OSG202 - Hệ điều hành

OSG202 - Hệ điều hành (Operating System) là môn học 3 tín chỉ của Đại học FPT, dạy vai trò, cơ chế và các bài toán lớn của hệ điều hành theo giáo trình Modern Operating Systems của Andrew S. Tanenbaum, kèm một làn thực hành Linux chạy song song suốt học kỳ. Nội dung môn học bao quát trọn bộ chương trình theo mười một chuẩn đầu ra CLO1 đến CLO11: nhập môn hệ điều hành (hệ điều hành như máy ảo mở rộng và như bộ quản lý tài nguyên, đơn nhiệm và đa nhiệm, đơn người dùng và đa người dùng, lịch sử qua các thế hệ đèn điện tử - transistor - mạch tích hợp - máy tính cá nhân - thiết bị di động, ôn tập phần cứng với bộ xử lý, phân cấp bộ nhớ, đĩa và thiết bị vào ra, các họ hệ điều hành từ mainframe tới nhúng và thời gian thực, các khái niệm nền tảng gồm tiến trình, không gian địa chỉ, tệp, thư mục, ống dẫn và shell, lời gọi hệ thống cho quản lý tiến trình - tệp - thư mục, các kiểu cấu trúc nhân đơn khối, phân tầng, vi nhân, máy ảo và exokernel); tiến trình và luồng (mô hình tiến trình, tạo và kết thúc tiến trình, ba trạng thái chạy - sẵn sàng - chờ, bảng tiến trình, luồng và mô hình luồng cổ điển, hiện thực luồng ở không gian người dùng và ở nhân, pthreads, truyền thông liên tiến trình với tranh chấp dữ liệu, miền găng, loại trừ tương hỗ, giải pháp Peterson, lệnh TSL, đèn báo, mutex, monitor, truyền thông điệp và rào chắn, lập lịch FCFS, SJF, SRTN, quay vòng, độ ưu tiên, nhiều hàng đợi, xổ số và chia sẻ công bằng, các bài toán IPC kinh điển như bữa tối triết gia và bài toán đọc ghi); quản lý bộ nhớ (không trừu tượng hoá bộ nhớ, không gian địa chỉ với thanh ghi cơ sở và giới hạn, hoán đổi, quản lý bộ nhớ trống bằng bản đồ bit và danh sách liên kết, bộ nhớ ảo, phân trang, bảng trang, MMU, lỗi trang, bộ đệm TLB, bảng trang nhiều mức và bảng trang nghịch đảo, các thuật toán thay trang tối ưu - NRU - FIFO - cơ hội thứ hai - đồng hồ - LRU - lão hoá - tập làm việc - WSClock, nghịch lý Belady, cấp phát cục bộ và toàn cục, kích thước trang, trang dùng chung và thư viện dùng chung, tệp ánh xạ bộ nhớ, phân đoạn và phân đoạn kết hợp phân trang); hệ thống tệp (đặt tên, cấu trúc, kiểu và thuộc tính tệp, truy cập tuần tự và ngẫu nhiên, thư mục và đường dẫn tuyệt đối - tương đối, hiện thực tệp bằng cấp phát liên tục - danh sách liên kết - FAT - i-node, hiện thực thư mục, liên kết cứng và liên kết mềm, hệ thống tệp ghi nhật ký, quản lý không gian đĩa và kích thước khối, sao lưu, kiểm tra nhất quán, bộ đệm khối và đọc trước, chống phân mảnh); vào ra (thiết bị khối và thiết bị ký tự, bộ điều khiển thiết bị, vào ra ánh xạ bộ nhớ, DMA, ngắt chính xác và không chính xác, mục tiêu của phần mềm vào ra, vào ra bằng chương trình - bằng ngắt - bằng DMA, bốn tầng phần mềm vào ra, trình điều khiển thiết bị, đĩa từ và RAID và SSD, các thuật toán lập lịch cánh tay đĩa FCFS - SSF - thang máy, lưu trữ ổn định, đồng hồ và bộ định thời, giao diện người dùng với bàn phím, chuột, màn hình, máy khách mỏng và quản lý năng lượng); và bế tắc (tài nguyên tiếm quyền được và không tiếm quyền được, bốn điều kiện gây bế tắc gồm loại trừ tương hỗ, giữ và chờ, không tiếm quyền và chờ vòng tròn, mô hình hoá bằng đồ thị tài nguyên, thuật toán đà điểu, phát hiện và khắc phục bế tắc, tránh bế tắc với trạng thái an toàn và thuật toán nhà băng, ngăn ngừa bế tắc bằng cách phá từng điều kiện, khoá hai pha, bế tắc truyền thông, livelock và đói tài nguyên). Môn học còn có làn thực hành Linux xuyên suốt: dòng lệnh, phân quyền, ống dẫn và chuyển hướng, lập trình shell, và lập trình C trên Linux với gcc cùng các lời gọi hệ thống.