Операційні системи
Спеціальність: Кібербезпека
Код дисципліни: 6.125.00.O.010
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Захист інформації
Лектор: д.т.н., професор Мельник Віктор Анатолійович
к.т.н., доцент Тишик І.Я.
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Результати навчання: Знання архітектури комп’ютера.
Володіння методами та засобами програмування мовами високого та низького
рівня.
Знання принципів роботи операційних систем.
Сучасні уявлення про інформаційні технології.
Володіння спеціалізованими програмними пакетами.
Знання з обчислювальної техніки та програмування, володіння навичками
роботи з комп'ютером для вирішення задач по спеціальності.
Здатність використовувати та впроваджувати нові технології, брати участь в
модернізації та реконструкції обладнання, пристроїв, систем та комплексів, зокрема з метою
підвищення їх енергоефективності та удосконалення захищеності.
Знання особливостей системного програмування, володіння методами та засобами
розробки елементів системних програм. Знання особливостей побудови системного програмного забезпечення.
Підготовка в області розробки програмного забезпечення для комп’ютерних систем
з паралельною або розподіленою архітектурою, володіння засобами сучасних мов та
бібліотек паралельного програмування
Знання загально-методологічних принципів побудови сучасних комп’ютерних систем з різною організацією для забезпечення високопродуктивної обробки інформації.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Технології програмування
Основи Інтернет технологій
Комп’ютерні мережі
Короткий зміст навчальної програми: Вивчаються основні функції операційних систем: керування процесами, пам'яттю, файлові системи, засоби вводу-виводу, мережні засоби, засоби захисту інформації і контролю доступу, детально вивчається архітектура ОС, алгоритми планування потоків, системні механізми синхронізації процесів і потоків, функції ОС по керуванню пам’яттю, алгоритми розподілу пам’яті, технологія віртуальної пам’яті, сторінковий, сегментний та сегментно–сторінковий розподіл пам’яті, кеш-пам’ять та принцип її роботи, логічна і фізична організація файлової системи. Увага приділяється вивченню операційних систем мобільних ПК – смартфонів і планшетів, а також питанням захисту інформації в ОС мобільних ПК.
Вивчення основних теоретичних положень підкріплюється практичними завданнями, які вирішуються на лабораторних роботах, та прикладами, що розкривають особливості організації операційних систем UNIX/Linux та Windows.
Методи та критерії оцінювання: Екзаменаційний контроль 70
Захист лабораторних робіт. 30
Рекомендована література: 1. Abraham Silberschatz, Peter B. Galvin, Greg Gagne, Operating System Concepts, 8th Edition. John Wiley & Sons; ;8th edition (2008), 971 Р.
2. Andrew S. Tanenbaum, Albert S. Woodhull, Operating Systems Design and Implementation, 3rd edition. Prentice Hall (2006).
3. Таненбаум Э. Современные операционные системы / Таненбаум Э. – СПб.: Питер, 2010. –1120с.
Daniel P. Bovet, Marco Cesati , Understanding the Linux Kernel, 3rd Edition. O'Reilly Media
(November 2005): 944 Pages.
4. Jonathan Levin, Mac OS X and iOS Internals: To the Apple's Core. Wiley (2012), 864 pages
5. Издательский дом "Вильямс", 2008.
6. Браун П.Дж. Введение в операционную систему UNIX: Пер. с англ. - М.:Мир, 2007.
7. Башков Е.А. Аппаратное и программное обеспечение зарубежных микро-ЭВМ: Учебн.
пособие. - К.: Выща шк., 2006.
Операційні системи
Спеціальність: Кібербезпека
Код дисципліни: 6.125.00.O.009
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Безпека інформаційних технологій
Лектор: проф. Мельник Віктор Анатолійович
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: В результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
1. Знати характеристики, структуру та функціональні можливості сучасних ОС.
2. Знати структурну організацію сучасних операційних систем.
3. Знати принципи функціонування операційних систем.
4. Знати концепції й механізми управління локальними ресурсами електронної обчислювальної машини (ЕОМ).
5. розуміти принципи функціонування апаратних засобів організації обчислювального процесу.
6. Знати організацію і функції сучасних файлових систем.
7. Вміти керувати файловою системою та ресурсами персонального комп’ютера (ПК) з допомогою команд та утиліт основних ОС для ПК.
8. Вміти керувати політиками безпеки ОС.
Результати навчання: В результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
1. Знати характеристики, структуру та функціональні можливості сучасних ОС.
2. Знати структурну організацію сучасних операційних систем.
3. Знати принципи функціонування операційних систем.
4. Знати концепції й механізми управління локальними ресурсами електронної обчислювальної машини (ЕОМ).
5. розуміти принципи функціонування апаратних засобів організації обчислювального процесу.
6. Знати організацію і функції сучасних файлових систем.
7. Вміти керувати файловою системою та ресурсами персонального комп’ютера (ПК) з допомогою команд та утиліт основних ОС для ПК.
8. Вміти керувати політиками безпеки ОС.
Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей:
Загальних:
ЗК 1. Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях
ЗК 2. Знання та розуміння предметної області та розуміння професії.
ЗК 4. Вміння виявляти, ставити та вирішувати проблеми за професійним спрямуванням.
ЗК 5. Здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації.
Фахових:
ФК 2. Здатність до використання інформаційно-комунікаційних технологій, сучасних методів і моделей інформаційної безпеки та/або кібербезпеки.
ФК 3. Здатність до використання програмних та програмно-апаратних комплексів засобів захисту інформації в інформаційно-телекомунікаційних (автоматизованих) системах.
ФКС 1.7. Знання сучасних підходів до ідентифікації, автентифікації, авторизації процесів та користувачів у інформаційно-комунікаційних системах.
Результати навчання даної дисципліни деталізують такі програмні результати навчання:
Знання:
ЗН 3. Використовувати результати самостійного пошуку, аналізу та синтезу інформації з різних джерел для ефективного рішення спеціалізованих задач професійної діяльності.
ЗН 4. Аналізувати, аргументувати, приймати рішення при розв’язанні складних спеціалізованих задач та практичних проблем у професійній діяльності, які характеризуються комплексністю та неповною визначеністю умов, відповідати за прийняті рішення.
ЗН 10. Використовувати сучасне програмно-апаратне забезпечення засобами та давати оцінку результативності якості прийнятих рішень.
ЗН 13. Знання сучасних досягнень інноваційних технологій в галузі інформаційних технологій, кібербезпеки та управління;
ЗН 1.2. Виконувати аналіз зв’язків між інформаційними процесами на віддалених обчислювальних системах.
ЗН 1.11. Використовувати інструментарій для моніторингу процесів в інформаційно-телекомунікаційних системах.
Комунікація:
1. КОМ1. Уміння спілкуватись, включаючи усну та письмову комунікацію українською мовою та однією з іноземних мов (англійською).
2. КОМ2. Здатність використання різноманітних методів, зокрема інформаційних технологій, для ефективно спілкування на професійному та соціальному рівнях.
Автономія і відповідальність:
1. АіВ1. Здатність адаптуватись до нових ситуацій та приймати рішення.
2. АіВ2. Здатність усвідомлювати необхідність навчання впродовж усього життя з метою поглиблення набутих та здобуття нових фахових знань.
3. АіВ3. Здатність відповідально ставитись до виконуваної роботи та до¬ся¬гати поставленої мети з дотриманням вимог професійної етики.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити:
• Теорія інформації та кодування
• технології програмування.
Короткий зміст навчальної програми: Предмет «Операційні системи» охоплює увесь комплекс питань, пов'язаних з теорією і принципами побудови сучасних операційних систем. Вивчаються основні функції операційних систем: керування процесами, пам'яттю, файлові системи, засоби вводу-виводу, мережні засоби, засоби захисту інформації і контролю доступу, детально вивчається архітектура ОС, алгоритми планування потоків, системні механізми синхронізації процесів і потоків, функції ОС по керуванню пам’яттю, алгоритми розподілу пам’яті, технологія віртуальної пам’яті, сторінковий, сегментний та сегментно–сторінковий розподіл пам’яті, кеш-пам’ять та принцип її роботи, логічна і фізична організація файлової системи.
Вивчення основних теоретичних положень підкріплюється практичними завданнями, які вирішуються на лабораторних роботах, та прикладами, що розкривають особливості організації операційних систем UNIX/Linux та Windows.
Опис: Тема 1: Основні концепції операційних систем
• Поняття операційної системи та її призначення
• Призначення операційної системи
• Історія розвитку операційних систем
• Класифікація операційних систем
• Основні функції операційної системи
• Вимоги до операційної системи
Тема 2: Архітектура операційних систем
• Означення архітектури операційних систем
• Ядро системи та системне програмне забезпечення
• Підходи до реалізації архітектури операційних систем
• Взаємодія операційної системи та апаратного забезпечення
• Взаємодія операційної системи та прикладних програм
Тема 3: Керування процесами і потоками
• Означення процесу та потоку
• Реалізація та використання моделі процесів і багатопотоковості
• Подання процесів і потоків в операційній системі
• Створення та завершення процесів і потоків
Тема 4: Планування процесів і потоків
• Загальні принципи, види та стратегії планування
• Алгоритми планування
Тема 5: Взаємодія процесів і потоків
Взаємодія потоків
• Принципи та проблеми взаємодії потоків
• Задачі синхронізації
• Механізми синхронізації: семафори
• Механізми синхронізації: м'ютекси та умовні змінні
• Поняття монітора
• Блокування читання-записування
• Бар’єри
Міжпроцесова взаємодія
• Проблеми міжпроцесової взаємодії
• Види міжпроцесової взаємодії
• Принципи та базові примітиви передавання повідомлень
• Технології передавання повідомлень
Тема 6: Керування пам'яттю
• Означення віртуальної пам'яті
• Принципи адресації пам'яті
• Сегментація пам'яті
• Сторінкова організація пам'яті
• Сторінково-сегментна організація пам'яті
• Підкачування сторінок пам'яті
• Зберігання і заміщення сторінок пам'яті
• Пробуксовування
Тема 7: Організація файлових систем
Логічна організація файлових систем
• Структури файлів і файлових систем
• Організація файлової системи
• Атрибути файлів
• Операції над файлами і каталогами
Фізична організація і характеристики файлових систем. Принципи завантаження ОС
• Організація розділів на жорсткому диску
• Фізичне розміщення файлів і каталогів
• Принципи завантаження ОС
Тема 8: Керування пристроями введення-виведення
• Завдання і організація підсистеми введення-виведення
• Способи виконання операцій введення-виведення
• Введення-виведення у режимі користувача
Тема 9: Захист інформації в операційних системах
• Основні завдання забезпечення безпеки.
• Базові поняття криптографії.
• Принципи автентифікації і керування доступом.
• Організація входу користувачів у систему.
• Автентифікація та керування доступом користувачів до даних у UNIX.
• Аудит подій у системі.
• Безпека даних на локальному комп'ютері та у мережі.
• Засоби захисту від атак на систему.
Методи та критерії оцінювання: • Поточний контроль на лекції (без виставляння балів) як фронтальне або вибіркове індивідуальне усне опитування студентів за раніше викладеним матеріалом, особливо за розділами курсу, які необхідні для зрозуміння теми лекції, що читається, або ж для встановлення ступеня засвоєння матеріалу прочитаної лекції.
• Поточний контроль на лабораторних заняттях у формі індивідуального опитування.
• Письмова перевірка.
• Усна перевірка у формі співбесіди.
• Тестова перевірка.
Максимальна оцінка в балах (разом за дисципліну): 100. З них:
• Виконання і захист лабораторних робіт: 40
• Екзаменаційний контроль: 60 (письмова компонента: 30, усна компонента: 30).
Критерії оцінювання результатів навчання: • Поточний контроль: 40 балів
• Екзамен:
• письмова компонента: 30 балів
• усна компонента: 30 балів
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Шеховцов В. А. Операційні системи. К.; Видавнича група BHV. 2005. – 576 c.
2. Andrew S. Tanenbaum, Herbert Bos: Modern Operating Systems (5th Edition). Pearson, 2023 p.
3. William Stallings: Operating Systems: Internals and Design Principles (9th Edition). Pearson, 2017.
4. Abraham Silberschatz, Peter B. Galvin, Greg Gagne: Operating System Concepts, 10th Edition. Wiley, 2018.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).