 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Образование в сети: операционные системы
Образование в сети: В информационных технологиях есть две важные составляющие – Hardware и Software. Причем нередко первая бесполезна без такого представителя Software, как операционные системы. Они «оживляют» Hardware, позволяют им управлять В свою очередь, совершенствовалось аппаратное обеспечение, изменялись и улучшались операционные системы, обретали свою «специализацию». Одни стали работать на серверном оборудовании, другие – на рабочих столах, третьи – на мобильных устройствах и т.д. Но есть то, что их всех объединяет. Этому и посвящен наш сегодняшний рейтинг курсов. Курсы, вошедшие в рейтинг, имеют разную сложность, реализуют различные подходы в подаче материала. Познакомившись с рейтингом, вы сможете определиться с тем, какие из них на данном этапе необходимо изучить. Участники рейтинга Основы операционных систем
Основы операционных систем. Практикум
Основы современных операционных систем
Операционные системы
Наш подход Для сравнения курсов мы определили несколько параметров. А именно: интерфейс, содержание, иллюстративный материал, сертификация. Каждый из параметров предполагает присвоение оценки (от 1 до 5), а также имеет свой вес (от 1 до 5). Умножение оценки параметра на его вес дает итоговый балл. Сумма итоговых баллов всех параметров определяет место в рейтинге. Стоит отметить, что максимальный вес мы присвоили только параметру содержание – 5. На балл ниже был оценен параметр интерфейс – 4. А два оставшихся параметра – иллюстративный материал и сертификация – получили оценку 3. Основы операционных систем. Теория В рамках «Академии Intel» на портале Интернет-университета информационных технологий, как показано на рис. 1, стал доступен курс с названием «Основы операционных систем» [1]. Он имеет свои особенности. В частности, авторы основывались на курсе «Введение в операционные системы», читаемом ими в МФТИ, продолжительностью в семестр. Слушателям предлагается начать с введения в операционные системы (далее в качестве синонима – ОС), в рамках которого познакомиться с понятием ОС, историей эволюции вычислительных систем во взаимосвязи с развитием ОС, а также с основными понятиями и концепциями, связанными с операционными системами, их архитектурными особенностями и классификацией. После столь подробного введения несколько лекций посвящено процессам. Слушатели получат представление о понятии процесса, его состоянии, операциях над процессами (набор операций, одноразовые операции, многоразовые операции и т.п.). Не менее интересно подана информация о планировании процессов (уровни, критерии и параметры планирования и т.п.), а также о требованиях к алгоритмам планирования и самих алгоритмах.
Рисунок 1. Курс «Основы операционных систем» (Академия Intel) Говоря о процессах, нельзя не отметить, что много внимания уделено их взаимодействию и логической организации этого взаимодействия, нитям исполнения. В рамках поддержки взаимодействия процессов рассматриваются такие проблемы, как алгоритмы синхронизации (Interleaving, race condition и взаимоисключения; критическая секция, алгоритмы организации взаимодействия процессов), механизмы синхронизации (семафоры, мониторы, сообщения и их эквивалентность). Отдельная лекция посвящена тупикам. Начиная с восьмой лекции речь идет о памяти. Авторы начинают с информации об организации памяти компьютера и показывают простейшие схемы управления памятью. Затем переходят к рассмотрению виртуальной памяти и архитектурных средств ее поддержки. В свою очередь, десятая лекция посвящена аппаратно-независимому уровню управления виртуальной памятью. Следующие три лекции помогут слушателям сформировать представление о реализации файловой системы и системы управления вводом-выводом. Последние получат представление об организации файлов и доступа к ним, операциях над файлами, директориях и операциях над ними, правах доступа, т.е. о файловой системе с точки зрения пользователя. Не менее интересен материал о реализации файловой системы, который позволяет узнать об общей структуре файловой системы, управлении внешней памятью (методы выделения дискового пространства и т.п.), реализации директорий, монтировании файловых систем, их надежности и производительности, архитектурах современных файловых систем и т.п. Отдельная лекция посвящена вводу-выводу. В ней затронуто много соответствующих проблем. Среди них, например, структура контроллера устройства, опрос устройств, прерывания, прямой доступ к памяти (Direct Memory Access, DMA), логические принципы организации ввода-вывода, интерфейс между базовой подсистемой ввода-вывода и драйверами, функции базовой подсистемы ввода-вывода, алгоритмы планирования запросов к жесткому диску и т.д. Завершается курс рядом специальных тем, которые посвящены сетям и соответствующим ОС, информационной безопасности (угрозы безопасности, криптография и т.п.), защитным механизмам ОС (идентификация, аутентификация, авторизация, выявление вторжений, анализ защищенности ряда популярных ОС). Отметим интерфейс текстовых курсов Интернет-университета информационных технологий. Все базовые необходимые элементы присутствуют. Слушатели смогут осуществлять переход на любую лекцию из текущей, использовать гиперссылки, открывать актуальный рисунок по ссылке, которые выделены цветом. Поставим этому интерфейсу максимальный балл, так как он обеспечивает удобную и простую навигацию в рамках курса. Теперь несколько слов об иллюстративной составляющей. Лекции сопровождаются большим количеством рисунков, схем, таблиц, которые призваны способствовать лучшему восприятия учебного материала. В свою очередь, формулы выделены особо и вставлены в текст в виде рисунков, что характерно для текстовых курсов Интернет-университета информационных технологий. С учетом вышесказанного – максимальный балл. О статусе сертификации от Интернет-университета информационных технологий. В ИТ-секторе широкого признания данные сертификаты пока не получили. Но в то же время его обладатель показывает потенциальному работодателю, что он ориентирован на самообучение и способен укладываться в необходимые сроки. В целом курс оставляет приятное впечатление. Почерпнуть новое для себя из него смогут как начинающие ИТ-специалисты, так ИТ-профессионалы. Таблица 1. Рейтинг курса «Основы операционных систем» (Академия Intel)
Основы операционных систем. Практикум Авторы предыдущего курса, подготовили еще один, который также доступен в рамках «Академии Intel» на портале Интернет-университета информационных технологий (см. рис. 2). Его особенность, как и следует из названия, – ориентация на практику, более того, он является приложением к первому рассмотренному в этой статье курсу. Далее, чтобы избежать путаницы, будем говорить о теоретическом курсе и, данном, практическом (или, в качестве синонима, практикуме). Лекции необходимы для закрепления на практике положений теоретического курса. В качестве инструмента используется операционная система UNIX. Практикум начинается с введения и ознакомления с ОС UNIX. Дается информация о системных вызовах и роли библиотеки libc, разбираются понятия login и password, показывается работа команд pwd, man, cd, ls, cat, cp, rm, mkdir, mv, ed, vi, mc, изучаются системные вызовы getuid () и getgid (). В заключение первой лекции слушатели узнают о компиляции программ на C и их запуске в ОС UNIX.
Рисунок 2. Курс «Основы операционных систем. Практикум» (Академия Intel) Следующая тема – процессы. Речь идет о процессе и его контексте, идентификации, иерархии процессов, рассматриваются системные вызовы getppid () и getpid (), показан пример написания программы с их использованием, уделено внимание и системному вызову fork (), показано, как создать процесс в ОС UNIX, а также уделено внимание системному вызову exit (), рассмотрены параметры main () и изменение пользовательского контекста процесса. После создания и завершения процессов можно переходить к изучению их взаимодействия на практике. В частности, для ОС UNIX, через pipe и FIFO. Изучается работа с системными вызовами open(), close(), read(), write(), pipe(), mknod(), mkfifo(). Помимо основной темы взаимодействия процессов, авторы затрагивают сопутствующие: работа с файлами с помощью системных вызовов и стандартной библиотеки ввода-вывода, файловый дескриптор и т.п. Следующая лекция посвящена средствам System V IPC, работе с разделяемой памятью в UNIX, а также нитям исполнения. Слушатели узнают о преимуществах и недостатках потокового обмена данными, получат представление о System V IPC (понятие, адресация и т.п.). Узнают о реализации разделяемой памяти в UNIX, познакомятся с системными вызовами shmget(), shmat(), shmdt(), командами ipc и ipcrm. Изучая нити исполнения, рассмотрят такие функции, как pthread_self(), pthread_create(), pthread_exit(), pthread_join(), а также идентификатор нити исполнения и ее создание и завершение. Следующие лекции посвящены семафорам и очереди сообщений в UNIX. Семафоры представлены как средство синхронизации процессов, а очереди сообщений – как средство их синхронизации и связи. Дается представление о таких системных вызовах, как semget(), semop(), semctl(), msgget(), msgsnd(), msgrcv(), msgctl(). Организация и работа с файловыми системами – тематика последних двух лекций. Именно в них исследуются логическая структура файловой системы и типы файлов операционной системы UNIX, соответствующие понятия (индексный узел – inode, суперблок и т.п.) и системные вызовы stat(), fstat(), lstat(), lseek(), O_APPEND, ln, link(), symlink(), unlink(), mmap(), munmap(). Отдельное внимание уделено вводу-выводу, прерываниям и сигналам. Интерфейс текстовых курсов Интернет-университета информационных технологий был описан и оценен выше. Поэтому просто отметим, что присваиваем максимальный балл. Как и теоретический курс, данный снабжен богатыми иллюстрациями (рисунки, схемы). Цветом выделяется код, что позволяет ему не сливаться с остальным текстом лекции. Ставим максимальный балл. О сертификации курсов проекта Intuit.ru также было сказано выше. Таблица 2. Рейтинг курса «Основы операционных систем. Практикум» (Академия Intel)
Основы современных операционных систем Интернет-университет информационных технологий предлагает для изучения еще один курс, посвященный основам операционных систем и доступный, как показано на рис. 3, в рамках Академии Microsoft [2]. Его целевая аудитория – студенты младших курсов, специализирующиеся на информационных технологиях. Особенность материалов, предлагаемых для изучения, состоит в том, что автор аккумулировал при их подготовке свой 35-летний опыт использования различных операционных систем. В первой лекции вводится понятие ОС, дается представление о целях ее работы и приводится классификация компьютерных систем. Вторая лекция завершает введение в мир операционных систем изложением истории их развития, как отечественных (ОС ДИСПАК, ОС «Эльбрус» и другие), так и зарубежных. Также уделено внимание и особенностям функционирования тех или иных ОС в различных режимах: пакетный, мультипрограммирование, разделение времени. В последующих лекциях рассматриваются особенности операционных систем применительно к различным классам компьютерных систем, а также ОС для облачных вычислений. Уделяется внимание и архитектурам как компьютерной системы, так и ОС.
Рисунок 3. Курс «Основы современных операционных систем» (Академия Microsoft) После этого осуществляется переход к обзору функций ОС (управление памятью, файлами, процессами, сервисами ОС, сетями, командными интерпретаторами, системными вызовами) и изучению методов проектирования и реализации ОС (уровни абстракции; архитектура микроядра; виртуальные машины; цели проектирования и разработки ОС как с точки зрения пользователей, так и с точки зрения разработчиков и др.). Следующая большая тема, которой отведено несколько лекций, – это процессы. В частности, рассмотрено управление ими, планирование, диспетчеризация. Продолжая изучение, слушатели узнают и о методах взаимодействия процессов, потоках и многопоточном выполнении программ, методах синхронизации процессов. В двух последующих лекциях дается представление о тупиках, методах их предотвращения и обнаружения, алгоритме банкира. За ними вновь следует большая тема, которая посвящена памяти. В частности, предметом рассмотрения становятся такие проблемы, как управление памятью, страничная организация памяти, сегментная организация памяти, виртуальная память. В целом это большой и интересный блок. Системы файлов, VFS, реализация файловых систем, NFS, система ввода-вывода – это следующие проблемы, которые раскрывает слушателям автор. Есть и особенности, которые он привносит в изложение материала исходя из своего богатого опыта. Например, рассказывая об отличиях файловых систем в ОС MULTICS и ОС «Эльбрус» от файловых систем в ОС для ПЭВМ. Сетям и сетевым протоколам, а также безопасности сетей и ОС посвящены несколько следующих лекций. А затем осуществляется переход к рассмотрению архитектуры и возможностей операционных систем Linux и Windows. Среди специфических тем, которые получили освящение: Microsoft Shared Source Initiative, открытое ядро Windows Research Kernel, Windows Mobile, Windows Azure. Завершает лекции рассмотрение перспектив операционных систем и сетей. Самостоятельные работы, включенные в курс, позволяют получить практические навыки в работе с ОС. В частности, например, с Windows Azure или Windows Research Kernel, а также Linux. Курс производит хорошее впечатление, в нем теория органично сочетается с практикой. Он будет полезен всем тем, кто интересуется ОС, их историей. Тем более если принять во внимание знания и опыт автора. Оценка интерфейса, иллюстраций и сертификации текстовых курсов Интернет-университета информационных технологий была дана выше. Таблица 3. Рейтинг курса «Основы современных операционных систем» (Академия Microsoft)
Операционные системы Алексей Брагин – лидер проекта ReactOS, как показано на рис. 4, разместил у себя на канале в Youtube.com курс лекций, посвященный операционным системам. Он был прочитан в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Особенность курса состоит в том, что он состоит из двух частей – теоретической и практической. Начинает автор с введения в операционные системы: понятие, предназначение и т.п. Рассказывает об истории и эволюции ОС, уделяет внимание последовательному выполнению, пакетной обработке, системам разделения времени, а затем переходит к изложению материала о современных ОС. Вторая и третья лекции посвящены проблеме архитектуры ОС. В частности, слушатели узнают о проектировании ОС, менеджере ресурсов (ОС как менеджер ресурсов и т.п.), системной инфраструктуре, сервисах ОС, основных достижения в разработке операционных систем (многозадачность, концепции менеджеров в ОС и т.п.), процессах, управлении процессами, управлении памятью, страничной и виртуальной памяти, кэшировании, управлении вводом-выводом. В свою очередь, в третьей лекции раскрываются такие проблемы, как системный вызовы, архитектура современных ОС (микроядро, многопоточность, симметричная мультипроцессорность, виртуализация и т.п.), многопроцессорность.
Рисунок 4. Курс «Операционные системы» (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Вслед за этим автор предлагает изучить процессы и потоки. В частности, вводится понятие процесса, дается представление о его составе, образе (выделенное место в памяти), структурах управления процессом, Process Control Block, диспетчеризации, модели состояний процесса, управлении и планировании процессов, создании и иерархии процессов (в Windows и UNIX), переключении между процессами. Затем вводится понятие потока (нити), раскрывается их предназначение. Завершает лекцию рассмотрение параллелизма, соотношения процессов и потоков (процессы – контейнеры, в которых выполняются потоки). Следующие лекции посвящены остальным основным составляющим ОС: синхронизации, планированию процессов, управлению памятью. Отметим некоторые особенности. Подробное рассмотрение получили критические секции (сопровождаются примерами), мониторы и Java. Осуществляется практика в СУБД (Microsoft SQL Server и ситуация взаимной блокировки, ее обнаружение) и в ОС (взаимные блокировки). Автор делает вывод о том, что на практике фундаментально проблема избегания тупиков в ядрах ОС не решается. Среди других особенностей указанных тем – рассмотрение аппаратной поддержки виртуальной памяти, эволюция управления памятью. Две заключительные большие темы – Ядро Windows NT и ReactOS: NT-совместимая ОС. Автор дает представление о ядре Windows NT, объясняет необходимость изучения существующих архитектур ОС, рассказывает об истории развития NT, режиме пользователя NT, режиме ядра NT и др. Далее автор переходит к ReactOS. Дает представление о проекте, архитектуре этой ОС, ее использовании в учебных и научных целях. На Youtube.com курс доступен в виде плей-листа. Это облегчает навигацию по лекциям, т.е. позволяет переходить из текущей в любую другую, которая необходима. Это повышает удобство освоения и восприятия курса. Таким образом, поскольку это единственный видеокурс в нашем рейтинге и он размещен на одном из популярных видеосервисов, то и за интерфейс – максимальный балл. Видеолекции сопровождаются демонстрацией презентаций, на которых присутствуют рисунки, во время лекции автор рисует схемы, производит демонстрацию работы программы и т.д. В свою очередь, он разместил на портале презентации к семи первым лекциям на портале Slideshare.net [3]. Таким образом, за иллюстративный материал – максимальный балл. А вот возможность получить сертификат после успешного прохождения курса не предоставляется. Курс интересный, специфичный в силу личности автора-разработчика, лидера проекта ReactOS. Автор строит материалы лекций на примерах реализации тех или иных составляющих различных ОС (Windows, Linux и ReactOS). Сочетание, которое не встречается в прочих курсах рейтинга. В силу этого лекции могут быть полезны всем, кто специализируется на операционных системах. Таблица 4. Рейтинг курса «Операционные системы» (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Итак, три текстовых курса Интернет-университета информационных технологий стали лидерами рейтинга. Это объясняется доступностью сертификации. А вот по содержанию и остальным параметрам все курсы набрали максимальное количество баллов. В то же время, к сожалению, даже лидеры рейтинга не получили максимальный балл за сертификацию. Таблица 5. Итоговый рейтинг курсов
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ИГОРЬ ШТОМПЕЛЬ, инженер, системный администратор. Сфера профессиональных интересов – свободное ПО, 
Комментарии отсутствуют
| Добавить комментарий |
|
Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи |
|
