Systemy operacyjne 17-DSOP-IP0

Podstawowe definicje oraz pojęcia:

- definicja i podstawowe funkcje systemu operacyjnego
- pojęcie zasobu w systemie operacyjnym
- rodzaje i klasyfikacje zasobów
- rodzaje i klasyfikacje struktur systemów operacyjnych
- tryby pracy systemu operacyjnego
- kryteria efektywności pracy systemu operacyjnego.

Zarządzanie pamięcią:

- podstawowe definicje i pojęcia
- klasyfikacja i rodzaje pamięci
- hierarchia pamięci
- podstawowe cele zarządzania pamięcią
- organizacja logiczna i fizyczna pamięci operacyjnej
- przemieszczanie obrazów procesów w pamięci
- wiązanie adresów
- łączenie statyczne i dynamiczne
- ochrona pamięci
- pamięć wirtualna: idea i metody implementacji
- pamięć segmentowana i jej obsługa
- pamięć stronicowana i jej obsługa
- zjawisko migotania stron
- strategie rozmieszczania i wymiany stron
- problemy fragmentacji pamięci i pakowania
- strategie rozwiązywania problemu fragmentacji pamięci
- algorytmy FF i FFD
- swapping
- stopień wieloprogramowości i jego znaczenie
- pamięć dyskowa: fizyczna i logiczna budowa dysku
- metody adresowania sektorów dysku
- metody przechowywania informacji o wolnych blokach dysku
- metody przydziału przestrzeni dyskowej
- algorytmy optymalizacji ruchu głowic dyskowych
- algorytmy FCFS, SSTF i SCAN

Procesy i wątki:
- definicja procesu
- stany procesu
- diagram przejść między stanami procesu
- blok kontrolny procesu
- obraz procesu w pamięci operacyjnej
- kontekst procesu
- procesy macierzyste i potomne
- procesy upiory i procesy-sieroty
- podstawowe metody komunikacji między procesami
- zasady wyboru algorytmów szeregowania procesów
- algorytmy ROUND-ROBIN i FCFS
- wątki

System plików:
- definicje pliku, fizycznego zbioru danych oraz systemu plików
- części składowe oraz funkcje systemu plików
- systemowe struktury danych dotyczące plików
- podstawowe typy plików
- rodzaje katalogów
- metody dostępu do plików
- podstawowe operacje na plikach oraz katalogach
- ochrona plików
- mechanizm praw i atrybutów
- warstwy systemu plików

Obsługa urządzeń wejścia/wyjścia:

- klasyfikacje urządzeń wejścia/wyjścia
- parametry pracy urządzeń wejścia/wyjścia
- pojęcie maszynowego zbioru znaków
- kody ASCII i Unicode
- metody obsługi urządzeń wejścia/wyjścia
- praca offline; polling
- przerwania, typy przerwań i ich obsługa
- DMA
- buforowanie operacji wejścia/wyjścia
- spooling
- warstwy systemu obsługi

Synchronizacja procesów:

- definicja procesów współbieżnych
- współbieżność potencjalna i aktualna
- budowa kodu współbieżnych procesów
- pojęcie fazy krytycznej
- problem wzajemnego wykluczania
- algorytm rozwiązania problemu wzajemnego wykluczania dla dwu procesów
- rozwiązanie problemu wzajemnego wykluczania za pomocą Set&TestLock i Exchange
- semafory
- rozwiązanie problemu wzajemnego wykluczania za pomocą semaforów
- problem aktywnego czekania i jego konsekwencje
- problem producentów i konsumentów
- problem czytelników i pisarzy
- problem pięciu filozofów urządzeń wejścia/wyjścia

Blokada:

- definicja blokady
- warunki Coffmana
- graf przydziału zasobów i jego stosowanie
- algorytm bankiera
- algorytm piekarni
- metody postępowania z blokadami

Sprzętowe podstawy współbieżności:

- klasyfikacja komputerów równoległych wg Flynna
- definicja przyśpieszenia algorytmu równoległego
- klasyfikacja komputerów równoległych ze wspólną pamięcią
- prawo Moore’a
- prawo Amdahla

Budowa ogólna systemów operacyjnych rodziny Unix/Linux:

- główne odmiany systemu operacyjnego Unix
- podstawowe cechy standardu SVR4
- standard BSD
- rodzina SunOS/Solaris; Linux i jego dystrybucje
- budowa ogólna systemów rodziny Unix/Linux
- budowa, funkcje i tryb jądra
- jądro klasycznych wersji systemu Unix/Linux
- budowa modularnego jądra nowych wersji
- podstawowe grupy funkcji systemowych

Powłoka systemu Unix i jej odmiany:

- budowa ogólna: powłoka systemu i jej odmiany
- podstawowy cykl pracy powłoki
- lista metasymboli powłoki
- zmienne i ich eksport
- substytucja poleceń
- zasady cytowania metasymboli
- sposoby tworzenia procesu
- polecenia do pracy z procesami
- procesy pierwszoplanowe i w tle
- proces init
- system plików: struktura katalogów
- pliki specjalne
- montowanie systemu plików
- nazwy plików
- prawa dostępu
- rodzaje dowiązań do pliku
- podstawowe operacje na plikach na poziomie powłoki
- język powłoki
- skrypty powłokowe
- parametry pozycyjne
- zmienne powłoki wykorzystywane w skryptach
- podstawowe konstrukcje języka powłoki (alternatywa i koniunkcja warunkowa, zdanie warunkowe, instrukcja wyboru, pętle, instrukcje wczytywanie danych)

Jądro systemu Unix i jego odmiany:

- pamięć: zarządzanie pamięcią w SVR4 na poziomie jądra
- systemowe struktury danych w stronicowaniu
- schemat stronicowania dla procesów użytkownika
- algorytm bliźniaków
- schemat przydziału stron dla procesów jądra
- algorytm leniwych bliźniaków
- algorytm dwuręcznego zegara
- procesy
- zarządzanie procesami w SVR4 na poziomie jądra
- obsługa funkcji systemowych SVR4 przez jądro
- wybrane funkcje dotyczące procesów i ich obsługa: fork, exit, wait
- funkcje rodziny exec*
- pliki: system plików w SVR4 na poziomie jądra
- budowa węzła informacyjnego
- schemat indeksowania bloków pliku w SVR4
- wybrane funkcje dotyczące plików i ich obsługa: creat, open, close, read, write, wejście/wyjście
- obsługa urządzeń wejścia/wyjścia w SVR4 na poziomie jądra
- typy urządzeń wejścia/wyjścia w SVR4
- pliki specjalne i ich rola
- sygnały
- funkcja signal
- podstawowe sygnały w SVR4

Budowa ogólna systemów operacyjnych rodziny Windows:

- ogólna architektura systemu Windows
- warstwa API
- moduł NT Executive i jego budowa
- warstwa HAL
- środowiska NTDVM, Win16/Win32
- obsługa pamięci wirtualnej
- zarządzanie pamięcią podręczną
- leniwe zapisywanie
- obsługa procesów i wątków w Windows
- struktura procesu/wątku
- stany procesu/wątku
- zarządzanie zasobami: żeton dostępu, identyfikator ochrony, tabela obiektu
- system plików NTFS
- budowa woluminu NTFS
- budowa oraz funkcje modułu obsługi wejścia/wyjścia w Windows
- sterowniki systemu plików i ich obsługa
- synchroniczne i asynchroniczne operacje wejścia/wyjścia; wersje Workstation i Server systemu Windows

System operacyjny Windows:

- ogólna architektura systemu systemu Windows

Nowe systemy operacyjne rodziny Windows:
- podstawowe cechy nowych systemów rodziny
Windows
- budowa ogólna systemu Windows

Teoretyczne podstawy algorytmów przydziału procesorów:
- składowe opisu ogólnego problemu przydziału procesów do procesorów (szeregowania procesów)
- opis zbioru procesów
- opis zbioru procesorów
- kryterium optymalności
- definicje czasów wykonywania procesów, czasów gotowości i pożądanych
terminów zakończenia
- rodzaje procesorów identycznych
- kryteria minimalizacji długości uszeregowania oraz ogólnego łącznego czasu
przepływu
- definicja uszeregowania
- główne klasy uszeregowań
- główne rodzaje algorytmów szeregowania procesów
- diagramy Gantta
- minimalizacja długości uszeregowania dla jednego procesora
- procesy bez czasów gotowości i pożądanych terminów zakończenia
- procesy z czasami gotowości
- algorytm ERT
- procesy z pożądanymi terminami zakończenia
- algorytm EDD
- minimalizacja ogólnego łącznego czasu przepływu dla jednego procesora
- algorytmy SPT oraz WSPT
- minimalizacja liczby spóźnionych procesów dla jednego procesora
- algorytm Hodgsona-Moore'a;
- minimalizacja maksymalnego kosztu dla jednego procesora
- algorytm Lawlera
- przyczyny stosowania algorytmów przybliżonych dla ogólnego problemu szeregowania procesów na dwu identycznych równoległych procesorach
- algorytm LS szeregowania listowego oraz oszacowanie jego
najgorszego przypadku dla wielu identycznych równoległych procesorów
- algorytm LPT oraz oszacowanie jego najgorszego przypadku dla wielu identycznych równoległych procesorów
- algorytm McNaughtona szeregowania podzielnego zadań niezależnych na wielu identycznych równoległych procesorach
- algorytm Hu szeregowania zadań jednostkowych z ograniczeniami
kolejnościowymi w postaci drzewa na wielu identycznych równoległych procesorach

Kryptograficzne metody ochrony danych w systemach operacyjnych:

- podstawowe definicje i pojęcia
- szyfr, klucz szyfrowania, alfabet jawny, alfabet szyfrowania, kod, entropia, redundancja, wskaźnik zgodności Friedmanna
- wybrane klasyczne algorytmy szyfrowania
- szyfr Cezara i jego odmiany
- szyfr monoalfabetyczny i jego odmiany
- szyfr polialfabetyczny; szyfr z “wędrującym” kluczem
- wybrane współczesne algorytmy szyfrowania
- standardy DES i AES
- kryptografia publiczna
- szyfr RSA