- •Операционные системы (учебное пособие)
- •Введение
- •1. Операционная система: основные понятия
- •1.1. Понятие операционной системы, её роль и функции
- •1.2. Операционная и программная среды
- •1.3. Очередь и стек
- •1.4. Машинная команда, способы адресации, привилегированные команды
- •1.5.Система прерываний
- •1.6. Задачи, вычислительные процессы и ресурсы
- •Ресурс – это абстрактная структура, имеющая множество атрибутов, характеризующих способы доступа к ресурсу и его физическое представление в системе
- •1.7. Мультипрограммный, мультизадачный и многопользовательский режимы работы операционной системы. Режим разделения времени
- •2. Управление памятью в операционных системах
- •2.1. Память и отображения, виртуальное адресное пространство
- •2.2. Простое непрерывное распределение и распределение с перекрытием
- •2.3. Распределение памяти статическими разделами
- •2.4. Распределение памяти с динамическими разделами
- •2.5. Распределение памяти с фрагментацией задач
- •3. Управление процессами
- •3.1. Реализация последовательного процесса в операционной системе
- •3.2. Планирование и диспетчеризация процессов и задач
- •3.3. Управление параллельными процессами
- •3.3.1. Понятие параллельных процессов
- •3.3.2. Методы реализации взаимных исключений
- •3.3.3. Блокировка памяти
- •3.3.4. Применение специальных операций типа "проверка–установка"
- •3.3.5.Семафоры и их применение
- •3.3.6. Мониторы
- •3.3.7. Почтовые ящики, конвейеры и очереди сообщений
- •4. Проблема тупиков и её решение
- •4.1. Проблема тупиков, разделяемые ресурсы и модели параллельных процессов
- •4.2. Модель повторно используемых ресурсов Холта1
- •4.3. Сети Петри
- •4.4. Модель пространства состояний системы
- •4.5. Борьба с тупиками
- •4.5.1. Предотвращение тупиков
- •4.5.2. Обход тупиков
- •4.5.3. Обнаружение тупика
- •5. Жёсткий диск
- •5.1. Устройство накопителя жесткого диска (hdd) и адресация элементов дискового пространства
- •5.2. Логическая структура диска
- •5.3. Создание загрузочных дисков
- •6. Файловые системы
- •6.1. Файлы и каталоги
- •6.2. Понятие и функции файловой системы и системы управления файлами.
- •6.3. Обзор файловых систем
- •6.3.1. Файловая система fat16, fat32 и vfat
- •6.3.2. Файловая система ntfs
- •6.3.3. Файловые системы компакт-дисков
- •7. Средства защиты и восстановления операционных систем
- •7.1. Цифровая подпись драйверов и её верификация
- •7.2. Защита и проверка системных файлов
- •7.3. Откат драйверов
- •7.6. Безопасный режим загрузки
- •7.7. Мастер и точки восстановления системы
- •7.8. Резервное копирование и восстановление
- •7.9. Аварийное восстановление системы. Консоль восстановления.
- •8. Загрузчики операционных систем
- •8.1. Понятие загрузчика и виды его реализации
- •8.2. Решение проблемы четырех разделов в mbr
- •8.3. Установка загрузчиков ос
- •8.4. Настройка загрузчиков ос
- •8.5. Удаление загрузчиков ос
- •9. Системный реестр и системные службы
- •9.1. Назначение и структура реестра
- •9.2. Работа с реестром
- •9.3. Системные службы
- •10. Безопасность операционных систем
- •10.1. Угрозы, уязвимости, атаки
- •10.2. Политика безопасности
- •10.3. Защита от вторжений
- •10.4. Межсетевые экраны
- •10.5. Отключение ненужных служб
- •10.6. Защита от спама
- •10.7. Защита от вредоносных программ и вирусов средствами операционных систем
- •10.8. Защита конфиденциальной информации.
- •Список литературных источников
Список литературных источников
Гордеев А.В. Операционные системы: Учебник для вузов. 2-е изд. – СПб.: Питер, 2007. – 416 с.: ил.
Сетевые операционные системы / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. – СПб.: Питер, 2002. – 544 с. : ил.
Тененбаум Э. Современные операционные системы. – 3 изд. – СПб.: Питер, 2010. – 1120 с., ил.
Дейкстра Е. Взаимодействующие последовательные процессы // Языки программирования / Под ред. Ф. Женюи. – М.: Мир, 1972
Соловьёв В.Г., Никитин В.Д. Операционные системы ЭВМ: Учеб.пособие. –М.: Высшая школа, 1989. – 255 с.
Хоар Ч. Взаимодействующие последовательные процессы. – М.: Мир, 1989. – 264 с.
Основы операционных систем. Курс лекций. Учеб.пособ. /В.Е. Карпов, К.А. Коньков / Под ред. В.П. Иванникова. – М.: ИНТУИТ.РУ "Интернет Университет Информационных Технологий", 2005 – 536 с.
Крис Касперски. MBR своими руками [Электронный ресурс] http://www.insidepro.com/kk/065/065r.shtml
В.В. Платонов. Программно-аппаратные средства безопасности компьютерных сетей: учеб.пособие для студ. высш. Учеб.заведений/В.В. Платонов. –М.: Изд.центр "Академия", 2006
№ |
Названия тем |
Виды учебных занятий |
Всего часов по учебному плану |
||
Аудиторные занятия, из них |
|||||
Лекции |
Практ. занятия |
Самостоя-тельная работа |
|||
|
|
Введение и основные понятия дисциплины. |
2 |
0 |
1 |
3 |
|
|
Аппаратура и программное обеспечение |
2 |
4 |
5 |
11 |
|
|
Устройство жесткого диска (HDD). Создание и управление разделами HDD. |
2 |
4 |
5 |
11 |
|
|
Файловые системы (FS). |
2 |
4 |
5 |
11 |
|
|
Процессы и потоки. Прерывания. Ядро |
2 |
4 |
5 |
11 |
|
|
Асинхронные параллельные процессы |
2 |
0 |
1 |
3 |
|
|
Тупики |
2 |
0 |
1 |
3 |
|
|
Организация и управление памятью |
2 |
4 |
5 |
11 |
|
|
Загрузчики операционных систем |
1 |
4 |
4 |
9 |
|
|
Средства защиты и восстановления операционных систем |
2 |
4 |
5 |
11 |
|
|
Системный реестр и системные службы |
2 |
4 |
5 |
11 |
|
|
Безопасность операционных систем |
2 |
4 |
5 |
11 |
|
|
Эффективность, мониторинг и оптимизация операционных систем |
1 |
0 |
1 |
2 |
ИТОГО: |
24 |
36 |
48 |
108 |
|
№ п/п |
Наименование раздела дисциплины |
Содержание раздела |
|
|
Введение и основные понятия дисциплины. Поколения операционных систем |
Предмет, задачи и цели курса. Основные понятия и их определения: операционная система, функции ОС, ресурсы, возникновение ОС. Поколения ОС. Нулевое поколение ОС. Первое поколение ОС. Второе поколение ОС. Третье поколение ОС. Компьютеры семейства System/360 фирмы IBM. Четвертое поколение ОС. Пятое поколение ОС. Разделение цен на аппаратуру и программное обеспечение. |
|
|
Аппаратура и программное обеспечение |
Расслоение памяти. Регистр перемещения. Прерывания и опрос состояний. Буферизация. Периферийные устройства. Защита памяти. Таймеры и часы. Относительная адресация. Базовая система ввода-вывода информации (BIOS). Драйверы. Создание загрузочных носителей. |
|
|
Устройство жесткого диска (HDD). Создание и управление разделами HDD. |
Устройство жесткого диска (HDD). Способ адресации диска CHS. Линейный способ адресации диска. Разделы диска. Логические диски. Главная загрузочная запись. Таблица описания разделов диска. |
|
|
Файловые системы (FS). |
Определение файловой системы (FS). Задачи, решаемые FS. Типы файлов. Иерархическая структура файловой системы. Древовидная и сетевая структуры. Типы имен файлов. Атрибуты. Монтирование. |
|
|
Процессы и потоки. Прерывания. Ядро |
Процессы и потоки. Состояния процесса. Диаграмма переходов процесса из состояния в состояние. Блок управления процессом. Операции над процессами. Приостановка и возобновление. Прерывания. Обработка прерывания. Типы прерываний. Переключение контекста. Ядро ОС. Переносимая часть ОС. Основные функции ядра. Разрешение и запрещение прерываний. Ядро в привилегированном режиме. Многослойная структура ОС. |
|
|
Асинхронные параллельные процессы |
Параллельная обработка. Взаимоисключение Критические участки. Примитивы взаимоисключения. Реализация примитивов взаимоисключения. Программная и аппаратная реализация взаимоисключения. |
|
|
Тупики |
Определения и основные понятия: тупик, зависание системы, надежное состояние системы. Примеры тупиков. Концепции ресурсов. Четыре необходимых условия возникновения тупика. Основные направления исследований по проблеме тупиков. Алгоритм банкира. |
|
|
Организация и управление памятью |
Организация памяти. Управление памятью. Иерархия памяти. Стратегии управления памятью. Связное и несвязное распределение памяти. Виртуальная память. Страницы и сегменты. Стратегии управления виртуальной памятью. Стратегии выталкивания страниц. Локальность. Рабочие множества. Подкачка страниц по запросу и с упреждением. Освобождение страниц. |
|
|
Загрузчики операционных систем |
Виды реализации загрузчиков. Решение проблемы четырех разделов в MBR. Установка загрузчиков ОС. Настройка загрузчиков ОС. Удаление загрузчиков ОС. |
|
|
Средства защиты и восстановления операционных систем |
Цифровая подпись драйверов. Защита системных файлов. Проверка системных файлов. Верификация цифровой подписи файлов. Откат драйверов. Безопасный режим загрузки. Точки восстановления системы. Резервное копирование и восстановление. Аварийное восстановление системы. Консоль восстановления. |
|
|
Системный реестр и системные службы |
Назначение и структура реестра. Средства управления реестром. Резервное копирование и восстановление реестра. Очистка реестра. Редактирование реестра. Системные службы. |
|
|
Безопасность операционных систем |
Классификация угроз. Политика безопасности. Защита от вторжений. Брандмауэры. Отключение ненужных служб. Защита от спама. Защита от вредоносных программ и вирусов. Защита конфиденциальной информации. |
|
|
Эффективность, мониторинг и оптимизация операционных систем |
Сложность создания эффективных ОС. Основные понятия эффективности. Виды показателей эффективности. Причины снижения производительности современных ПК. Настройка и оптимизация ОС. Инструменты мониторинга и оптимизации операционных систем. |
1 Например, при вызове подпрограмм или процедур и функций. Подпрограммой называется последовательность команд, начинающаяся меткой (условной последовательностью символов) и командой "Возврат". Процедура и функции – это именованные блоки программы, описанные в начале программы. Имя блока определяет адрес начала его кода. В конце блока подразумевается команда "Возврат", хотя в тесте блока она обычно отсутствует.
1 Появление нового имени называется вхождением имени.
1 Буфер – область памяти, выделяемая для работы с внешними устройствами и предназначенная для накопления выводимых или вводимых данных. Например, буферы файлов, клавиатуры, принтера и т.д.
2 Оверлейные модули широко используются системой программирования Турбо Паскаль. Возможно их применение и в системе программирования Visual Basic.
1 Известны случаи, в которых запланированные процессы вследствие загруженности вычислительных систем не выполнялись годами с момента их планирования.
1 Комбинация символов ":=" означает операцию присваивания значения, стоящего в правой части оператора присваивания переменной стоящей в левой части оператора. Таким образом, данные из ячейки памяти, указанной в правой части оператора копируются в ячейку, расположенную по адресу, указанному в левой части.
1 По материалам [1].
1 С логическими дисками оперируют не все операционные системы. Например, UNIX, не имеет логических дисков.
2 Список кодовых идентификаторов приведён в [1].
1 Этот файл существует в следующих модификациях:
ntoskrnl.exe – однопроцессорное ядро Windows.
ntkrnlmp.exe (NT Kernel, Multi-Processor version) – многопроцессорное ядро Windows.
ntkrnlpa.exe – однопроцессорное ядро Windows с более чем 3 ГБ оперативной памяти
ntkrpamp.exe – многопроцессорное ядро Windows с более чем 3 ГБ оперативной памяти.
2 Для дисков с интерфейсом SCSI после слова multi в скобках указывается идентификатор SCSI-диска