Pokročilé operační systémy

• 39 hod. přednášky
• 13 hod. projekty

Schopnost navrhovat paralelní programy s vlákny POSIX 1003.1, znalost použití synchronizačních nástrojů, virtuální paměti a systémů souborů.

Hlubší znalosti funkce výpočetních systémů a systémového programování.

Seznámit s principy a mechanismy na nichž jsou založena jádra moderních operačních systémů.

• Hardware/Software Codesign (HSC)

Programování v jazyce C v prostředí Unixu, architektura výpočetních systémů, asembler Intel x86, základní principy funkce operačních systémů.

• Bic, L., Shaw, A.C.: Operating Systems Principles, Prentice-Hall, 2003, ISBN 0-13-026611-6
• Open Sources: Voices from the Open Source Revolution, O'Reilly, 1999, ISBN 1-56592-582-3
• Love, R.: Linux Kernel Development, Second Edition, Pearson Education, 2005, ISBN 0-672-32720-1

• Andrews, G.R.: Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming, Addison-Wesley, 2000, ISBN 0-201-35752-6
• Bic, L., Shaw, A.C.: Operating Systems Principles, Prentice-Hall, 2003, ISBN 0-13-026611-6
• Nutt, G.J.: Operating Systems: A Modern Perspective, Addison-Wesley, 2000, ISBN 0-201-61251-8
• Vahalia, U.: Unix Internals: The New Frontiers, Prentice-Hall, 1996, ISBN 0-13-101908-2
• Schimmel, K.: UNIX Systems for Modern Architectures: Symmetric Multiprocessing and Caching for Kernel Programmers, Addison-Wesley, 1994, ISBN 0-201-63338-8
• McKusick, M.K., Neville-Neil, G.V.: The Design and Implementation of the FreeBSD Operating System, Addison-Wesley, 2004, ISBN 0-201-70245-2
• Stevens, W.,R.: Advanced Programming in the UNIX Environment: Second Edition, Addison-Wesley Professional, 2005, 0-201-43307-9

1. Struktura jádra, rozhraní jádra, volání jádra a přepínání kontextu. Rozhraní systémů Unix, postup standardizace a standardy XPG, POSIX a ISO.
2. Procesy a vlákna dle standardu POSIX 1003.1, vytváření procesů a vláken, implementace vláken.
3. Úvod do paralelního programování, synchronizace a prostředky synchronizace. Implementace vzájemného vyloučení atomickými operacemi čtení a zápis.
4. Metody synchronizace speciálními atomickými instrukcemi v jednoprocesorových a víceprocesorových systémech se sdílenou pamětí, inverze priority.
5. Synchronizační nástroje a jazykové konstrukce, klasické synchronizační úlohy a příklady řešení.
6. Plánování procesoru, strategie a implementace, plánovací algoritmy pro jednoprocesorové systémy.
7. Přidělování prostředků, uváznutí, detekce uváznutí a vyhnutí se uváznutí pro SR a CR prostředky.
8. Správa paměti, organizace paměti, stránkování, tabulka stránek a TLB.
9. Virtuální paměť, stránkovací algoritmus, nahrazovací algoritmy pro pevný a proměnný počet rámců.
10. Implemetace virtuální paměti a problematika použití virtuální paměti - zamykání stránek, sdílení stránek, dynamické knihovny, virtualizace souborů, paměťové nároky jádra.
11. Vstup a výstup, ovladače, synchronní a asynchronní V/V, optimalizace diskových operací.
12. Systémy souborů, organizace, přidělování diskového prostoru, ochrana, zotavení, systémy souborů Unix, BSD FFS a žurnálové systémy souborů.
13. Ochrana a bezpečnost, ochrana dat, bezpečnostní rizika.

Hodnocení studia je založeno na bodovacím systému. Pro úspěšné absolvování předmětu je nutno dosáhnout 50 bodů.

Znalosti studentů jsou ověřovány vypracováním projektů a závěrečnou zkouškou. Pro získání bodů ze zkoušky je nutné zkoušku vypracovat tak, aby byla hodnocena nejméně 20 bodů. V opačném případě bude zkouška hodnocena 0 body.