 17 3 6 7 8 18 17 12 36 36 1 экз 4 2010 г 144 1. Цель преподавания дисциплины: - освоение студентами теоретических основ построения и использования системного программного обеспечения: операционных систем, операционных сред, систем программирования и файловых систем; изучение механизмов управления задачами, памятью в ОС, способов обмена данными между процессами, потоками, освоение принципов построения интерфейсов ОС. 2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО Дисциплина "Системное программное обеспечение" относится к Профессиональному циклу, вариативная часть. Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для изучения данной дисциплины: "Алгоритмические языки и программирование". "Объектно-ориентированное программирование". "Операционные системы". (Указывается цикл (раздел) ООП, к которому относится данная дисциплина (модуль). Дается описание логической и содержательно-методической взаимосвязи с другими частями ООП (дисциплинами, модулями, практиками). Формулируются (указываются) требования к «входным» знаниям, умениям и компетенциям обучающегося, необходимым при освоении данной дисциплины и приобретенным в результате освоения предшествующих дисциплин (модулей). Указываются те теоретические дисциплины и практики, для которых освоение данной дисциплины (модуля) необходимо как предшествующее). 3. Требования к результатам освоения дисциплины: Изучение дисциплины направлено на формирование следующих компетенций: _____________________________________________________________________________ (Указываются компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля)в соответствии с ФГОС ВПО и дополнительные, сформулированные разработчиком программы) ______________________________ В результате освоения дисциплины обучающийся должен: - ЗНАТЬ основные концепции построения системного программного обеспечения, организацию управления вычислительными процессами и ресурсами, принципы организации многозадачности, механизмы обмена данными; - УМЕТЬ использовать интерфейс WIN32 API для разработки системных утилит; - ИМЕТЬ представление об основных приемах системного программирования, применяемых на IBM PC. 4. Структура и содержание дисциплины 4.1. Содержание разделов дисциплины: № п/п 1. Наименование раздела дисциплины (модуля) 1 Введение. Содержание раздела Определение понятия «системное программное обеспечение», состав системного ПО и содержание курса. Роль каждого элемента системного ПО в функционировании ПК: определение и назначение операционной Трудоемко сть, часы з.е. 1 2. 2 Операционные системы и среды. 3. 3 Интерфейсы операционных систем. 4. 4 Управление задачами и памятью в операционных системах. 1. 5. 5 8 Особенности архитектуры микропроцессоров i80x86. системы; понятие и роль операционной среды; назначение системы управления файлами; определение и состав систем программирования; назначение утилит. Современные операционные системы: назначение, состав, принципы построения. Классификация ОС. Функции и состав базовой системы ввода-вывода (BIOS). Понятие и назначение операционной среды. Описание операционных сред в ОС Windows. Принципы построения интерфейсов ОС. Интерфейс прикладного программирования. Реализация функций API на уровне ОС и системы программирования. Платформеннонезависимый интерфейс POSIX. Основные правила организации API-вызовов в приложениях для ОС Windows NT. Понятие вычислительного процесса и ресурса. Диаграмма состояний процесса. Реализация понятия последовательного процесса в ОС. Процессы и треды (потоки). Основные виды ресурсов вычислительной системы и способы их разделения. Распределение процессорного времени между потоками. Планирование и диспетчеризация процессов и задач: стратегии планирования, дисциплины диспетчеризации, диспетчеризация задач с использованием динамич. приоритетов. Многозадачность и многопоточность в ОС Windows. Память и отображения, виртуальное адресное пространство. Простое непрерывное распределение памяти, распределение с перекрытием (оверлейные структуры), распределение статическими и динамическими разделами. Сегментная, страничная и сегментно-страничная организация памяти. Распределение оперативной памяти в ОС Windows. Реальный и защищенный режимы работы процессора. Новые системные регистры микропроцессоров i80x86. Адресация в 32разрядных МП i80x86 при работе в защищенном режиме: поддержка сегментного и страничного способов организации виртуальной памяти. Защита адресного пространства задач: уровни привилегий для защиты адресного пространства задач, механизм шлюзов для передачи управления на сегменты кода с другими уровнями привилегий, аппаратная поддержка 2 0,5 1,5 2 1 2 1 0,5 6. Система прерываний 32-разрядных микропроцессоров i80x86. 7. Управление вводом/выводом и файловые системы. 8. 9. Проектирование параллельных взаимодействующих вычислительных процессов. Трансляторы, формальные языки и грамматики. 10. Генерация и оптимизация кода. 11. Современные задач. Работа системы прерываний в реальном режиме работы процессора: понятие прерывания, обработчика прерывания, вектора прерывания, ТВП. Виды прерываний. Программируемый контроллер прерываний, схема приоритетов аппаратных прерываний. Основные понятия и концепции организации ввода/вывода в ОС. Режимы управления вводом/выводом. Закрепление устройств, общие устройства ввода/вывода. Основные системные таблицы ввода/вывода. Синхронный и асинхронный ввод/вывод. Кеширование операций ввода/вывода при работе с накопителями на магнитных дисках. Функции файловой системы и иерархия данных. Структура магнитного диска. Сравнительный анализ файловых систем FAT32, HPFS, NTFS. Независимые и взаимодействующие вычислительные процессы. Средства синхронизации и связи при проектирование параллельных взаимодействующих вычислительных процессов: семафоры, мониторы Хоара, почтовые ящики, конвейеры и очереди сообщений. Пример создания параллельных взаимодействующих вычислительных процессов в ОС. Проблема тупиков и методы борьбы с ними: понятие тупиковой ситуации, примеры, формальные модели для изучения проблемы тупиковой ситуации, предотвращение, обход и обнаружение тупиков. Языки и цепочки символов. Способы задания языков. Определение грамматики. Способы задания грамматик. Классификация языков и грамматик. Регулярные языки и грамматики. Конечные автоматы. Регулярные множества и регулярные выражения. Свойства и способы задания регулярных языков. Контекстносвободные языки: определение, свойства, преобразования. Основные принципы построения трансляторов: определение транслятора, компилятора, интерпретатора, общая схема работы транслятора. Трансляторы с языка ассемблер (ассемблеры). Организация таблиц идентификаторов, функции синтаксических анализаторов. Семантический анализ и подготовка к генерации кода. Общие принципы и методы генерации кода. Основные методы оптимизации кода. Понятие и структура системы 1 2 1 1 1 2 1,5 1 1 системы прогр-я. Система прогр-я Microsoft VS.NET 12. 13. Организация графического интерфейса с использованием C# Элементы управления. Классы. программирования, принципы функц-я. Компилятор как основная часть системы программирования. Функции компановщика, загрузчика и отладчика. Примеры современных систем программирования. Особенности технологии .NET. Стандартная система типов CTS. Основы CLS. Обзор языка C#. Пространство имён Windows.Form. Обзор классов Application, Object, Component, Control. Основы реализации взаимодействия с применением системных событий Иерархия классов элементов управления. Обзор элементов, свойств, возможностей использования. итого: 3 4 4 34 0 4.2. Разделы дисциплины и виды занятий № п/п Наименование раздела дисциплины (модуля) ЛК1 ЛР ПЗ СP ТК СР В соответствии с Типовым положением о вузе к видам учебной работы отнесены: лекции, консультации, семинары, практические занятия, лабораторные работы, контрольные работы, коллоквиумы, самостоятельные работы, научноисследовательская работа, практики, курсовое проектирование (курсовая работа). Высшее учебное заведение может устанавливать другие виды учебных занятий. 5. Лабораторный практикум № п/п Наименование раздела дисциплины (модуля) 1. 1,3 2. 3,7 3. 2,3 4. 3 1 Наименование лабораторных работ Использование API-вызовов для создания элементов интерфейса (окна, кнопки, меню и т.д.) и обработки сообщений в приложениях Windows. Дескрипторы, описатели, идентификаторы, атрибуты объектов. Функции WIN32 API для получения сведений об операционной системе, дисковых устройствах и ресурсах ПК. Обработка сообщений от аппаратных устройств в приложениях Windows. Аппаратные и символьные сообщения клавиатуры, кодовые таблицы Windows Используемый вид занятий при прохождении данного раздела помечается знаком “+” Трудоемко сть часы з.е. 2 4 6 2 5. 4,8 6. 4,5 7. 4,8 8. 8 9. 8 95/98 и NT. Функции WIN32 API для управления потоками. Синхронизация потоков, использование объекта Critical Section для организации последовательного доступа к ресурсам приложения. Функции WIN32 API для управления процессами. Получение сведений о процессах и распределенных для них ресурсах. Виды библиотек. Понятие DDL. Принципы создания DLL. Правила использования DLL в приложениях. Средства связи между процессами: динамический обмен данными, почтовые каналы и ящики. Использование буфера обмена в приложениях Windows: форматы данных, основные функции и обрабатываемые сообщения. итого: 6 4 4 4 2 34 6. Примерная тематика курсовых проектов (работ) № № п-п 1 Наименование проекта (работы) Разработка системной утилиты с использованием API. Номе р темы Конкретная цель выполнения проекта (работы) Объем заданий Время дополн . час. Применение на практике навыков API программирования для написания системных утилит с требуемым согласно заданию объемом функциональности. Выполнение КР заключается в написании программы на языке С++ в среде Microsoft Visual Studio 2003 и выше с использованием Win32 API функций (в том числе для создания всех элементов управления). Пояснительная записка к КР должна содержать следующие разделы: постановка задачи, описание всех используемых API функций, краткое руководство пользователя (в т.ч. описание функций программы, описание интерфейса), исходный код программы на языке С++ (шрифт 14, междустрочный интервал 1). К пояснительной записке необходимо приложить рабочую программу с исходным кодом. Защита КР заключается в демонстрации программы и пояснениях по коду. Примеры задания к курсовой работе: 1. Разработать утилиту SysInfo (системная информация), предоставляющую информацию о конфигурации компьютера; 2. Написать программу TaskManager (Диспетчер задач), предоставляющую информацию о запущенных в системе процессах; 7. Образовательные технологии (Указываются образовательные технологии, используемые при реализации различных видов учебной работы. В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки реализация компетентностного подхода должна предусматривать широкое использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения занятий (компьютерных симуляций, деловых и ролевых игр, разбор конкретных ситуаций, психологические и иные тренинги) в сочетании с внеаудиторной работой с целью формирования и развития профессиональных навыков обучающихся. В рамках учебных курсов должны быть предусмотрены встречи с представителями российских и зарубежных компаний, государственных и общественных организаций, мастер-классы экспертов и специалистов. Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, определяется главной целью (миссией) программы, особенностью контингента обучающихся и содержанием конкретных дисциплин, и в целом в учебном процессе они должны составлять для программ бакалавров не менее 20 (30) % аудиторных занятий (определяется требованиями ФГОС с учетом специфики ООП). Занятия лекционного типа для соответствующих групп студентов не могут составлять более 40% аудиторных занятий для программ бакалавров (определяется соответствующим ФГОС). 8. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов К ежемесячному контролю относится контроль выполнения лабораторных работ. Текущий контроль включает в себя контроль выполнения заданий, осуществляемый в форме задач, предложенных для самостоятельной работы. Рубежный контроль осуществляется посредством выполнения тестовых заданий по пройденной теме. Итоговый контроль осуществляется приемом курсовой работы и экзамена. ______________________________________________________________________ (Указываются темы эссе, рефератов, курсовых работ и др. Приводятся примеры контрольных вопросов и заданий для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины, а также для контроля самостоятельной работы обучающегося по отдельным разделам дисциплины). 9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля) 9.1. Основная и дополнительная литература: №№ п-п Автор и наименование Л-1 А.В.Гордеев, А.Ю.Молчанов. Системное программное обеспечение. СПб, Питер. Л-2 В.В. Лабор. Си Шарп: Создание приложений для Windows. Мн.: Харвест Л-3 Дж. Савилл. Windows XP/2000. Вопросы и ответы. М.: «Вильямс». Дополнительная литература Вид пособи я У Год издания Др 2004 Др 2004 2003 Кол-во экз. в библиотеке Л-6 А.А. Фролов, Г.В. Фролов. Аппаратное обеспечение компьютера IBM PC ( в 2 частях ). Москва, ДИАЛОГМИФИ. Др 1992 М. Гук. Аппаратные средства IBM PC, 3-е издание. СПб, Питер. Др 2006 9.2. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы _________________________ 10. Материально-техническое обеспечение дисциплины "Системное программное обеспечение": Лекции проводятся в лекционной аудитории 218к, рассчитанной на 50 посадочных мест, площадью 66,9 м2. Аудитория оборудована проектором, экраном, учебной доской, ноутбуком. Лабораторные занятия проводятся в 202к - "Лаборатория компьютерного моделирования магистрального транспорта газа", именная аудитория ООО "Газпром трансгаз Ухта". Площадь 50,6 м2, рассчитана на 10 посадочных мест. Аудитория оборудована: 10 компьютерами на базе процессора Celeron E1400 CPU 2.0 GHz, (RAM) ОЗУ 1 Gb, НDD 160 Gb; 10 мониторами ViewSonic VA1916W 19'. Используется переносной проектор, ноутбук. В классе установлена пластиковая доска, рабочее место преподавателя. 11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины: (Указываются рекомендуемые модули внутри дисциплины или междисциплинарные модули, в составе которых она может входить, особенности организации изучения дисциплины, в т.ч. самостоятельной работы) Рабочая учебная программа по дисциплине "Системное программное обеспечение" составлена в соответствии с требованиями Федерального Государственного образовательного стандарта ВПО с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению 230100 -Информатика и вычислительная техника и учебного плана по профилю подготовки Автоматизированные системы обработки информации и управления. Автор(ы) (доц., к.т.н.). ___________________ ( ) Рецензент(ы) ______________________________ ( ) Рабочая учебная программа рассмотрена на заседании учебно-методического совета университета протокол № от “ “ ________ 20___ г. и признана соответствующей требования Федерального Государственного образовательного стандарта и учебного плана по направлению 000000.00 "…………………………." Председатель УМС ______________ Бабаевский П.Г. Рабочая учебная программа рассмотрена методическим Советом факультета №___ и признана соответствующей требования Федерального Государственного образовательного стандарта и учебного плана по направлению 000000.00 "…………………………." Декан факультета № ____ _______________ . ( Председатель методического Совета факультета № ____ ____________ ( ) ) Программа согласована с УМУ университета ______________ Козлов Н.А.