Раздел 2. Системное программирование

2.1 Состав программного обеспечения ПЭВМ. Общие принципы классификации операционных систем. Понятие процессов и потоков. Дисциплины диспетчеризации.

Составные части ПО. Основные элементы системного ПО. Виды и классификация операционных систем. Понятие ресурса. Классификация ресурсов. Многозадачные ОС. Понятие процессов и потоков. Понятие диспетчеризации. Классификация дисциплин диспетчеризации.

2.2 Концепция многозадачности и многопоточности в ОС Windows. Состояния потоков. Приоритеты потоков. Объекты, осуществляющие синхронизацию потоков.

Состояния потоков. Граф состояний. Общая идеология управления потоками. Принципы вытесняющей многозадачности. Виды и уровень приоритетов. Виды синхронизирующих объектов.

2.3 Основные функции интерфейса API для осуществления многозадачности и многопоточности в Windows: создание процесса и потока; изменение приоритета потока; получения информации о потоке; приостановка, возобновление и прекращение выполнения потока; управление объектами синхронизации.

Описание прототипов основных функций интерфейса API для осуществления многозадачности и многопоточности в Windows: создание процесса и потока; изменение приоритета потока; получения информации о потоке; приостановка, возобновление и прекращение выполнения потока; управление объектами синхронизации.

2.4 Принципы разработки и использования библиотек динамической загрузки. Основы механизма связывания. API функции для работы с DLL.

Основные принципы разработки библиотек. Основы механизма связывания. Принципы разработки и подключения библиотек динамической загрузки (целесообразно на основе простого примера с одной экспортируемой функцией). Позднее явное и неявное связывание.

2.5 Общие принципы организации памяти операционных систем. Основы виртуальной организации памяти. Основные виды распределения памяти в современных операционных системах.

Структура памяти ПЭВМ. Оперативная память. Принципы создания витуальной памяти. Описание 6 основных видов распределения памяти (наиболее подробно страничный способ распределения).

2.6 Архитектура памяти в ОС Windows. Общие принципы организация виртуальной памяти Windows. VMM и VAD. Алгоритм организации доступа к данным с помощью VMM. Дескрипторы виртуальных адресов.

Структура виртуальной памяти в ОС Windows. Основные задачи менеджера виртуальной памяти (VMM). Описание алгоритма доступа к страницам памяти, расположенным в ОП и файле подкачки. Принцип создания дерева VAD.

2.7 Интерфейсы API функций управления памятью в Windows: принципы использования, основные API функции.

Описание 5 основных интерфейсов API функций управления памятью в Windows. Интерфейс Virtual Memory, общий принцип, описание прототипов основных функций. Интерфейс Memory mapped file, общий принцип, описание прототипов основных функций. Интерфейс Heap Memory, общий принцип, описание прототипов основных функций.

2.8 Структура реестра в Windows, принцип записи и считывания данных в реестре. Восстановление реестра. API функции работы с реестром.

Основные задачи, решаемые с помощью реестра. Архитектура реестра. Принципы записи и считывания данных в реестре. Типы данных в реестре. Описание прототипов основных функций интерфейса API для записи и считывания данных в реестре.

2.9 Основы механизма обработки прерываний и исключений в современных операционных системах. Функции и классы обработки исключений языка С++.

Описание аппаратно-программной системы прерываний ПЭВМ. Виды и классификация прерываний ПЭВМ. Приоритеты прерываний. Виды исключений. Принципы обработки исключений. Функции и классы обработки исключений языка С++.

2.10 Основы организации ввода-вывода в современных операционных систем. Понятие файловой системы и системы управления файлами. Синхронный и асинхронный ввод-вывод. Основные API-функции для организации ввода-вывода в ОС Windows.

Описание аппаратно-программной системы ввода-вывода ПЭВМ. Файловый ввод-вывод. Синхронный и асинхронный ввод-вывод. Описание прототипов основных функций интерфейса API для записи и считывания данных в файлы.

2.11 Концепции безопасности в современных операционных системах. Особенности организации безопасности в ОС Windows NT. Состав и основные параметры структур SECURITY_ATTRIBUTES и SECURITY_ DESCRIPTOR

Основные принципы обеспечения безопасности в современных операционных системах. Особенности организации безопасности в ОС Windows. Принципы обеспечения безопасности на уровне групп и пользователей. Принципы защиты объектов. Состав и основные параметры структур SECURITY_ATTRIBUTES и SECURITY_ DESCRIPTOR. Описание прототипов основных функций интерфейса API для создания дескриптора безопасности, security ID, дискреционных и системных списков управления доступом.

2.12 Структура и основные форматы буфера обмена Windows. Основные функции API для работы буфером обмена Windows.

Общая идеология использования буфера обмена. Форматы буфера обмена. Описание прототипов основных функций интерфейса API для записи и чтения в буфере обмена.

2.13 Основы механизма связи между приложениями посредством каналов. Виды каналов. Основные функции API для создания и работы с каналами.

Понятие каналов. Классификация каналов. Основные принципы обмена информацией между приложениями с помощью каналов. Описание прототипов основных функций интерфейса API для создания канала, чтения записи данных в канале.

2.14 Основы использования сетевых технологий для связи между приложения. Синхронный и асинхронный интерфейсы API-функций WinSock.

Основы использования ЛВС в ПЭВМ. Основные виды сетевых протоколов. Принципы использования интерфейса API-функций WinSock. Синхронный и асинхронный интерфейсы. Описание прототипов основных функций интерфейса API для создания сокета, чтения записи данных посредством ЛВС.

Литература:

1. Марапулец Ю.В. Системное программирование в WIN API. – П.-Камчатский: КамГУ им. В.Беринга, 2012. – 200 с.

2. Гордеев А.В. Операционные системы. – СПб.: Питер, 2006. – 415 с.

3. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. – СПб.: Питер, 2006. – 538 с.

4. Карпов В.Е., Коньков К.А. Основы операционных систем. Интернет-университет информационных технологий – ИНТУИТ, http://www.intuit.ru/department/os/osintro/, 2004.

5. Соломон Д., Русинович М. Внутреннее устройство Windows. – СПб.: Питер, 2004. – 746 с.

6. Финогенов К.Г. Win32. Основы программирования. – М.: Диалог-МИФИ, 2004. – 416 с.

7. Рихтер Д. Windows. Создание эффективных Win32-приложений с учетом специфики 64-разрядной версии Windows. – СПб.: Питер, 2005. – 624 с.

8. Круглински Д., Уингоу С., Шефферд Д. Программирование на Microsoft Visual C++ для профессионалов. – СПб.: Питер, 2004.

9. Вильямс А. Системное программирование в Windows. – СПб.: Питер, 2004. – 621 с.

10. Харт Дж.М. Системное программирование в среде Win32. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2005. – 463 с.

11. Щупак Ю.А. Win32 API. Эффективная разработка приложений. – СПб.: Питер, 2007. – 572 с.