Wydział Elektryczny - Teleinformatyka (S1)
Sylabus przedmiotu Systemy operacyjne i architektura systemów komputerowych:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Teleinformatyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | nauk technicznych, studiów inżynierskich | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Systemy operacyjne i architektura systemów komputerowych | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Przetwarzania Sygnałów i Inżynierii Multimedialnej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Przemysław Mazurek <Przemyslaw.Mazurek@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | |||
| ECTS (planowane) | 6,0 | ECTS (formy) | 6,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Informatyka i programowanie |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studentów z metodami programowania systemów komputerowych z wykorzystaniem systemów operacyjnych |
| C-2 | Zapoznanie studentów z architekturami komputerów |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Projektowanie maszyn stanów | 2 |
| T-L-2 | Programowanie sterowników urządzeń | 7 |
| T-L-3 | Wykorzystanie metod komunikacji międzyprocesowej | 14 |
| T-L-4 | Obsługa zdarzeń czasu rzeczywistego metodami programowymi i sprzętowymi | 10 |
| T-L-5 | Projektowanie układów ASIP | 10 |
| T-L-6 | Obliczenia stałoprzecinkowe i zmiennoprzecinkowe | 2 |
| 45 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Budowa systemów operacyjnych z wywłaszczaniem i bez wywłaszczania. Systemy operacyjne zagnieżdżone oraz systemy operacyjne czasu rzeczywistego (RTOS). | 2 |
| T-W-2 | Architektura jądra Linux oraz jąder systemów operacyjnych czasu rzeczywistego. Jądra monolityczne, mikrojądra, jądra modułowe. | 1 |
| T-W-3 | Zasada działania systemów operacyjnych bez wywłaszczania i z wywłaszczaniem | 1 |
| T-W-4 | Projektowanie maszyn stanów z wykorzystaniem narządzi CASE. Wykorzystanie maszyn stanów w systemach operacyjnych. | 1 |
| T-W-5 | Przerwania sprzętowe i programowe. Redukcja czasu obsługi. Stabilizacja czasu obsługi. Procesory deterministyczne a programowa realizacja układów wejścia-wyjścia. | 2 |
| T-W-6 | Obsługa zdarzeń w systemach operacyjnych w tym czasu rzeczywistego. Akceleracja programowa i sprzętowa obsługi zdarzeń. | 1 |
| T-W-7 | Procesy i wątki. Programowe i sprzętowe zarządzenie procesami i wątkami. Statyczne i dynamiczne planowanie przydziału procesora. | 2 |
| T-W-8 | Komunikacja międzyprocesowa (flagi, sygnały, kolejki komunikatów, itp.). | 2 |
| T-W-9 | Synchronizacja, blokowanie i głodzenie procesów. | 2 |
| T-W-10 | Pamięć współdzielona (shared memory). Synchronizacja dostępu. Potokowe przetwarzanie bloków pamięci współdzielonej. | 1 |
| T-W-11 | Budowa procesora. Model programowy i model sprzętowy. Ścieżki przetwarzania procesora. | 1 |
| T-W-12 | Projektowanie układów System on Chip (SoC) w strukturach FPGA z wykorzystaniem soft procesorów i hard procesorów. Heterogeniczne architektury SoC. | 1 |
| T-W-13 | Projektowanie i testowanie procesorów ASIP (Application-Specific Instruction set Processors). | 1 |
| T-W-14 | Hierarchia pamięci fizycznej i logicznej, segmentacja pamięci, optymalizacja dostępu do pamięci. | 1 |
| T-W-15 | Architektura i programowanie sterowników urządzeń znakowych i blokowych w systemie Linux. | 1 |
| T-W-16 | Synteza asemblera dla procesora ASIP. | 1 |
| T-W-17 | Koprocesory. Inteligentne układy wejścia-wyjścia. Projektowanie inteligentnych układów wejścia-wyjścia dla SoC | 1 |
| T-W-18 | Zarządzanie pamięcią - bloki MMU i MPU. | 1 |
| T-W-19 | Tryby adresowania pamięci i układów wejścia/wyjścia procesorów. Wpływ listy rozkazowej na wydajność. | 1 |
| T-W-20 | Magistrale komputerów. Magistrala PCIe. Programowanie mostka PCIe. | 1 |
| T-W-21 | Procesory superskalarne. Procesory sygnałowe (DSP) i VLIW. | 1 |
| T-W-22 | Pamięci podręczne (cache) i ich hierarchia. | 1 |
| T-W-23 | Układy DMA do komunikacji międzyprocesowej i międzyprocesorowej. | 1 |
| T-W-24 | Arytmetyka stałopozycyjna i zmiennopozycyjna. Optymalizacja obliczeń pod kątem wydajności. | 1 |
| T-W-25 | Techniki debugowania systemów komputerowych z wykorzystaniem narzędzi programowych i sprzętowych. | 1 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Przygotowanie się do zajęć laboratoryjnych | 45 |
| A-L-2 | Uczestnictwo w zajęciach | 45 |
| 90 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Przygotowanie się do egzaminu z przedmiotu w formie testu | 15 |
| A-W-2 | Czytanie wskazanej literatury | 45 |
| A-W-3 | Uczestnictwo z zajęciach | 30 |
| 90 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Metoda podająca / wykład informacyjny |
| M-2 | Metoda praktyczna / ćwiczenia laboratoryjne |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Zaliczenie wszystkich ćwiczeń ujętych planem |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Egzamin w formie testu wyboru |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TI_1A_C11_W01 Student zna podstawowe metody komunikacji z systemach komputerowych z wykorzystaniem systemów operacyjnych. Student zna budowę procesora i systemu komputerowego, niezbędną do realizacji komunikacji, w zakresie podstawowym. | TI_1A_W12, TI_1A_W16 | T1A_W02, T1A_W03, T1A_W07 | InzA_W02, InzA_W05 | — | — | — | — |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TI_1A_C11_U01 Student potrafi realizować proste zadania komunikacji w systemach komputerowych z wykorzystaniem systemów operacyjnych. | TI_1A_U03, TI_1A_U07 | T1A_U01, T1A_U02, T1A_U05, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U13, T1A_U15, T1A_U16 | InzA_U07, InzA_U08 | — | — | — | — |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| TI_1A_C11_W01 Student zna podstawowe metody komunikacji z systemach komputerowych z wykorzystaniem systemów operacyjnych. Student zna budowę procesora i systemu komputerowego, niezbędną do realizacji komunikacji, w zakresie podstawowym. | 2,0 | |
| 3,0 | Student zna podstawowe metody komunikacji z systemach komputerowych z wykorzystaniem systemów operacyjnych. Student zna budowę procesora i systemu komputerowego, niezbędną do realizacji komunikacji, w zakresie podstawowym. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| TI_1A_C11_U01 Student potrafi realizować proste zadania komunikacji w systemach komputerowych z wykorzystaniem systemów operacyjnych. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi realizować proste zadania komunikacji w systemach komputerowych z wykorzystaniem systemów operacyjnych. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- J.S. Gray, Komunikacja międzyprocesowa w Uniksie, RM, 1997
- A. Silberschatz, J.L. Peterson, P.B. Galvin, Podstawy systemów operacyjnych, WNT, 2011
- D.A. Patterson, J.L. Hennesey, Computer Organization and Design, 2010
- W. Stallings, Computer Organization and Architecture, 2010
- W.R. Stevens, Unix programowanie usług sieciowych t.1, WNT, 2000
Literatura dodatkowa
- D.P. Bovet, M. Cesati, Understanding the Linux Kernel, O'Reilly, 2005
- A. Rubini, J. Corbet, G. Kroah-Hartman, Linux Device Drivers, O'Reilly, 2011