Рабочая программа учебной дисциплины «Системное программное обеспечение»




Скачать 156.65 Kb.
НазваниеРабочая программа учебной дисциплины «Системное программное обеспечение»
Дата конвертации09.02.2016
Размер156.65 Kb.
ТипРабочая программа
источникftp://ftp.vt.tpu.ru/study/Katsman/public/SPO/Programm.doc


Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»


УТВЕРЖДАЮ                       

Директор ИДО


________________ С.И. Качин


«_____»_____________2010 г.


СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ


Рабочая программа, методические указания и контрольные задания для студентов специальности

230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»

Института дистанционного образования



Семестр

9

10

Лекции, часов

2

8

Лабораторные занятия, часов




10

Практические занятия, часов




4

Контрольная работа




1

Самостоятельная работа, часов




120

Формы контроля




экзамен



Издательство

Томского политехнического университета

2010

УДК 681.3


Системное программное обеспечение: рабочая программа, методические указания и контрольные задания для студентов спец. 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» ИДО./ сост. Ю.Я. Кацман, А.Г. Столяров. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 12с.


Рабочая программа, методические указания и контрольные задания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры вычислительной техники – протокол №8 от 12 ноября 2009 г.


Зав. кафедрой, д.т.н., профессор Н.Г. Марков


Аннотация

Рабочая программа учебной дисциплины «Системное программное обеспечение» предназначена для подготовки инженеров по специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети».

Содержание программы соответствует ГОС ВПО и предназначено для изучения функций и алгоритмов управления ОС в современных ЭВМ, комплексах и вычислительных системах.

Теоретическая часть изучаемой дисциплины включает следующие разделы: «Классификация системного программного обеспечения», «Управление процессами, потоками и заданиями», «Управление ресурсами», «Файловые системы», «Поддержка сетей», ...

Лабораторный практикум посвящен практическому ознакомлению с функциями и возможностями среды графического программирования LabVIEW 8 для решения задач системного программирования. Лабораторные занятия проводятся на персональных компьютерах с операционной системой Windows.


Разработчики:




доцент кафедры ВТ

Кацман Ю.Я.

старший преподаватель кафедры ВТ

Столяров А.Г.

E–mail: katsman@tpu.ru

E–mail: sta@tpu.ru

1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

    1. Цели преподавания дисциплины

Целью преподавания дисциплины «Системное программное обеспечение (СПО)» является изучение организации функционирования (алгоритмов функционирования ОС) вычислительных процессов в современных ЭВМ, комплексах и вычислительных системах.

В результате изучения дисциплины студент должен знать структуру и характеристики системного ПО, проблемы, связанные с функционированием совместно протекающих процессов.

Пользуясь полученными знаниями, студент должен уметь выбирать и использовать алгоритмы планирования задач, использовать конструкции и примитивы, предназначенные для описания и управления вычислениями с различной степенью параллельности, строить корректные схемы вычислений.

Содержание дисциплины «Системное программное обеспечение» по специальности 230101 базируется на материале ряда дисциплин: «Теория автоматов», «Операционные системы», «Программирование на языке высокого уровня», «Организация ЭВМ и систем».

Курс «Системное программное обеспечение» относится к числу общепрофессиональных дисциплин специальности 230101 и занимает в подготовке инженеров важное место. Он является базовым для изучения последующих дисциплин: «Сети ЭВМ и средства телекоммуникаций», «Микропроцессорные системы», «Методы проектирования систем логического управления». Данный курс определяет профессиональную направленность подготовки специалистов.

    1. Задачи изложения и изучения дисциплины

Преподавание данной дисциплины предусматривает следующие конкретные средства, способы и организационные мероприятия, обеспечивающие достижение целей:

  • проведение лекций;

  • проведение лабораторных занятий;

  • проведение консультаций;

  • разработка методических указаний к лабораторным работам;

  • разработка учебных пособий;

  • текущий и итоговый контроль.

2 СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ

2.1 Введение

2.1.1 Вводная информация: предмет курса; содержание теоретического материала курса; содержание цикла лабораторных работ, список литературы для изучения.

2.1.2 Системное программное обеспечение: основные понятия и их определения; расположение СПО в общей структуре ЭВМ, классификация и структура СПО; организация взаимодействия между аппаратурой ЭВМ, СПО и ППО (прикладное программное обеспечение).

2.1.3 Классификация системных программ: ОС, загрузчики, трансляторы, компиляторы и интерпретаторы, отладчики и утилиты.

2.1.4 Интерфейс операционной системы: основные принципы и стандарты; системные вызовы; интерфейсы WinAPI, POSIX API; 32 и 64 разрядные интерфейсы; проблема локализации, стандарты ANSI и UNICODE.

2.1.5 Средства разработки Windows-программ, используемые при изучении дисциплины: LabVIEW 8.

2.2 Особенности выполнения программ

2.2.1 Объекты ядра: создание, уничтожение, таблица описателей, учет пользователей объектов ядра, наследование.

2.2.2 Процесс выполнения программ: создание, завершение процессов и потоков.

2.2.3 Синхронизация потоков: механизмы синхронизации (семафоры, мониторы, сообщения, барьеры).

2.2.4 Решение классических проблем синхронизации: проблема обедающих философов, проблема читателей и писателей, проблема спящего брадобрея.

2.2.5 Реализация синхронизации: синхронизация потоков в пользовательском режиме; синхронизация потоков с использованием объектов ядра

2.2.6 Межпроцессные взаимодействия (IPC): механизмы, каналы, очереди сообщений, разделяемые сегменты памяти, сокеты, вызов удаленных процедур (RPC).

2.3 Ввод-вывод

2.3.1 Аппаратура ввода-вывода: устройства, контроллеры устройств; ввод-вывод, отображаемый на адресное пространство памяти; прямой доступ к памяти (DMA); настройка адресов и защита.

2.3.2 Программное обеспечение ввода-вывода: задачи ПО; управляемый прерываниями ввод-вывод; использование DMA.

2.3.3 Программные уровни ввода-вывода: обработчики прерываний, драйверы устройств, независимое от устройств ПО ввода-вывода; ПО ввода-вывода пространства пользователя.

2.3.4 Подсистема ввода-вывода в MS Windows 2000: компоненты ввода-вывода и их взаимодействие.

2.4 Файловые системы

2.4.1 Файлы: структура и типы файлов; доступ к файлу; атрибуты файла; операции с файлами; файлы, проецируемые в память. Синхронный и асинхронный ввод/вывод.

2.4.2 Каталоги: одноуровневые, двухуровневые и иерархические системы каталогов; операции с каталогами

2.4.3 Реализация файловой системы: структура файловой системы, реализация файлов и каталогов; совместно используемые файлы; надежность и производительность файловой системы

2.4.4 Взаимоблокировки, их обнаружение. Избежание взаимоблокировок; безопасные и небезопасные состояния.

2.5 Драйверы устройств

2.5.1 Драйверы: задачи, классификация и особенности их функционирования, основные свойства и характеристики; драйверы в OC MS Windows и Unix.

2.5.2 Организация работы подсистемы управления внешними устройствами в MS Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003: типы драйверов; стек драйверов; загрузка, инициализация и выгрузка драйверов; инсталляция драйверов; синхронный и асинхронный ввод-вывод; выполнение операций ввода-вывода; Plug and Play.

2.5.3 Унифицированная модель разработки драйверов для Windows платформ (WDM): свойства; структура драйвера и принципы функционирования; интерфейс Native API методы и средства разработки; управление памятью, работа со строками, осуществление операций ввода-вывода; драйвер-фильтр.

2.6 Защита

2.6.1 Классы безопасности. Компоненты системы защиты. Проверка прав доступа; дескрипторы защиты и управления доступом.

2.6.2 Права и привилегии учетных записей, суперпривилегии. Аудит безопасности. Вход в систему; Инициализация Winlogon; этапы входа пользователя. Политика ограниченного использования программ.

2.7 Поддержка сетей

2.7.1 Сетевая архитектура Windows: эталонная модель OSI; сетевые компоненты.

2.7.2 Сетевые API. Разрешение имен (DNS, WINS). Драйверы протоколов; расширения TCP/IP.

3 СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ

3.1 Тематика лабораторных работ

Лабораторные работы проводятся на IBM-совместимых компьютерах под управлением MS Windows NT/2000. Среда разработки – LabVIEW 8.

3.1.1 Введение в понятие «виртуальный инструмент», знакомство со средой графического программирования LabVIEW (2 часа).

3.1.2 Исследование особенностей программирования интерфейса RS-232 на примере манипулятора «мышь» в среде графического программирования LabVIEW (4 часа).

3.1.3 Исследование файловой системы Windows с использованием средств LabVIEW (4 часа).

3.1.4 Изучение принципов параллельных вычислений (потоков) в ОС Windows (4 часа).

3.2 Тематика практических занятий

1. Основные принципы эффективного программирования в среде LabVIEW.

2. Интеграция стороннего программного обеспечение в программы, созданные в среде LabVIEW.

4 КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

4.1 Общие методические указания

Контрольная работа выполняется в виде написания реферата. Каждый студент получает вариант индивидуального контрольного задания (тему реферата) либо у преподавателя на установочной сессии, либо определяет самостоятельно, как число, составленное из двух последних цифр зачетной книжки.

Тематика рефератов связана с современным состоянием и перспективами развития СПО, поэтому она может ежегодно обновляться. Информационные материалы для реферата необходимо брать из монографий, периодической технической литературы (журналов), а также с Web-серверов сети Internet. Объем реферата – не более 20 страниц машинописного текста, включая рисунки, таблицы и библиографические ссылки.

Реферат можно послать по электронной почте (katsman@tpu.ru, либо sta@tpu.ru). В письме студент должен указать (фамилию, имя, отчество, номер группы), название дисциплины, тему реферата и предоставить сам реферат. При отсутствии электронной почты, реферат необходимо сдать преподавателю на проверку в начале сессии.

Для сдачи экзамена наличие проверенного и принятого преподавателем реферата обязательно!

4.2 Варианты контрольных заданий (темы рефератов)

Варианта

Тема реферата

1

Классы программных продуктов (системное ПО, пакеты прикладных программ, инструментарий программирования).

2

Проектирование информационных систем (жизненный цикл ПО, технология «водопада» для построения сложных систем, основные этапы и их характеристика).

3

Проектирование информационных систем (ИС) (этапы проектирования и их характеристика, ограничения, выявление критических участков и уязвимостей ИС).

4

Проектирование информационных систем (ИС) (архитектура и интерфейс ИС, тестирование ИС).

5

Проектирование баз данных (БД) (распределенные БД и хранилища данных).

6

Современные архитектуры построения ИС (технология «клиент-сервер», достоинства и недостатки двухуровневой и трехуровневой модели).

7

CASE-средства автоматизации этапов разработки ИС (основные характеристики и типовые решения).

8

Трехуровневая архитектура современных ИС (достоинства и недостатки расширяемой трехуровневой архитектуры по сравнению с технологией клиент-сервер).

9

ER-диаграммы. Сущности и связи. Диаграммы потоков данных.

10

Диаграммы изменения состояний. Проверка качества и полноты информационной модели.

11

Общие свойства и характеристики архитектуры ОС (масштабируемость, переносимость и распределенность).

12

Общие требования, свойства и характеристики архитектуры ОС (защищенность, надежность и производительность ОС).

13

Компоненты ОС (основные программные интерфейсы ОС, интерфейсы прикладного программирования API).

14

Управление памятью и алгоритмы планирования процессов в ОС.

15

Методы шифрования в современных информационных системах (классификация, симметричные и асимметричные алгоритмы шифрования.)

16

Алгоритмы архивации данных (сжатие способом кодирования серий RLE, алгоритм Хаффмана).

17

Алгоритмы архивации данных (арифметическое кодирование, алгоритм Лемпеля-Зива-Велча).

18

Типовые алгоритмы шифрования (криптосистема RSA. механизм шифрования DES).

19

Типовые алгоритмы шифрования (понятие электронной подписи, методы защищенной аутентификации).

20

Протоколы защищенных каналов передачи данных: SSL, PPTP, IPSec (особенности данных протоколов, спецификация, принцип работы, архитектура).

21

Анализ сетевой архитектуры Windows (защита и анализ сетевого трафика, средства защиты информации на пользовательском уровне и уровне ядра).

22

Анализ сетевой архитектуры Windows (реализация защиты на уровне системных DLL-библиотек, защита на уровне сетевых сервисов).

23

Поддержка сетей в Windows Vista (эталонная модель OSI, реализация защиты на уровне API).

24

Внутреннее устройство ядра Windows Vista (на основе сравнения с архитектурой Windows NT).

25

Внутреннее устройство ядра Windows Vista (новые службы и компоненты, безопасность, надежность и производительность).

26

Библиотеки динамической компоновки DLL (основные типы библиотек DLL, применение библиотек в архитектуре Windows).

27

Организация системы прерываний (характеристика системы прерываний, аппаратные и программные прерывания).

28

Файловые системы Windows 2000.

29

Windows 2000, Windows Vista – диспетчер кэша.

30

Windows Vista – подсистема ввода – вывода.

5 ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ»


5.1 Перечень вопросов для подготовки к экзамену

  1. ОС – как расширенная (виртуальная) машина.

  2. ОС – как менеджер ресурсов.

  3. Что такое СПО (определение)? Место СПО в обеспечении функционирования вычислительной системы.

  4. Расположение СПО в общей структуре ЭВМ. Классификация и структура СПО – основные термины.

  5. Режим ядра и пользовательский режим.

  6. Интерфейс операционной системы: основные принципы и стандарты. Системные вызовы.

  7. Стандарт и функции Win32 API.

  8. Проблема локализации, стандарты ANSI и UNICODE. Стратегии UNICODE.

  9. Сравните системные потоки режима ядра и потоки пользовательского режима.

  10. Объекты ядра: что такое объект ядра, учет пользователей, защита объектов.

  11. Объекты ядра: что такое объект ядра, таблица описателей объектов. Создание и закрытие объектов ядра.

  12. Совместное использование объектов ядра несколькими процессами. Наследование описателя объекта.

  13. Совместное использование объектов ядра несколькими процессами. Именованные объекты.

  14. Ядро различает прерывания и исключения. В чем заключается их сходство и различие?

  15. Обработка аппаратных прерываний: IRQ, IDT?

  16. Совместное использование объектов ядра несколькими процессами. Дублирование описателей объектов.

  17. Состояние состязания. Критические области.

  18. Взаимное исключение с активным ожиданием: запрещение прерываний, строгое чередование.

  19. Проблемы синхронизации в Windows: Interlocked-функции и критические секции.

  20. Синхронизация при помощи объектов ядра: события и ожидаемые таймеры.

  21. Синхронизация при помощи объектов ядра: мьютексы и семафоры.

  22. Проблемы синхронизации в Windows: Waitable-функции.

  23. Межпроцессное взаимодействие: проблема производителя и потребителя.

  24. Межпроцессное взаимодействие: проблема обедающих философов.

  25. Межпроцессное взаимодействие: проблема читателей и писателей.

  26. Межпроцессное взаимодействие: проблема спящего брадобрея.

  27. Межпроцессное взаимодействие в Windows 2000: общий обзор.

  28. Межпроцессное взаимодействие в Windows 2000: сообщения WM_COPYDATA и память общего доступа (DLL и файловые проекции).

  29. Межпроцессное взаимодействие в Windows 2000: анонимные каналы. Переопределение стандартных потоков ввода/вывода при помощи анонимных каналов.

  30. Межпроцессное взаимодействие в Windows 2000: именованные каналы.

  31. Межпроцессное взаимодействие в Windows 2000: почтовые слоты, сокеты.

  32. Межпроцессное взаимодействие в Windows 2000: RPC, MSMQ.

  33. Устройства ввода-вывода, их классификация. Контроллеры устройств ввода-вывода.

  34. Отображаемый на адресное пространство памяти ввод-вывод: использование портов ввода-вывода.

  35. Отображаемый на адресное пространство памяти ввод-вывод: отображение управляющих регистров в память.

  36. Прямой доступ к памяти (DMA).

  37. Задачи программного обеспечения ввода-вывода.

  38. Программный ввод-вывод.

  39. Управляемый прерываниями ввод-вывод, ввод-вывод с использованием DMA.

  40. Файловые системы. Файлы, их именование и структура.

  41. Типы файлов, доступ к файлам, файловые атрибуты.

  42. Файлы, отображаемые на адресное пространство памяти.

  43. Каталоги, одноуровневые, двухуровневые и иерархические системы каталогов.

  44. Имя пути к каталогу. Операции с каталогами.

  45. Драйверы Windows, классификация драйверов.

  46. WDM. Требования к WDM-драйверам. Основные процедуры, входящие в состав драйвера.

  47. Стеки драйверов.

  48. Доступ к файлам в среде LabVIEW.

  49. Каким образом обеспечивается доступ к портам персонального компьютера в среде LabVIEW?

  50. Каким образом обеспечивается диспетчеризация потоков под управлением среды программирования LabVIEW?

6 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

6.1 Литература обязательная

1. Таненбаум Э. Современные операционные системы, 2-е изд.: Пер. с англ. – СПб: Питер, 2003. – 1040 с.: ил.

2. Гордеев А. В., Молчанов А. Ю. Системное программное обеспечение: Учебник для вузов – СПб: Питер, 2003. – 736 с.: ил.

3. Вильямс А. Системное программирование в Windows 2000 для профессионалов – СПб: Питер, 2003. – 624 с.: ил.

4. Джонсон М. Системное программирование в среде Win32, 2-е изд.: Пер. с англ. – M.: Издательский дом “Вильямс”, 2001. – 464 с.: ил.

5. Рихтер Дж. Windows для профессионалов: создание эффективных Win32 приложений с учетом специфики 64-разрядной версии Windows, 4-е изд.: Пер, англ – СПб: Питер; М.: Издательско-торговый дом "Русская Редакция", 2001. - 752 с.; ил.

6. Документация Win32 API (MSDN).

7. Документация по разработке драйверов в MS Windows (DDK).

8. А. Я. Суранов, LabVIEW 8.20., Справочник по функциям, М: «ДМК Пресс», 2007.

9. Дж. Трэвис, Дж. Кринг, LabVIEW для всех, М: «ДМК Пресс», 2008.

10. Питер Блюм, LabVIEW. Стиль программирования, М: «ДМК Пресс», 2008.

6.2.2 Литература дополнительная (Электронная)

  1. Справочник по WinAPI. Режим доступа: http://www.cracklab.ru/pro/api.php, вход свободный.

  2. Programming the Microsoft Windows Driver Model/Walter Oney - Режим доступа: ftp://ftp.vt.tpu.ru/study/Katsman/public/SPO/BOOKS, вход свободный.

  3. Джеффри Рихтер. WINDOWS, Создание эффективных WIN32-приложений с учетом специфики 64-разрядной версии Windows. - Режим доступа: ftp://ftp.vt.tpu.ru/study/Katsman/public/SPO/BOOKS, вход свободный.

  4. Таненбаум Э. Современные операционные системы, 2-е изд.:
    Пер. с англ. – СПб: Питер, 2003. – 1040 с.: ил. Режим доступа: ftp://ftp.vt.tpu.ru/study/Katsman/public/SPO/BOOKS, вход свободный.

  5. Русинович М. и Соломон Д. Внутреннее устройство Microsoft Windows: Windows Server 2003, Windows XP, Windows 2000. Мастер-класс./ Пер. с англ. – 4-е изд. – М.: Издательско-торговый дом «Русская редакция»; СПб.: Питер; 2005. – 992 стр. ил. Режим доступа: ftp://ftp.vt.tpu.ru/study/Katsman/public/SPO/BOOKS, вход свободный.


6.3 Перечень используемых информационных продуктов

  • Среда графического программирования LabVIEW 8.


Учебное издание


СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ


Рабочая программа, методические указания и контрольные задания



Составители



КАЦМАН Юлий Янович

СТОЛЯРОВ Андрей Геннадиевич

Рецензент

доктор технических наук,

профессор кафедры ВТ АВТФ



В.Г. Спицын




Подписано к печати Формат 60х84/16. Бумага «Снегурочка».

Печать Xerox. Усл. печ. л. 0,7. Уч.-изд. л. 0,63.

Заказ . Тираж экз.



Томский политехнический университет

Система менеджмента качества

Томского политехнического университета сертифицирована

NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту ISO 9001:2000



. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30.



Похожие:

Рабочая программа учебной дисциплины «Системное программное обеспечение» iconРабочая программа учебной дисциплины «Системы управления базами данных»
Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей
Рабочая программа учебной дисциплины «Системное программное обеспечение» iconРабочая программа по дисциплине «Организация ЭВМ и систем» для специальности 230105 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем»
Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом по направлению 654600 – «Информатика и вычислительна...
Рабочая программа учебной дисциплины «Системное программное обеспечение» iconПрограмма дисциплины «Прикладное программное обеспечение» для направления 040100. 62 «Социология»
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления 040100. 62 «Социология»...
Рабочая программа учебной дисциплины «Системное программное обеспечение» iconЛабораторная работа №2
Тема: Системное программное обеспечение. Операционные системы, операционные оболочки, утилиты
Рабочая программа учебной дисциплины «Системное программное обеспечение» iconНастоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления 040100. 62 «Социология»...
Рабочая программа учебной дисциплины «Системное программное обеспечение» iconРабочая программа учебной дисциплины учение об атмосфере для подготовки бакалавров по профилю «Экология»
Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины блока б 1 студентам очной формы обучения
Рабочая программа учебной дисциплины «Системное программное обеспечение» iconРабочая программа учебной дисциплины маркетинг для подготовки бакалавров по профилям: «Производственный менеджмент»
Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины блока б б2 студентам очной формы обучения
Рабочая программа учебной дисциплины «Системное программное обеспечение» iconРабочая программа учебной дисциплины ценообразование в маркетинге для подготовки бакалавров по профилю «Маркетинг»
Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины блока б в. Дв. 1 студентам очной формы обучения
Рабочая программа учебной дисциплины «Системное программное обеспечение» iconРабочая программа учебной дисциплины агрометеорология (курс по выбору) для подготовки бакалавров по профилям: «Кормление животных и технология кормов;
Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины блока в. Дв. 1 студентам очной формы обучения
Рабочая программа учебной дисциплины «Системное программное обеспечение» iconПрактическая работа по информатике. Программное обеспечение
Программное обеспечение: текстовый редактор Word 2000, графический редактор Paint
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©kzdocs.docdat.com 2012
обратиться к администрации
Документы
Главная страница