Systemy operacyjne 1000-213bSOP

*** Wykład:

* Architektura komputera:
+ architektura a organizacja komputera;
+ model von Neumanna (SISD-single instruction single data);
+ architektury Harward i Princeton;
+ zrównoleglanie: architektura superskalarna, architektura wektorowa (SIMD-single instruction multiple data), architektura z bardzo długim słowem instrukcji (VLIW
-very long instruction word), architektura z jawnie równoczesnymi instrukcjami (EPIC-explicit parallel instruction computing);
+ zrównoleglanie a dostęp do pamięci, architektury wieloprocesorowe i wielordzeniowe (MIMD-multiple instruction multiple data):
SMP, NUMA, COMA;
* Mikroprocesor od wewnątrz:
+ rejestry, lista instrukcji, tryby adresowania argumentów;
+ CISC a RISC;
+ interfejs binarny aplikacji (ABI) na przykładzie 64-bitowego ABI wykorzystywanego w Linuksie na architekturach Intel64 i AMD64 oraz ARM EABI;
+ cykl rozkazowy, cykl procesora, cykl zegara;
+ przetwarzanie potokowe.
* Mikroprocesor w interakcji ze światem zewnętrznym:
+ system przerwań, wyjątki;
+ sprzętowe wsparcie dla systemów operacyjnych;
+ poziomy ochrony,
+ wywoływanie usług systemowych,
+ segmentacja i stronicowanie;
+ obsługa wejścia-wyjścia;
+ DMA.
* Hierarchia pamięci:
+ pamięci nieulotne: ROM, EEPROM, Flash;
+ pamięci ulotne o dostępie swobodnym (RAM): statyczne (SRAM), dynamiczne asynchroniczne (DRAM), dynamiczne synchroniczne (SDRAM, DDR-RAM);
+ pamięci podręczne;
+ pamięci masowe: dyski magnetyczne, dyski optyczne, dyski magnetycznooptyczne;
+ macierze dyskowe.
* Wprowadzenie do systemów operacyjnych: zadania systemu operacyjnego, budowa systemu operacyjnego, funkcje systemowe.
* Struktura procesów: pojęcie procesu, tryby pracy, stany procesów i przejścia między nimi, zmiana kontekstu, synchronizacja na poziomie jądra.
* Szeregowanie procesów.
* Zarządzanie pamięcią: przestrzeń adresowa procesu, adresowanie, strategie przydziału pamięci, pamięć wirtualna.
* Systemy plików: koncepcja pliku, realizacja systemu plików warstwy logicznej i fizycznej, przykłady konkretnych implementacji.
* Podsystem wejścia-wyjścia: urządzenia blokowe i znakowe, tablice rozdzielcze, pliki specjalne, struktura dysku i szereg owanie żądań.
* Wirtualizacja

*** Laboratorium:

Zadanie zaliczeniowe polegające na napisaniu programu, który składałby się z modułu napisanego w języku C i modułu napisanego w asemblerze.
Zadanie ma ilustrować, jak napisać w asemblerze funkcję, którą można wywołać z języka C, jak z poziomu asemblera wywoływać funkcje napisane w języku C, jak z poziomu asemblera wywoływać funkcje systemowe (ilustracja ABI, które powinno być omówione na wykładzie). Procedury asemblerowe powinny wykonywać jakieś zaawansowane obliczenia i korzystać intensywnie z pamięci, dzięki czemu pomiary czasu ich wykonywania dla różnych wartości parametrów powinny ujawnić istnienie hierarchii pamięci.

Dodatkowo laboratorium przedstawia materiał z następujących tematów:
* Podstawy administracji: instalowanie i konfigurowanie systemu, instalowanie oprogramowania, dzienniki systemowe, proces uruchamiania systemu, mechanizmy kontroli dostępu, powłoka i skrypty powłoki, platformy wirtualne.
* Zarządzanie procesami: kontrolowanie procesów, sygnały, przegląd mechanizmów synchronizacji i komunikacji międzyprocesowej.
* Funkcje systemowe: mechanizm wywoływania funkcji systemowych, dodawanie nowych funkcji do systemu operacyjnego.
* Szeregowanie procesów: analiza i zmiana algorytmu szeregowania procesów.
* Zarządzanie pamięcią.
* Podsystem wejścia-wyjścia: tworzenie podprogramów obsługi urządzeń.
* Systemy plików.
* Bezpieczeństwo systemu operacyjnego
* Interpreter poleceń
* Tworzenie pakietów z oprogramowaniem