• Wykład: 30h
• Laboratorium: 15h
• Ćwiczenia: brak
• Projekt: brak
• ECTS: 3

Cele przedmiotu #

Celem drugiej części przedmiotu “Systemy Operacyjne” jest zapoznanie studentów z zaawansowanymi problemami implementacji współczesnych systemów operacyjnych, a także kształtowanie umiejętności wykorzystania zaawansowanych mechanizmów systemowych do poprawnej realizacji (w środowisku POSIX/UNIX/Linux) aplikacji wieloprocesowych/wielowątkowych, wykorzystujących różne środki komunikacji międzyprocesowej i synchronizacji oraz komunikację sieciową.

Planowane efekty kształcenia #

Po ukończeniu kursu studenci powinni:

• posiadać wiedzę na temat:
  • algorytmów planowania przydziału czasu procesora/procesorów i metod ich oceny
  • organizacji i efektywnego wykorzystania pamięci systemu komputerowego
  • zasady działania i efektywnego wykorzystania pamięci wirtualnej
  • środków komunikacji pomiędzy procesami (pamięci współdzielonej, kolejek komunikatów, łączy)
  • podstawowych środków i schematów synchronizacji oraz problemu zakleszczeń
  • komunikacji za pomocą gniazd sieciowych
  • problemów bezpieczeństwa i ochrony zasobów systemów komputerowych
• umieć:
  • wyznaczać wskaźniki jakości algorytmów przydziału czasu procesora, czy średni czas dostępu do pamięci
  • wykrywać zakleszczenia algorytmów przydziału zasobów za pomocą algorytmu bankiera
  • zaprojektować, napisać w języku C i przetestować stworzoną przez siebie prostą aplikację sieciową w układzie klient-serwer, wykorzystując interfejs gniazd sieciowych, kolejki komunikatów lub łącza.

Treść wykładu #

• Komunikacja międzyprocesowa i synchronizacja. Komunikacja między procesami jednego systemu komputerowego: łącza nazwane (FIFO) i nienazwane (pipe), pamięć dzielona, kolejki komunikatów; synchronizacja współpracujących procesów i wątków: sposoby realizacji i interfejs programisty. Problem zakleszczania: model i metody postępowania.
• Realizacja systemów plików. Organizacja wybranych systemów plików. Dostęp i ochrona plików, tryby dostępu do plików.
• Podystem wejścia/wyjścia. Urządzenia znakowe i blokowe; tryby dostępu. Moduły obsługi urządzeń wejścia/wyjścia
• Zarządzanie pamięcią. Organizacja pamięci operacyjnej i dostępu do pamięci przez procesor. Algorytmy przydziału pamięci. Modele wykorzystania pamięci przez proces. Pamięć wirtualna: budowa, własności, interfejs programisty.
• Komunikacja sieciowa. Model komunikacji OSI. Interfejs gniazd w programowaniu połączeniowych i bezpołączeniowych aplikacji sieciowych (w układzie klient-serwer). Problemy komunikacji i synchronizacji aplikacji sieciowych. Przykłady usług sieciowych.
• Szeregowanie zadań. Realizacja współbieżności procesów i wątków. Algorytmy szeregowania zadań (systemów jedno- i wieloprocesorowych). Specyfika szeregowania zadań w systemach czasu rzeczywistego. Ocena jakości algorytmów szeregowania.
• Ochrona i bezpieczeństwo systemów komputerowych. Cele ochrony. Uwierzytelnianie, kontrola dostępu do zasobów, integralność, niezaprzeczalność, poufność - koncepcje i realizacje. Standardy oceny bezpieczeństwa.
• Przegląd współczesnych systemów operacyjnych. Linux, MS Windows, QNX/Neutrino, freeRTOS. Wirtualizacja systemów komputerowych.

Zakres zajęć laboratoryjnych #

• L5: Łącza nazwane/nienazwane (pipe/FIFO)
• L6: Kolejki POSIX
• L7: Pamięć dzielona i mmap
• L8: gniazda sieciowe i epoll

Literatura #

• podstawowa:
  1. A. Silberschatz,  P.B. Galvin, G. Gagne, Podstawy systemów operacyjnych, wyd. 6 zm. i rozsz., WNT 2005.
  2. The GNU C Library Manual, http://www.gnu.org/software/libc/manual/
• uzupełniająca:
  1. W. Stallings, Systemy operacyjne - architektura, funkcjonowanie i projektowanie, Wyd. 9, Helion, 2018.
  2. A. S. Tanenbaum, H. Bos, Systemy operacyjne., Wyd. IV, Helion, 2015
  3. K. Stencel, Systemy operacyjne, Wyd. PJWSTK, 2004
  4. W.R. Stevens, Unix programowanie usług sieciowych, t. 1, wyd. 2: API: gniazda i XTI, WNT, 2000
  5. W.R. Stevens, Unix Network Programming, t. 2, wyd. 2: Komunikacja międzyprocesowa, WNT, 2001
  6. M.J. Rochkind, Programowanie w systemie Unix dla zaawansowanych (wyd. 2), WNT, 2007