Operační systémy

Student se seznámí se základními koncepty a principy operačních systémů, jako jsou procesy a vlákna, jejich komunikace a plánování, synchronizační prostředky, virtuální paměť, správa periferií, souborové systémy či základní otázky bezpečnosti. Na přednáškách budou tato témata probrána teoreticky s odkazy na implementace převážně v OS Linux a Windows. Od začátku budou uvažovány platformy s vícejádrovými procesory. Na cvičeních budou studenti vypracovávat úlohy v jazyce C/C++ a budou pracovat s operačními systémy Linux a NOVA (mikrojádro).

Kód
B4B35OSY
Semestr
zimní
Forma studia
prezenční
Rozsah
2p+2c
Kapacita
200
Obsazeno
131
Počet kreditů
4
Zakončení
zápočet a zkouška
Jazyk výuky
čeština
Přednášející
Obsah přednášek

1. Architektura počítače, historie a typy OS, komponenty OS.
2. Obsluha přerušení a vyjímek. Systémová volání.
3. Procesy, vlákna, přepínání kontextu, rozvrhování (plánování), lokální vs. globalní plánování, migrace vláken.
4. Synchronizace, časově závislé chyby, přístup ke sdíleným zdrojům (nepreemptivní sekce, semafory, mutexy, spinlocky, Java synchronize), uváznutí.
5. Meziprocesní komunikace (signály, roury, předávání zpráv)
6. Virtuální paměť, výpadky stránek, odkládání, copy-on-write, spouštění procesů, relokace, dynamické knihovny.
7. Správa paměti, paměťové alokátory (v jádře a uživatelském prostoru, halda).
8. Bezpečnost (security), trusted computing base, buffer overflow, ASLR, antiviry, šifrování.
9. Vstup/výstup, ukládání dat, síťová rozhraní, USB, HID, ovladače zařízení (Linux, Win).
10. Souborové systémy, žurnálování, integrita dat, disková vyrovnávací paměť.
11. Grafický subsystém, trame buffer, HW akcelerace, paralelní výpočty.
12.Virtualizace.
13. Trendy v OS, mobilní OS (Android)

Náplň cvičení

1. Úvod, shell, opakování programování v C, makefile praktický vstupní test
2. Základy používání shellu, skriptování.
3. Systémová volání - Linux (assembler, C)
4. Systémová volání - na mikrojádře NOVA
5. Synchronizace v C - úloha na vlákna a synchronizaci (Linux)
6. Úloha na IPC (roura mezi vlákny, obsluha signálů, Linux)
7. Zavedení ELF souboru do paměti a spuštění (NOVA)
8. Přepínání vláken (NOVA)
9. Semafor, preemptivní multitasking (NOVA)
10. Bezpečnost, buffer overflow exploit (Linux)
11. Alokace paměti (halda, Linux)
12. Implementace souborového systému (NOVA)
13. Odevzdání souborového systému, zápočet.