Pokročilé operační systémy

• 39 hod. přednášky
• 13 hod. projekty

• 60 bodů závěrečná zkouška (písemná část)
• 30 bodů půlsemestrální test (písemná část)
• 10 bodů projekty

Schopnost navrhovat paralelní programy s vlákny POSIX 1003.1, znalost použití synchronizačních nástrojů, virtuální paměti a systémů souborů.

Hlubší znalosti funkce výpočetních systémů a systémového programování.

Seznámit s principy a mechanismy na nichž jsou založena jádra moderních operačních systémů.

• Hardware/Software Codesign (HSC)

Programování v jazyce C v prostředí Unixu, architektura výpočetních systémů, asembler Intel x86, základní principy funkce operačních systémů.

• Andrews, G.R.: Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming, Addison-Wesley, 2000, ISBN 0-201-35752-6
• Stevens, W.,R.: Advanced Programming in the UNIX Environment: Third Edition, Addison-Wesley Professional, 2013, ISBN 0-321-63773-9
• Nutt, G.J.: Operating Systems: A Modern Perspective, Addison-Wesley, 2000, ISBN 0-201-61251-8
• Vahalia, U.: Unix Internals: The New Frontiers, Prentice-Hall, 1996, ISBN 0-13-101908-2
• Bic, L., Shaw, A.C.: Operating Systems Principles, Prentice-Hall, 2003, ISBN 0-13-026611-6
• Schimmel, K.: UNIX Systems for Modern Architectures: Symmetric Multiprocessing and Caching for Kernel Programmers, Addison-Wesley, 1994, ISBN 0-201-63338-8
• McKusick, M.K., Neville-Neil, G.V.: The Design and Implementation of the FreeBSD Operating System, Addison-Wesley, 2004, ISBN 0-201-70245-2

1. Struktura jádra, rozhraní jádra, volání jádra a přepínání kontextu. Rozhraní systémů Unix, postup standardizace a standardy XPG, POSIX a ISO.
2. Procesy a vlákna dle standardu POSIX 1003.1, vytváření procesů a vláken, implementace vláken.
3. Úvod do paralelního programování, synchronizace a prostředky synchronizace, paměťové modely. Implementace vzájemného vyloučení atomickými operacemi čtení a zápisu.
4. Metody synchronizace speciálními atomickými instrukcemi v jednoprocesorových a víceprocesorových systémech se sdílenou pamětí, binární semafory, inverze priority.
5. Synchronizační nástroje a jazykové konstrukce, klasické synchronizační úlohy.
6. Plánování procesoru, strategie a implementace, plánovací algoritmy pro jednoprocesorové a víceprocesorové systémy.
7. Přidělování prostředků, uváznutí, detekce uváznutí a vyhnutí se uváznutí pro SR a CR prostředky.
8. Správa paměti, organizace paměti, stránkování, tabulka stránek a TLB.
9. Virtuální paměť, stránkovací algoritmus, nahrazovací algoritmy pro pevný a proměnný počet rámců.
10. Implementace virtuální paměti a problematika použití virtuální paměti - lokalita, zamykání stránek, sdílení stránek, dynamické knihovny, virtualizace souborů, paměťové nároky jádra.
11. Vstup a výstup, ovladače, synchronní a asynchronní V/V, optimalizace diskových operací.
12. Systémy souborů, organizace, přidělování diskového prostoru, ochrana, zotavení, systémy souborů Unix UFS, BSD FFS, Linux EXT, Solaris ZFS a žurnálové systémy souborů.
13. Ochrana a bezpečnost, ochrana dat, bezpečnostní rizika.

Dva projekty v rozsahu 13 hod. hodnocené 20 body na téma:

• Spouštění vláken a synchronizace v Unixu.
• Předávání zpráv mezi procesy v Unixu.
• Zasílání signálů a obsluha signálů v Unixu.

V polovině semestru písemnou prací s hodnocením 15 bodů. Půlsemestrální práce nemá opravný termín. Projekty musí být odevzdány do zveřejněného data, pozdní odevzdání projektu je hodnoceno 0 body.

Znalosti studentů jsou ověřovány vypracováním projektů, půlsemestrální písemnou prací a závěrečnou zkouškou.