đề cương môn học hệ điều hành

Đại Học Quốc Gia TP HCM Trường Đại Học Bách Khoa Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Vietnam National University – HCMC Ho Chi Minh City University of Technology Faculty of Computer Sci

Đại Học Quốc Gia TP HCM

Trường Đại Học Bách Khoa

Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật

Máy Tính

Vietnam National University – HCMC

Ho Chi Minh City University of Technology

Faculty of Computer Science and Computer

Engineering

Đề cương môn học

HỆ ĐIỀU HÀNH (Operating Systems)

Môn ĐA, TT, LV

Tỉ lệ đánh giá BT: 10% TN: 10% KT: % BTL: 30% Thi: 50%

Hình thức đánh giá Thi cuối kỳ: Trắc nghiệm + tự luận, 90 phút

Môn tiên quyết

Môn học trước

Môn song hành

CTĐT ngành Năm thứ hai chuyên ngành KHMT, hệ Đại học bằng 1

Năm thứ ba chuyên ngành KTMT, hệ Đại học bằng 1 Trình độ đào tạo Đại học

Cấp độ môn học 2

Ghi chú khác

1 Mục tiêu của môn học

Môn học nhằm truyền đạt đến người học những kiến thức và kỹ năng trong lĩnh vực Hệ Điều Hành, bao gồm:

- Quá trình đồng thời, loại trừ tương hỗ và đồng bộ cho các quá trình đồng thời, định thời

bộ xử lý, bộ nhớ thực, bộ nhớ ảo, phân đoạn, phân trang, thay thế trang, hệ thống file, journaling, Virtual Machine Monitor, an ninh và bảo vệ

- Thực hành và thực nghiệm mô phỏng (ngôn ngữ C, Python)

Aims:

This course aims to provide students with knowledge and skills in the field of operating systems, including:

- Synchronization, concurrency processing between processes; CPU scheduling; Virtual memory: segmentation, paging, page replacement; File Systems, Journaling, Virtual Machine Monitor, security and protection

- Practice and simulation experiments (C, Python)

2 Nội dung tóm tắt môn học

Ảo hóa CPU: các cơ chế, các chính sách; Ảo hóa bộ nhớ: phân đoạn, phân trang, thay thế trang; Concurrency: lock, biến điều kiện, semaphore; Hệ thống file: file và thư mục, ghi nhật ký, Sun’s

Network File System (NFS), Virtual Machine Monitors

Course outline:

Virtualization: CPU scheduling; Virtual memory: Paging, Segmentation, Page Replacement; Concurrency: lock, condition variables, semaphore; Persistence: File and directories, Journaling, Sun’s Network File System (NFS), Virtual Machine Monitors

3 Tài liệu học tập

[1] Remzi H Arpaci-Dusseau and Andrea C Arpaci-Dusseau, Operating Systems: Three Easy Pieces, http://pages.cs.wisc.edu/~remzi/OSTEP/, 2014

Sách tham khảo:

[2] Silberschatz, Galvin, and Gagne, Operating System Concepts

[3] Tanenbaum, Modern Operating Systems

[4] Stallings, Operating Systems – Internals and Design Principles

4 Hiểu biết, kỹ năng, thái độ cần đạt được sau khi học môn học

L.O.1 Định nghĩa các chức năng của hệ điều hành theo nhu cầu cụ thể 1.1.2

L.O.2

Áp dụng các cơ chế thích hợp để hiện thực hệ thống đồng thời và mô tả

tiện ích của mỗi cơ chế

1.1.2

L.O.3

So So sánh và làm nổi bật các giải thuật thông dụng để định thời công việc

trong hệ điều hành

4.5.2

L.O.4

- Giải thích kỹ thuật bộ nhớ ảo và cách hiện thực cả về phần cứng lẫn

phần mềm

111.1.2

L.O.5

- So sánh và làm nổi bật các giải pháp khác nhau về tổ chức hệ thống tập

tin, đưa ra được các ưu / khuyết điểm của mỗi giải pháp

4.5.2

L.O.1

Define the functionality that a modern operating system must deliver to

meet a particular need

1.1.2

L.O.2

Apply mechanisms that are useful to realize concurrent systems and

describe the benefits of each

1.1.2

L.O.3

Compare and contrast the common algorithms used for both preemptive

and non-preemptive scheduling of tasks in operating systems

4.5.2

L.O.4 Explain virtual memory and its realization in hardware and software 111.1.2

L.O.5 Compare and contrast different approaches to file organization,

recognizing the strengths and weaknesses of each

4.5.2

5 Hướng dẫn cách học - chi tiết cách đánh giá môn học

 Bài tập và thực hành: 20%

 Bài tập lớn: 30%

 Thi: 50%, 90 phút, trắc nghiệm

6 Dự kiến danh sách Cán bộ tham gia giảng dạy

TS Lê Thanh Vân

7 Nội dung chi tiết

Tuần /

Chương Nội dung Chuẩn đầu ra chi tiết Hoạt động dạy và học Hoạt động đánh giá

Ảo hóa CPU: các cơ chế

- Quá trình

- API cho quá trình

- Cơ chế LDE (Limited Direct

Execution)

Thảo luận và đối chiếu các ý niệm ảo hóa và trừu tượng hóa

[Cho tất cả các chương]

Sử dụng slide Giảng lý thuyết Sinh viên làm bài tập kiểm tra sự hiểu biết về nội dung buổi học

Đầu buổi học có thể có phần kiểm tra phần nội dung trước dưới hình thức câu hỏi-trả lời

Kiểm tra giữa kỳ

- Multi-Level Feedback Queue

Ảo hóa bộ nhớ: các không gian

địa chỉ

- Cơ chế: chuyến đổi địa chỉ

- Phân đoạn

- Quản lý không gian trống

Đối chiếu giữa các chính sách định thời FIFO và MLFQ

Kiểm tra giữa kỳ

- Phân trang

- Chuyển đổi địa chỉ nhanh hơn:

TLB

So sánh các ưu và nhược điểm của phân trang và phân đoạn

kỳ, Bài tập Lab

hơn

- Các cơ chế

- Các chính sách

Thảo luận nguyên lý locality và vai trò của

nó trong các giải thuật thay trang

Kiểm tra giữa kỳ

- API cho thread

- Lock

Mô tả cách đánh giá lock

Kiểm tra cuối kỳ

- Cấu trúc dữ liệu đồng thời dựa

trên lock

- Biến điều kiện

Giải thích sự cần thiết của biến điều kiện trong việc thiết kế chương trình multi-threaded

kỳ, Bài tập lớn 1

- Semaphore

- Deadlock

Định nghĩa semaphore

Kiểm tra cuối kỳ

Tuần /

Chương Nội dung Chuẩn đầu ra chi tiết Hoạt động dạy và học Hoạt động đánh giá

- Ổ đĩa cứng

- RAID

kế Linux file system software stack

- File và directory

- Hiện thực file

Giải thích vì sao file

là trừu tượng hóa của (ví dụ như) ổ đĩa

Kiểm tra cuối kỳ

- Locality và Fast File System

- FSCK và Journaling

Mô tả ý tưởng chinh

(NFS)

Giải thích vì sao NFSv2 sử dụng một giao thức ‘stateless’?

Kiểm tra cuối kỳ

flow trường hợp không / có ảo hóa

kỳ, Bài tập lớn 2

có trong hệ điều hành

để kiểm soát truy cập tài nguyên

Kiểm tra cuối kỳ

8 Thông tin liên hệ

Bộ môn/Khoa phụ trách Hệ Thống và Mạng Máy Tính

Văn phòng

Điện thoại

Giảng viên phụ trách TS Lê Thanh Vân

Email

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2015

TRƯỞNG KHOA CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CB PHỤ TRÁCH LẬP ĐỀ CƯƠNG