Операційні системи - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
| Рівень вищої освіти | Перший (бакалаврський) |
| Галузь знань | 12 Інформаційні технології |
| Спеціальність | 126 Інформаційні системи та технології |
| Освітня програма | 126.02 Інформаційне забезпечення робототехнічних систем |
| Статус дисципліни | Нормативна |
| Форма навчання | заочна |
| Рік підготовки, семестр | 1 курс, осінній семестр |
| Обсяг дисципліни | 4 кредити, 120 годин |
| Семестровий контроль/ контрольні заходи | Залік/МКР |
| Розклад занять | http://rozklad.kpi.ua |
| Мова викладання | Українська |
| Інформація про керівника курсу/викладачів | Лектор, Практикум: к.т.н., доцент Ковальов Микола Олександрович kovua@yahoo.com, тел. 067-680-20-09 |
| Розміщення курсу | https://campus.kpi.ua |
Програма навчальної дисципліни
Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання
Навчальна дисципліна «Операційні системи» (ОС) покликана допомогти студенту отримати знання основних понять, методів, засобів, моделей та алгоритмів організації та керування обчислювальними процесами, файлами, розподілом пам'яті, файловими системами, архітектурами обчислювальних і мережевих систем та засобів; використовувати системне програмне забезпечення для методів планування та синхронізації процесів, їх взаємодії в ОС; уміння практично застосовувати засоби ОС для організації та керування роботою користувачів та груп, формуванням дозволів до файлів та папок, встановлення дискових квот, параметрів безпеки, створення консолей та керування службами Windows.
Мета вивчення дисципліни – набуття фахових компетентностей, теоретичних знань і практичних навичок з питань керування, розробки, налагодження та вдосконалення системного, комунікаційного та програмно-апаратного забезпечення ОС.
Предметом вивчення дисципліни є технології, методи та засоби керування в ОС.
Задачі вивчення дисципліни:
– оволодіння основними поняттями ОС;
– ознайомлення з новітніми інформаційними технологіями керування в ОС;
– набуття практичних навичок використання методів і засобів користування та налагодження ОС.
Компетентності
Інтегральна компетентність
Здатність розв'язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми у галузі ОС, що характеризується комплексністю та невизначеністю умов із застосування теорій та методів проектування, впровадження та супроводження інформаційних систем та технологій.
Загальні компетентності
| КЗ 1 | Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу |
|---|---|
| КЗ 2 | Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях |
| КЗ 3 | Здатність до розуміння предметної області та професійної діяльності |
| КЗ 4 | Здатність спілкуватися державною та іноземною мовами як усно, так і письмово |
| КЗ 5 | Здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями |
Спеціальні (фахові, предметні) компетентності
| КС 3 | Здатність до проектування, розробки, налагодження та вдосконалення системного, комунікаційного та програмно-апаратного забезпечення інформаційних систем та технологій, Інтернету речей (IoT), комп’ютерно-інтегрованих систем та системної мережної структури, управління ними |
|---|---|
| КС 4 | Здатність проектувати, розробляти та використовувати засоби реалізації інформаційних систем, технологій та інфокомунікацій (методичні, інформаційні, алгоритмічні, технічні, програмні та інші) та інші) |
Програмні результати навчання
| ПРН 3 | Використовувати базові знання інформатики й сучасних інформаційних систем та технологій, навички програмування, технології безпечної роботи в комп'ютерних мережах, методи створення баз даних та інтернет-ресурсів, технології розроблення алгоритмів і комп’ютерних програм мовами високого рівня із застосуванням об’єктно-орієнтованого програмування для розв’язання задач проектування і використання інформаційних систем та технологій |
|---|---|
| ПРН 5 | Аргументувати вибір програмних та технічних засобів для створення інформаційних систем та технологій на основі аналізу їх властивостей, призначення і технічних характеристик з урахуванням вимог до системи і експлуатаційних умов; мати навички налагодження та тестування програмних і технічних засобів інформаційних систем та технологій |
| ПРН 12 | Знати основи побудови та застосовувати сучасні операційні системи та пакети прикладних програм відповідно до професійних завдань |
Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)
На результатах навчання з даної дисципліни базуються такі дисципліни: комп’ютерні мережі; сучасні мобільні ОС; безпека інформаційних систем; теорія систем та системний аналіз; технології створення комплексів інтернету речей.
Зміст навчальної дисципліни
Тема 1. ПОНЯТТЯ ОС ТА ЇХ ЕВОЛЮЦІЯ
Тема 2. АРХІТЕКТУРНІ ОСОБЛИВОСТІ І КЛАСИФІКАЦІЯ ОС.
Тема 3. КЕРУВАННЯ ПРОЦЕСАМИ
Тема 4. КЕРУВАННЯ ПАМ'ЯТЬЮ
Тема 5. ФАЙЛОВІ СИСТЕМИ
Тема 6. МУЛЬТИПРОЦЕСОРНІ ОС І ЗАСОБИ ВІРТУАЛІЗАЦІЇ
Навчальні матеріали та ресурси
Базова література:
Замятин А.В., Сущенко С.П. Операционные системы : учебное пособие / А.В. Замятин, С.П. Сущенко. – Томск: Издательство Томского государственного университета, 2020. – 220 с.
Тарарака В.Д. Архітектура комп'ютерних систем: навчальний посібник / В.Д. Тарарака. – Житомир: ЖДТУ, 2018. – 383 с.
Шеховцов В. А. Операційні системи. – К.: Видавнича група BHV, 2005. – 576c
Комп’ютерні системи реального часу, навчальний посібник [Електронний ресурс]: навч. посіб. для здобувачів ступеня магістра за освітньою програмою ”Системне програмування та спеціалізовані комп’ютерні системи” спеціальності 123 «Комп’ютерна інженерія»/ В. Г. Зайцев, Є. І. Цибаєв; КПІ ім. Ігоря Сікорського. - Електронні текстові дані (1 файл: 4 Мбайт). - Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2019. - 162 с.
Харрис Дэвид М., Харрис Сара Л. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера. Второе издание / Дэвид М. Харрис, Сара Л. Харрис. – NY: Morgan Kaufman, 2013. – 1621 с.
Додаткова література
Практикум з системного програмного забезпечення. [навчальний посібник] / В.В. Смолій В.В., Савицька Я.А., Шкарупило В.В., Чичикало Н.І. (Перевидання) // - K.:НУБіП України, 2020.- 265с.
Таненбаум Э., Остин Т. Архитектура компьютера: - 6-е изд. / Э. Таненбаум, Т. Остин - СПб.: Питер, 2013. -816 с.
Паттерсон Д., Хеннесси Дж. Архитектура компьютера и проектирование компьютерных систем: – 4-е изд. / Д. Паттерсон, Дж. Хеннесси. – СПб.: Питер, 2012. -784 с.
Навчальний контент
Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
| № з/п | Назва теми лекції та перелік основних питань (перелік дидактичних засобів, посилання на літературу та завдання на СРС) |
|---|---|
| Тема 1. ПОНЯТТЯ ТА ЕВОЛЮЦІЯ ОС | |
| 1 | Поняття архітектури комп’ютерної системи. Операційна система. Основні визначення. [1] с. 8-12, [2] с. 12-36. Завдання на СРС: [2]д с. 76-94 |
| 2 | Історія розвитку ОС. Основні функції ОС. Особливості сучасного етапу розвитку ОС. [1] с. 12-24. Завдання на СРС: [3] с. 17-20 |
| Тема 2. АРХІТЕКТУРНІ ОСОБЛИВОСТІ І КЛАСИФІКАЦІЯ ОС | |
| 3 | Архітектурні особливості ОС. Монолітне ядро. Мікроядерна архітектура. [1] с. 26-30. Завдання на СРС: [3] с. 27-30. |
| 4 | Багаторівневі системи. Віртуальні машини. Змішана система. [1] с. 30-33. Завдання на СРС: [2] д-с. с. 28-30 |
| 5 | Класифікація ОС. [1] с. 33-38 Завдання на СРС: [3] с. 20-21. |
| Тема 3. КЕРУВАННЯ ПРОЦЕСАМИ | |
| 6 | Мультипрограмування. Мультипрограмування у системах пакетної обробки. Мультипрограмування в системах розподілу часу. Мультипрограмування у системах реального часу. Мультипрограмування під час мультипроцесорної обробки. Роль переривань при мультипрограмуванні. [1] с. 38-47. Завдання на СРС: [3] с. 45-60. |
| 7 | Планування процесів та потоків. Поняття процесу та потоку. Створення процесів та потоків. Керуючі структури процесів та потоків. Стан процесу. Критерії планування. Цілі та властивості алгоритмів планування. Види планування. Алгоритми планування. [1] с. 54-77. Завдання на СРС: [3] с. 89-98. |
| 8 | Взаємодія та синхронізація процесів та потоків. Незалежні та взаємодіючі обчислювальні процеси. Цілі та засоби синхронізації. Приклад необхідності синхронізації. Механізми синхронізації. Проблеми синхронізації. Механізми міжпроцесної взаємодії. [1] с. 77-100. Завдання на СРС: [2] д-с. 590-693. |
| Тема 4. КЕРУВАННЯ ПАМ'ЯТЬЮ | |
| 9 | Основні положення. Завдання з управління пам'яттю. Типи адресації. Розподіл пам'яті. Загальні принципи управління пам'яттю в однопрограмних ОС. Особливості організації управління пам'яттю в мультипрограмних ОС. [1] с. 103-113. Завдання на СРС: [3] с. 183-191. |
| 10 | Розподіл фіксованими розділами. Розподіл динамічними розділами. Розподіл розділами, що переміщуються. [1] с. 115-121. Завдання на СРС: [3] с. 191-198. |
| 11 | Сегментний розподіл. Сторінковий розподіл. Особливості ефективного використання таблиць сторінок. Сегментно-сторінковий розподіл. [1] с. 121-147. Завдання на СРС: [2] с. 146-152. |
| Тема 5. ФАЙЛОВІ СИСТЕМИ | |
| 12 | Фізична організація жорсткого диска. Принципи побудови файлової системи. [1] с. 149-166. Завдання на СРС: [3] с. 253-259. |
| 13 | Особливості завантаження ОС. Файли та файлова система. [1] с. 166-183. Завдання на СРС: [3] с. 261-268. |
| 14 | Особливості організації деяких файлових систем. Дискові масиви RAID. [1] с. 183-207. Завдання на СРС: [2] д-с. 115-119. |
| Тема 6. МУЛЬТИПРОЦЕСОРНІ ОС І ЗАСОБИ ВІРТУАЛІЗАЦІЇ | |
| 15 | Організація мультипроцесорних ОС. [1] с. 207-211, [3] с. 518-526. Завдання на СРС: [6] с. 237-242. |
| 16 | Комунікаційні засоби багатомашинних систем рівня користувача. [1] с. 207-211. Завдання на СРС: [3] с. 527-538. |
| 17 | Засоби віртуалізації. [1] с. 213-218. Завдання на СРС: [5] д-с. 500-508. |
| 18 | Сучасні архітектури розподілених систем. Кластерні системи. Grid-системи. [3] с. 544-551. Завдання на СРС: [2]д с. 350-357. |
| № з/п | Назва комп’ютерного практикуму | Кількість ауд. годин |
|---|---|---|
| 1 | Користувачі і паролі | 2 |
| 2 | Дозволи файлів і папок | 2 |
| 3 | Дискові квоти | 2 |
| 4 | Служби Windows | 4 |
| 5 | Управління параметрами безпеки | 4 |
| 6 | Робота з протоколом TCP/IP | 4 |
Самостійна робота студента
| № з/п | Назва теми, що виноситься на самостійне опрацювання | Кількість годин СРС |
|---|---|---|
| 1 | Визначення та основні особливості систем реального часу . Завдання на СРС: [4] с. 10-32. |
2 |
| 2 | Планування і диспетчеризація в системах реального часу. Завдання на СРС: [4] с. 32-43. |
4 |
| 3 | Обмін інформацією між процесами. Завдання на СРС: [4]д с. 43-51. |
4 |
| 4 | Планування задач. Завдання на СРС: [4] с. 51-66. |
4 |
| 5 | Короткий огляд поширених ОС реального часу. Завдання на СРС: [4]д с. 59-74. |
4 |
| 6 | Особливості програмування у реальному часі. Завдання на СРС: [4] с. 81-94. |
4 |
| 7 | Асинхронна і синхронна обробка даних. Завдання на СРС: [4] с. 94-108. |
4 |
| 8 | Підготовка до самостійних тестів | 5 |
| 9 | Виконання комп’ютерних практикумів. | 10 |
| 10 | Підготовка до контрольних робіт. | 10 |
| 11 | Підготовка до заліку. | 15 |
| В підсумку | 66 |
Політика та контроль
Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Система вимог, які викладач ставить перед студентом:
кодекс честі: http://kpi.ua/code;
правила внутрішнього розпорядку: http://kpi.ua/admin-rule;
положення про організацію освітнього процесу в КПІ ім. Ігоря Сікорського: https://kpi.ua/regulations.
Відвідування лекційних та комп’ютерних практикумів є обов’язковим за винятком поважних причин (хвороби, форс-мажорних обставин).
В разі пропущення занять з поважних причин викладач надає можливість студенту виконати усі або деякі комп’ютерні практикуми (винятком є виконання деяких завдань у зв’язку із закінченням навчального процесу).
Протягом семестру студенти:
- виконують та захищають комп’ютерні практикуми у відповідні терміни;
- пишуть модульну контрольну роботу;
- повинні позитивно закрити 2 атестації.
По закінченні навчального процесу студенти складають залік.
Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)
Рейтинг студента з кредитного модуля складається з балів, що він отримує за:
– виконання 6 комп’ютерних практикумів.
– виконання 2-х контрольних робіт;
1. Виконання комп’ютерних практикумів.
Оцінюються 6 практикумів.
Комп’ютерні практикуми оцінюється так: «1»-«3» 8; «4»-«6» 12. Максимальна кількість балів за усі виконані комп’ютерні практикуми дорівнює 60 балів.
Оцінювання практикумів:
– якщо виконаний невчасно знімається 20-40% від максимальної кількості балів в залежності від терміну запізнення;
– якщо виконаний не самостійно або не у відповідності з варіантом, вона не зараховується.
Максимальна кількість балів за практикум зменшується, якщо:
студент не знає частини теоретичного матеріалу –1..–2 бали;
не виконано попередню підготовку до роботи –1..–3 бали;
Обов’язкові терміни виконання практикумів:
«1» – «3» – до 1-о календарного контролю;
«4» та «5» – до 2-о календарного контролю;
«6» – до кінця семестрових занять.
Рейтинг студента з кредитного модуля складається з балів, що він отримав за:
– виконання 6 комп’ютерних практикумів.
– виконання 2 контрольних робіт;
2. Критерії нарахування балів.
Контрольні роботи оцінюються по 20 балів.
Максимальна кількість балів за всі контрольні роботи дорівнює 20 балів × 2 = 40 балів.
Залікова контрольна робота оцінюється в 60 балів. Контрольне завдання цієї роботи складається з 2-х питань із списку, якій попередньо надає викладач.
Штрафні бали за:
несвоєчасне виконання комп’ютерного практикума 1-2 бали;
несвоєчасне виконання контрольної роботи 2-4 бали.
3. Умовою позитивної 1-ї атестації є здача перших 3-х практикумів, другої атестації – 5 практикумів.
4. Сума рейтингових балів, отриманих студентом протягом семестру, за умови зарахування контрольних робіт, переводиться до підсумкової оцінки згідно з таблицею (п.6).
Якщо сума балів менша за 60, але контрольні роботи зараховано, студент виконує залікову контрольну роботу. У цьому разі сума балів за виконання контрольних робіт та залікову контрольну роботу переводиться до підсумкової оцінки згідно з таблицею п. 6.
5. Студент, який у семестрі отримав більше 60 балів, але бажає підвищити свій результат, може взяти участь у заліковій контрольній роботі. У цьому разі остаточний результат складається із балів, що отримані на 2-х контрольних роботах та на заліковій контрольній роботі.
- Для отримання студентом відповідних оцінок рейтингова оцінка студента переводиться згідно таблиці:
| Бали | Оцінка |
| 95 - 100 | Відмінно |
| 85 - 94 | Дуже добре |
| 75 - 84 | Добре |
| 65 - 74 | Задовільно |
| 60 - 64 | Достатньо |
| Менше 60 | Незадовільно |
| контрольні не зараховано | Не допущено |
Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)
Модульні контрольні роботи проводяться у рамках рубіжного та поточного контролю знань студентів, згідно переліку основних розділів курсу. Основною ціллю проведення контрольних робіт є перевірка знань студентів.
Якщо студент був переведений з іншого навчального закладу (або кафедри), де вивчав дисципліну з відповідною програмою та успішно її захистив, тоді можливий перезалік дисципліни через подання заяви в деканат.
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено доцент кафедри ІСТ ФІОТ, к.т.н., Ковальов Микола Олександрович
Ухвалено кафедрою ІСТ ФІОТ (протокол № 13 від 15.06.2022)
Погоджено Методичною комісією факультету (протокол № 11 від 07.07.2022)
