Рабочая тетрадь по дисциплине "Операционные системы"

М инистерство образования Московской области

ГАПОУ МО «Егорьевский техникум»

Рабочая тетрадь

по дисциплине: «Операционные системы и среды»

для студентов среднего профессионально­го образования

специальностей:

09.02.03 Программирование в компьютерных системах

Выполнил студент :

г.Егорьевск 2018

Рабочая тетрадь по дисциплине «Операционные системы и среды» предназначена для заведений среднего профессионального образования, в которых изучают данную дисциплину, для проведения само- и взаимоконтроля знаний учащихся по каж­дому разделу и теме курса.

Данное учебное пособие способствует повышению уровня само­стоятельного и систематического изучения предмета, а также оценки качества знаний учащихся.

Пособие содержит большое количество разноуровнего контрольного и иллюстрированного мате­риала, повышающего интерес учащихся к изучению дисциплины.

Содержание

Введение 3

Раздел 1 Основы теории операционных систем 4

Тема 1.1 Общие сведения об ОС 4

Раздел 2 Машинно-зависимые свойства операционных систем 5

Тема 2.1 Архитектурные особенности модели 5

микропроцессорной системы 5

Тема 2.2 Обработка прерываний 6

Тема 2.3 Планирование процессов 8

Тема 2.4 Обслуживание ввода-вывода 9

Тема 2.5 Управление памятью 9

Раздел 3 Машинно-независимые свойства ОС 10

Тема 3.1 Работа с файлами 10

Тема 3.2 Планирование заданий 12

Тема 3.3 Распределение ресурсов 12

Тема 3.4 Защищенность и отказоустойчивость ОС 13

Раздел 4 Работа в операционных системах и средах 14

Тема 4.1 Структура операционных систем 14

Тема 4.2 Интерфейс пользователя 15

Тема 4.3 Организация хранения данных 15

Тема 4.4 Средства управления и обслуживания 16

Тема 4.5 Сетевые ОС 16

Контрольные вопросы по разделам 18

Список литературы 20

Введение

Рабочая тетрадь предназначена с целью оказания помощи студентам при изучении дисциплины «Операционные системы и среды».

Структура рабочей тетради соответствует структуре курса лекций; уровень заданий соответствует требованиям, предъявляемым Госу­дарственным образовательным стандартом третьего поколения (ФГОС - 3) среднего профессионально­го образования по дисциплине «Операционные системы и среды».

В тетради представлены различные варианты заданий: контрольные вопро­сы, тестовые задания на соотнесение, сопоставление, определение объек­та по имеющемуся описанию, задания на развитие технического и логичес­кого мышления и т.д.

Рабочая тетрадь по «Операционным системам» включает следующие темы:

• общие сведения о ОС;

• интерфейс пользователя;

• машинно-зависимые свойства операционных систем;

• архитектурные особенности модели микропроцессорной системы;

• обработка прерываний;

• планирование процессов;

• обслуживание ввода-вывода;

• управление памятью;

• машинно-независимые свойства ОС;

• работа с файлами;

• планирование заданий;

• распределение ресурсов;

• защищенность и отказоустойчивость ОС;

• работа в операционных системах и средах;

• структура операционных систем;

• интерфейс пользователя;

• организация хранения данных;

• средства управления и обслуживания;

• сетевые ОС.

Тетрадь предназначена для само- и взаимоконтроля зна­ний учащихся по каждой теме, а также контроля знаний (темати­ческого и итогового); окажет помощь при закреплении знаний по дисциплине.

Раздел 1 Основы теории операционных систем

Тема 1.1 Общие сведения об ОС

1. Вставьте пропущенные слова:

Операционная система - это важнейшая часть ________________________________ программного обеспечения, которая организу­ет процесс выполнения задач на ЭВМ, распределяя для этого ресурсы машины, управляя работой всех ее устройств и взаимодействием с пользователем.

2. Перечислите основные ресурсы компьютера:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Дополните рисунок:

4. Какие функции современного компьютера выполняет ОС?

1. _________________________________________________________________________

2. _________________________________________________________________________

3. ___________________________________________________________________________

4. ___________________________________________________________________________

5. __________________________________________________________________________

6. _______________________________________________________________________

7. _______________________________________________________________________

8. _________________________________________________________________________

9. _________________________________________________________________________

10. _______________________________________________________________________

5. Назовите ос­новные три части для классических ОС с ко­мандной строкой

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Перечислите основные типы ОС

1. _________________________________________________________________________

2. _________________________________________________________________________

3. ___________________________________________________________________________

4. ___________________________________________________________________________

7. Продолжите фразу:

Мультипрограммирование – это _________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Раздел 2 Машинно-зависимые свойства

операционных систем

Тема 2.1 Архитектурные особенности модели

микропроцессорной системы

8. Заполните таблицу:

Наименование регистра	Назначение
Регистр устройства
Регистр данных
Регистр управления и состояния

9. Перечислите два способа адресации регистров устройств

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. Дополните рисунок 1

Рисунок 1

11. Заполните таблицу:

Тип архитектуры	Достоинства	Недостатки

12. Поясните назначение контроллера прямого доступа к памяти

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Тема 2.2 Обработка прерываний

13. Дайте определение:

Прерывание – это _____________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

14. Какие элементы независимо от архитектуры вычислительной системы включает механизм обработки прерываний?

1. _________________________________________________________________________

2. _________________________________________________________________________

3. ___________________________________________________________________________

4. ___________________________________________________________________________

5. __________________________________________________________________________

6. _______________________________________________________________________

7. _______________________________________________________________________

1. Дополните рисунок 2

Рисунок 2

1. Перечисленное ниже, являются _____________________________________________

• распознавание или классификация прерываний;

• передача управления соответственно обработчику прерываний;

• корректное возвращение к прерванной программе.

1. Вставьте пропущенные слова

Прерывания, возникающие при работе вычислительной системы, можно разде­лить на два основных класса: __________________ (их иногда называют асинхронными) и __________________ (синхронные).

__________________вызываются асинхронными событиями, которые происхо­дят вне прерываемого процесса, например:

• прерывания от таймера;

• прерывания от внешних устройств (прерывания по вводу/выводу);

• прерывания по нарушению питания;

• прерывания с пульта оператора вычислительной системы;

• прерывания от другого процессора или другой вычислительной системы.

__________________вызываются событиями, которые связаны с работой процессора и являются синхронными с его операциями. Примерами являются следующие запросы на прерывания:

• при нарушении адресации (в адресной части выполняемой команды указан запрещенный или несуществующий адрес, обращение к отсутствующему сегменту или странице при организации механизмов виртуальной памяти);

• при наличии в поле кода операции незадействованной двоичной комбинации;

• при делении на нуль;

• при переполнении или исчезновении порядка;

• при обнаружении ошибок четности, ошибок в работе различных устройств аппаратуры средствами контроля.

14. Дайте определение программным прерываниям –

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Распределите приоритеты прерываний по уровням:

Вид прерываний	Приоритет (высокий/низкий)
От терминалов
От системного таймера
От средств контроля процессора
От сетевого оборудования
Программные прерывания
От магнитных дисков

Тема 2.3 Планирование процессов

1. Вставьте пропущенные слова

Под управлением процессами понимаются процедуры ОС, обеспечивающие

____________________ системных и прикладных программ, их ____________________ и ____________________.

1. Перечислите задачи управления процессами в однозадачных ОС:

1. _________________________________________________________________________

2. _________________________________________________________________________

3. ___________________________________________________________________________

4. ___________________________________________________________________________

5. __________________________________________________________________________

1. Перечислите задачи управления процессами в многозадачном режиме:

1. _________________________________________________________________________

2. _________________________________________________________________________

3. ___________________________________________________________________________

4. ___________________________________________________________________________

5. __________________________________________________________________________

1. Дайте определения следующим понятиям:

Работа (running) – ____________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Готовность (ready) – __________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Блокировка (sleeping, waiting) – _____________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

20. Каким общим понятием объединяются состояния «Работа» и «Готовность»?

_____________________________________________________________________________

21. На рисунке 3 обозначьте переходы между основными состояниями процессора

Рисунок 3

22. Что включает в себя диспетчеризация процесса?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Тема 2.4 Обслуживание ввода-вывода

23. Вставьте пропущенные слова:

Одной из главных задач ОС является обеспечение __________________________________

______________________________________________ и периферийными устройствами компьютера.

В современной ОС функции обмена данными с периферийными устройствами выполняет _____________________________________.

Основными компонентами подсистемы ввода-вывода являются _______________, управ­ляющие внешними устройствами, и _____________________________.

24. Какие задачи, среди перечисленных, отсутствуют в подсистеме ввода-вывода мультипрограммной ОС при обмене данными с внешними устройствами компьютера?

• организация параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора;

• _______________________________________________________________________

• разделение устройств и данных между процессами;

• _______________________________________________________________________

• поддержка широкого спектра драйверов с возможностью простого включения в систему нового драйвера;

• _______________________________________________________________________

• поддержка нескольких файловых систем;

• _______________________________________________________________________

• организация параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора.

Тема 2.5 Управление памятью

25. Перечислите основные задачи процедуры управления памятью в однозадачных и многозадачных ОС:

Задачи процедуры управления памятью
Однозадачные ОС	Многозадачные ОС

26. Дайте характеристику основных методов распределения памяти на разделы?

Методы распределения памяти	Характеристика
1 Распределение с фиксированными разделами
2 Распределение с динамическими разделами

27. Дайте определение

Защита памяти – это ___________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Раздел 3 Машинно-независимые свойства ОС

Тема 3.1 Работа с файлами

28. Дайте характеристику следующим понятиям:

1. управление данными - ____________________________________________________

__________________________________________________________________________

1. файл - __________________________________________________________________

2. файловая система - ______________________________________________________

__________________________________________________________________________

1. атрибуты - ______________________________________________________________

29. Назовите разницу в понятиях «Имя файла» и «Расширение»

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

30. Назовите два основных способа использования дискового пространства для размещения файлов, представленных на рисунке 4:

Рисунок 4

31. Заполните таблицу

Типы размещения файлов
Непрерывное размещение		Сегментированное размещение
Достоинства	Недостатки	Достоинства	Недостатки

32. Назовите основные способы определения размера кластера

1. _________________________________________________________________________

2. _________________________________________________________________________

33. Что изображено на рисунке 5?

Рисунок 5

34. Чем отличается BOOT от ROOT?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

35. Вставьте пропущенные слова:

Область данных – _____________________________, содержащий все ________________ и все _________________________________ (кроме корневого).

36. Проведите сравнительный анализ файловых систем

Файловые системы
FAT	NTFS
Достоинства	Достоинства
Недостатки	Недостатки

Тема 3.2 Планирование заданий

37. Закончите предложение

Работа по определению того, в какой момент необходимо прервать выполнение текущего активного потока и какому потоку предоставить возможность выполняться, называется _________________________.

38. Назовите задачи для планирования потоков

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

39. Дайте определение и назначение диспетчеризации

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

40. Перечислите и дайте характеристику алгоритмам планирования заданий

1. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________

Тема 3.3 Распределение ресурсов

41. Перечислите основные виды ресурсов ПК

1. ______________________________________________________________________

2. ______________________________________________________________________

3. ________________________________________________________________________

42. Дополните схему связями

43. Дайте определение:

Взаимоблокировка - это ситуация _______________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

44. Заполните таблицу

Этапы взаимоблокировок	Характеристика
Обнаружение
Устранение
Избежание
Предотвращение

Тема 3.4 Защищенность и отказоустойчивость ОС

45. Дайте определение

Безопасность – это ____________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

46. Заполните таблицу

Задача	Угроза

47. Дайте определения

1. Аутентификация - _________________________________________________

_____________________________________________________________________________

1. Авторизация - _____________________________________________________

_____________________________________________________________________________

1. Аудит - _________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

1. Шифрование - ____________________________________________________

_________________________________________________________________________

Раздел 4 Работа в операционных системах и средах

Тема 4.1 Структура операционных систем

48. Дополните схему структуры ОС

49. Назовите группы вспомогательных модулей ОС

______________________ - программы, решающие отдельные задачи управления и сопрово­ждения компьютерной системы, такие, например, как программы сжатия дис­ков, архивирования данных на магнитную ленту;

______________________- текстовые или графические редак­торы, компиляторы, компоновщики, отладчики;

______________________ - специаль­ный вариант пользовательского интерфейса, калькулятор и даже игры;

______________________ различного назначения, упрощающие разработку при­ложений, например библиотека математических функций, функций ввода-вывода и т. д.

50. На рисунке 6 представлено взаимодействие между ядром и вспомогательными модулями ОС. Назовите модули под цифрами 1- 4.

1. ______________________________

2. ______________________________

3. ______________________________

4. ______________________________
   
   

Рисунок 6

Тема 4.2 Интерфейс пользователя

51. Установите соответствие между типом интерфейса пользователя и его назначением

Вид интерфейса пользователя	Назначение
Текстовый	А) На экране по речевой команде происходит перемещение от одних поисковых образов к другим. Предполагается, что при использовании общественного интерфейса не нужно будет разбираться в меню. Экранные образы однозначно укажут дальнейший путь перемещения от одних поисковых образов к другим по смысловым семантическим связям
Графический	Б) Основным устройством управления в них является клавиатура. Команда набирается на клавиатуре и отображается на экране дисплея. Окончанием ввода команды служит нажатие клавиши Enter.
Речевой	В) Интерфейс, основанный на взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления. Устройствами управления в данном случае являются клавиатура и мышь. Активным элементом управления является указатель мыши - объект, перемещение которого на экране синхронизировано с перемещением мыши. Пассивные элементы управления - это элементы управления приложений (экранные кнопки, значки, переключатели, флажки, раскрывающиеся списки, строки меню и т.д.).

Тема 4.3 Организация хранения данных

52. Перечислите основные способы хранения данных

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

53. Дайте определения

Кластер - ____________________________________________________________________

Дорожка -____________________________________________________________________

Сектор - _____________________________________________________________________

Цилиндр - ___________________________________________________________________

54. Сколько байт составляет стандартный размер сектора - ___________ байт 

55. Закончите определение

1. Процесс разделения поверхности винчестера на сектора называют ____________________________________________________________________

Тема 4.4 Средства управления и обслуживания

56. Дайте определение понятию «Утилиты»

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

57. Составить структурную схему классификации утилит по зависимости и функциям

Тема 4.5 Сетевые ОС

58. На рисунке 7 представлена структура сетевой операционной системы. Дополните рисунок вместо словами.

Рисунок 7

59. Заполните таблицу

Части сетевой ОС	Функции
Средства управления локальными ресурсами компьютера
Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование
Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам
Коммуникационные средства

Контрольные вопросы по разделам

Раздел 1 Основы теории операционных систем

1. Основное понятие ОС.

2. Назначение и функции ОС.

3. Что входит в состав ОС?

4. Перечислите типы ОС.

5. Какие классы ОС существуют?

Раздел 2 Машинно-зависимые свойства операционных систем

1. Дайте определение регистр устройства.

2. Перечислите и дайте определение основных типов регистров.

3. Какие способы адресации регистров устройств существуют?

4. Какие основные конфигурации однопроцессорной вычислительной системы существуют?

5. Какова роль контроллера прямого доступа к памяти?

6. Дайте определение прерывание.

7. Назовите этапы прохождения прерываний.

8. Какие виды прерываний существуют?

9. Что входит в понятия задания, процесса, планирования?

10. Какие состояния существования процесса вы знаете?

11. Какие операции над процессами существуют?

12. Перечислите классификацию процессов.

13. Перечислите функции диспетчеризации процесса.

14. Какие алгоритмы и дисциплины диспетчеризации существуют?

15. Для чего служит BIOS?

16. Как происходит организация ввода/вывода с использованием каналов?

17. Каким образом ОС управляет вводом-выводом?

18. Перечислите задачи ОС по управлению памятью.

19. Какие методы разделения памяти существуют?

20. Какие способы защиты памяти существуют?

21. Каким образом разрешаются проблемы фрагментации памяти?

22. Дайте понятие виртуального ресурса.

Раздел 3 Машинно-независимые свойства ос

1. Дайте определение файла.

2. Различие имени файла и расширения.

3. В чем заключается логическая и физическая организация файловой системы?

4. Какие файловые операции существуют?

5. Приведите примеры файловых систем. Их различие.

6. Дайте определение планирования.

7. Решение каких задач включает в себя планирование потоков?

8. Перечислите и дайте определения для типов планирования.

9. В чем заключается диспетчеризация?

10. Какие алгоритмы планирования существуют?

11. Назовите основные виды ресурсов.

12. Какие функции осуществляют привилегированные программные модули?

13. Какие функции осуществляют непривилегированные программные модули?

14. Какие функции осуществляют реентабельные программные модули?

15. Дайте определение взаимоблокировки.

16. Перечислите алгоритмы обнаружения, устранения, избежание и предотвращения взаимоблокировок.

17. Что такое безопасность?

18. Когда возникает необходимость защиты информации?

19. Какие существуют задачи безопасности?

20. Что означает целостность данных?

21. Что значит модификация данных?

22. Что означает доступность системы?

23. Какие существуют технологии безопасности?

24. Что такое аутентификация?

25. Какие существуют методы аутентификации?

26. Что такое отказоустойчивость?

27. Как влияет на отказоустойчивую систему отказ какого-либо ее элемента?

28. Каково свойство всех RAID-систем?

Раздел 4 Работа в операционных системах и средах

1. Что представляют собой модули?

2. На какие группы делятся модули?

3. Дайте определение прикладной программной среды.

4. Какие модули называются резидентными?

5. На какие группы разделяются вспомогательные модули ОС?

6. Дайте определение транзитного модуля. Дайте определение интерфейса пользователя.

7. Какие типы интерфейса пользователя существуют? Дайте их определение.

8. Где хранится основная часть данных и ПО компьютера?

9. Что хранит в себе flash-память микросхемы BIOS?

10. Назовите основные компоненты жесткого диска.

11. В чем заключается организация хранения данных?

12. Что включает в себя понятие утилиты?

13. Перечислите классификацию утилит по связи.

14. Перечислите классификацию утилит по функциям.

15. Какие встроенные утилиты в ОС вы знаете?

16. Что входит в структуру сетевой ОС?

17. Какие существуют варианты подходов в построении сетевых ОС?

18. В чем заключается различие в ОС для рабочих групп и в ОС для сетей предприятия?

Список литературы

Основные источники:

1. Илюшечкин В. М. Операционные системы. БИНОМ. Лаборатория знаний. 2011. 111 с.

2. Иртегов Д. В. Введение в операционные системы. BHV-СПб. 2008 г. 1040 с.

3. Партыка Т. Л., Попов И. И.. Операционные системы, среды и оболочки. 3-e изд. ФОРУМ. 2011 г. 544 с.

4. Мартемьянов Ю. Ф., Яковлев А. В.. Операционные системы. Концепции построенияи обеспечения безопасности. Горячая Линия-Телеком. 2011 г. 332 с.

Дополнительные источники:

1. Дейтел М., Дж. Дейтел П., Чорнес Д. Р. Операционные системы. Том 1. Основы и принципы. 3-е издание. Бином-Пресс. 2009 г. 1204 с.

2. Дейтел М., Дж. Дейтел П., Чорнес Д. Р. Операционные системы. Том 2. Распределенные системы, сети, безопасность, 3-е издание. Бином-Пресс. 2009 г. 704 с.

3. Таненбаум Э., Вудхалл А.. Операционные системы. Разработка и реализация (+ CD), 3-е издание. Питер. 2007 г. 704 с.

4. Назаров С. В. Операционные среды, системы и оболочки. Основы структурной и функциональной организации. КУДИЦ-ПРЕСС. 2007 г. 504 с.

5. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Сетевые операционные системы, 2-е издание. Питер. 2008 г. 672 с.

6. Таненбаум Э. Современные операционные системы. 3-е изд. Питер. 2011 г. 1120 с.

7. Милехин В.Ф., Павловский Е.Г. Вычислительные машины, системы и сети. – М.: Издательский центр «Академия», 2007.

8. UNIX: руководство системного администратора. Для профессионалов. 3-е изд. / Э. Немет, Г. Снайдер, С. Сибасс, Т. Хейн. - СПб.: Питер; К.: Издат. группа BHV, 2008.

Интернет-ресурсы:

1. http://education.aspu.ru – Операционные системы

2. http://citforum.ru/operating_systems/ - Операционные системы

20