Fakulta informačních technologií VUT v Brně

Detail předmětu

Pokročilé operační systémy

POS Ak. rok 2006/2007 letní semestr 5 kreditů

Základní pojmy, jádro operačního systému a jeho struktura. Problematika paralelního programování a synchronizace se zaměřením na synchronizaci v jádře operačních systémů. Uváznutí, metody detekce a prevence. Plánovací algoritmy pro jednoprocesorové systémy. Správa paměti, virtuální paměť, stránkování, implementace virtuální paměti. Vstup a výstup, synchronní a asynchronní operace, ovladače, optimalizace diskových operací. Systémy souborů, metody přidělování diskového prostoru, organizace metadat, odolnost vůči výpadku, příklady systémů souborů. Bezpečnost a ochrana dat.

Garant předmětu

Lampa Petr, Ing. (CVT FIT VUT)

Jazyk výuky

česky, anglicky

Zakončení

zkouška (písemná)

Rozsah

39 hod. přednášky, 13 hod. projekty

Bodové hodnocení

65 zkouška, 15 půlsemestrální test, 20 projekty

Zajišťuje ústav

Přednášející

Lampa Petr, Ing. (CVT FIT VUT)

Cvičící

Kašpárek Tomáš, Ing. (CVT FIT VUT)

Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu

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

Dovednosti, znalosti a kompetence obecné

Hlubší znalosti funkce výpočetních systémů a systémového programování.

Cíle předmětu

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

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti

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

Literatura studijní

Literatura referenční

  • 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, 2005, ISBN 0-201-70245-2

Osnova přednášek

  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.

Osnova ostatní - projekty, práce

  • Verifikace paralelního algoritmu ve spinu.
  • Spouštění procesů a synchronizace v Unixu.
  • Předávání zpráv mezi procesy v Unixu.
  • Zasílání signálů a obsluha signálů v Unixu.

Průběžná kontrola studia

V polovině semestru písemnou prací s hodnocením 20 bodů. Půlsemestrální práce nemá opravný termín.

Kontrolovaná výuka

Projekty musí být odevzdány do zveřejněného data, pozdní odevzdání projektu je hodnoceno 0 body.
Nahoru