Operační systémy 2

• 39 hod. přednášky
• 8 hod. pc laboratoře
• 18 hod. projekty

Návrh paralelních programů s vlákny POSIX 1003.1, znalost použití synchronizačních nástrojů, virtuální paměti a programové rozhraní systému souborů.

Hlubší znalosti funkce výpočetních systémů a systémového programování.

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

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
• Raymond, E.S.: The Art of Unix Programming
• Open Sources: Voices from the Open Source Revolution

• Bic, L.: The Logical Design of Operating Systems, Prentice-Hall, 1988, ISBN 0-13-540139-9
• Andrews, G.R.: Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming, Addison-Wesley, 2000, ISBN 0-201-35752-6
• Nutt, G.J.: Operating Systems: A Modern Perspective, Addison-Wesley, 2000, ISBN 0-201-61251-8
• Stevens, R.,W.: Advanced Programming in The Unix Environment, Addison-Wesley, 1992, ISBN 0-201-56317-7
• Vahalia, U.: Unix Internals: The New Frontiers, Prentice-Hall, 1996, ISBN 0-13-101908-2
• McKusick, M.K., Bostic, K., Karels, M.,J., Quaterman, J.S.: The Design and Implementation of the 4.4BSD Operating System, Addison-Wesley, 1996, ISBN 0-201-54979-4
• Schimmel, K.: UNIX Systems for Modern Architectures: Symmetric Multiprocessing and Caching for Kernel Programmers, Addison-Wesley, 1994, ISBN 0-201-63338-8
• Butenhof, D.R.: Programming with POSIX Threads, Addison-Wesley, 1997, ISBN 0-201-63392-2
• Tannenbaum, A.S.: The Modern Operating Systems, Prentice-Hall, 2001, ISBN 0-13-031358-0

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

1. Programátorské prostředí Unix - gcc, ld, gdb, make.
2. Verifikace paralelních programů - spin a PROMELA.
3. Spouštení procesů, zjišťování stavu, řízení prací.
4. Komunikace mezi procesy v Unixu - sdílená paměť, fronta zpráv, semafory.

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

V polovině semestru písemná půlsemestrální zkouška a 4 projekty. Půlsemestrální zkouška nemá náhradní termín. Za projekt lze získat body pouze při odevzdání do vyhlášeného termínu. Za pozdní odevzdání projektu je 0 bodů.