Лекция 1 11 февраля 2014 г. Операционные Системы и Оболочки Одинцов Игорь Олегович opsys_2014@mail.ru opsys_2014@mail.ru. - презентация

1 Лекция 1 11 февраля 2014 г. Операционные Системы и Оболочки Одинцов Игорь Олегович

2 Лекция 1 Введение в операционные системы 2

3 План лекции 3 Роль операционных систем, польза от их изучения, основные определения Формальности, рекомендации по литературе, ожидаемые итоги Артефакты-метафоры и основные идеи

4 Технологии программирования Системы программирования Методологии программирования Языки программирования Операционная платформа Аппаратная платформа Операционные платформы – часть знаний, относящихся к элементам профессионального программирования Решение больших задач Математическое моделирование сложных систем Консолидация ресурсов и сервисов 4

5 ЖелезоЖелезо Пользователь С каких точек зрения можно рассматривать операционные системы? Руководитель Архитектор ОС 5 Программист

6 ОпределениеОС Операционная система (ОС) базовый набор функций, обеспечивающий интерфейс между пользователями (и приложениями) и аппаратурой компьютера Легче сказать не что есть ОС, а для чего нужна и что она делает 6

7 Триосновные функцииОС 7 Предоставление расширенной виртуальной машины, с которой удобнее работать, вместо реальной аппаратуры компьютера Операционная система является тем слоем программного обеспечения, который преобразует аппаратную машину в виртуальную. Виртуальная машина это вычислительная система заданной конфигурации, моделируемая для пользователя программными и аппаратными средствами конкретного реально существующего компьютера. Конфигурация виртуальной машины может существенно отличаться от реальной Повышение эффективности использования компьютера за счет рационального управления его ресурсами Программные ресурсы (процессы, виртуальное адресное пространство, подсистема ввода-вывода,...); Аппаратные ресурсы (процессоры, память, устройства,...) Организация безопасной деятельности пользователей и программ

8 В составе ОС различают три группыкомпонентов 8 1.Ядро операционной системы - модули, выполняющие основные функции операционной системы. Эти модули обычно поддерживают управление процессами, памятью, устройствами ввода-вывода. Код ядра операционной системы исполняется в привилегированном режиме работы процессора 2.Системные библиотеки 3.Оболочка и вспомогательные модули операционной системы (обычные приложения в стандартном для данной операционной системы формате) Часто бывает сложно провести границу между ОС и приложениями. Обычно решение о принадлежности некоторой программы операционной системе принимает производитель.

9 В чем польза от изучения ОС? Основные идеи, концепции и алгоритмы, лежащие в основе ОС, применимы ко многим другим областям программирования СУБД Популярные программные продукты могут рассматриваться как ПО для кластеров ПО для клаудов Библиотеки 9 надстройки над ОС программирования ОС большая и очень сложная программа, на примере которой можно изучать вопросы создания сложных программных продуктов Изучение механизма и структуры операционных систем необходимо по многим причинам Компиляторы Системы ПО для грид

10 И еще немного о пользе ОС 10 Многие пользователи (и даже программисты)знакомы с операционными системами в основном вмерутехпомех,которые онисоздаютприработе Приносимая операционными системамипользанезаметнапо определению

11 Почему так сложно спроектироватьОС? Почему никто до сих пор не сформули- роваланалог закона Мурадля ПО? Совершенствуются ли ОС с годами? Авозможнолиразрабатывать огромные программы по гибким (agile) технологическимподходам? Эссе – как возможный вариант получения зачета автоматом 11

12 Почему так сложно спроектироватьОС? 12 Как с Вашей точки зрения выглядит «картасистемногоПО» икакое место на ней занимают ОС? ЧемОС отличаютсяпринципиальноот прикладных программ? ПОсреднего уровня (middleware) – всего лишь расширение ОС, не так ли?

13 9 аспектов сложности ОС 13 1.ОС имеют дело с параллелизмом 2.ОС должна давать возможность пользователям использовать ресурсы и информацию совместно 3.ОС должны учитывать наличие потенциально враждебных пользователей 4.ОС стали очень громоздкими программами 5.Жизненный цикл ОС составляет десятки лет 6.Следует учитывать совместимость с предыдущими версиями 7.Следует обеспечить достаточную степень универсальности использования ОС 8.ОС должны работать на различных платформах и поддерживать широкий спектр устройств ввода- вывода 9.ОС должны быть ориентированы на пользователя

14 План лекции 14 Роль операционных систем, польза от их изучения, основные определения Формальности, рекомендации по литературе, ожидаемые итоги Артефакты-метафоры и основные идеи

15 15 Приветствуются интересные вопросы Обратная связь, обсуждения, слайды и дополнительные материалы: Мобильные телефоны переведены в режим «без звука» Начинаем ровно в 9:30 Правила работы на лекциях

16 16 Представим множество знаний в некоторой предметной области в виде дерева. Ствол дерева "практически вечные" знания (их немного), ветви "долговременные", а листья "мимолетные" (их подавляющее большинство) Для предметной области операционных систем эти три группы знаний выглядят так: 1.фундаментальные знания, математические основы программирования (такие знания обычно остаются актуальными как минимум на протяжении человеческой жизни) 2.знание типов архитектурных и операционных платформ (время устаревания таких знаний около 1015 лет) 3.знание технических особенностей конкретной аппаратуры или конкретных программных решений (устаревание около 3 лет)

17 Рекомендациипо литературе Таненбаум Э. Современные операционные системы. – СПб.: Питер. Одинцов И.О. Профессиональное программирование. Системный подход. 2-е изд. – СПб.: БХВ-Петербург,

18 Рекомендации по чтению программногокода Скотт Максвелл Ядро Linux в комментариях – ДиаСофт, Клаудия Родригес, Гордон Фишер, Стивен Смолски Linux: азбука ядра – КУДИЦ-Пресс,

19 s/pintos.html 19 Учебные ОС

20 1.Посещение большей частилекций и активноеучастие вобсуждениях 2.Обучение действием: качественные эссе назаданные темы (зачет автоматом) 3.Итоговый теоретический зачет, на которомВыдолжны будетеоценить качество своих знаний, выполнив задания Эссе – как возможный вариант получения зачета автомато 2 м 0 Ожидаемыеформальныеитоги

21 FAQ 1.Что такое эссе? Прочитайте е 2.Каков должен быть размер эссе? От 1 до 10 страниц формата А4. Но дело на в размере, а в качестве соображений, излагаемых автором в эссе. 3.Как переслать преподавателю эссе? Только по почте по адресу прошу в теме письма указать "Эссе Иванова Ивана Ивановича i по курсу ОС", вместо "Иванова Ивана Ивановича" указывайте свои ФИО, а вместо i указывайте номер темы. Прошу именовать файл таким же образом. В начале эссе укажите тему, ФИО и номер 4.Сколько будет тем эссе в семестре? Думаю, что от 10 до До какого времени преподавателю надо присылать эссе? Желательно до 29 апреля. Преподаватель не гарантирует, что успеет прочитать эссе, поступившие после этой даты, хотя будет стараться и читать. 6.Сколько эссе надо прислать? Желательно написать эссе на более чем 50% тем. Впрочем, можно только на одну тему, но тогда Вам желательно быть уверенным, что эссе действительно гениальное :-) 7.Как и когда будет приниматься решение о постановке зачета автоматом? Преподаватель принимает решение субъективно (на основе своих знаний и опыта), но максимально справедливо. Студенты, подошедшие к написанию нескольких эссе творчески и эрудированно, имеют все шансы получить зачет автоматом. Скорее всего, 21 список таких студентов будет объявлен на завершающей лекции. Эссе – как возможный вариант получения зачета автоматом

22 План лекции 22 Роль операционных систем, польза от их изучения, основные определения Формальности, рекомендации по литературе, ожидаемые итоги Артефакты-метафоры и основные идеи

23 Как строить данный курс? 23 Курс по операционным системам – артефактный динозавр программирования? Ведь например, обычно вместо курса «Структура парового котла» преподают курс «Термодинамика» Будем строить курс вокруг идей!

24 Что такое ресурсы? 24 Ресурс – любой объект вычислительной системы (компьютера), который может быть использован процессом для своего выполнения Категории ресурсов: Выделяемые (монопольно используемые, неперераспределяемые) Повторно распределяемые Разделяемые Многократно используемые (реентерабельные)

25 От аппаратных ресурсов к программным... Шина ПроцессорыПамять Внешнее устройство Внешнее устройство Внешнее устройство Средства коммуникации Процессы Виртуальная память Файлы 25

26 Классификация ресурсов Программные ресурсы Процессы Средства коммуникации Виртуальная память Файловая система 26 Аппаратные ресурсы ПроцессорыШиныПамять Внешние устройства

27 Спасибо! Вопросы? 27