Computer Architecture and Operating Systems 1

2026/2027

Academic Year

RUS

Instruction in Russian

5

ECTS credits

Delivered at:

Joint Department with Yandex (Big Data and Information Retrieval School)

Course type:

Compulsory course

When:

2 year, 1, 2 module

Instructors

Линский Евгений Михайлович

Филитов Михаил Егорович

Программа дисциплины

Аннотация

При разработке высоконагруженных систем невозможно не обращать внимание на то, в каком окружении работает код. В компаниях типа Яндекса это как правило многочисленные сервера с несколькими многоядерными x86 процессорами под операционной системой Linux. Понимание того как работает процессор и операционная система позволяет понять некоторые особенности работы реального кода. В курсе будет разобрана работа ядра миниатюрной UNIX-подобной операционной системы — xv6. Начнём с того как работает процессор и языка ассемблера, далее разберём управление процессами, памятью, работу в мультипроцессорной среде.

Цель освоения дисциплины

• Дать понимание принципов работы компьютеров и деталей взаимодействия прикладного и системного программного обеспечения (ПО) с аппаратурой ЭВМ. Дисциплина предусматривает изучение конкретных реализаций аппаратного обеспечения, операционных систем и т.п.

Планируемые результаты обучения

• Уметь проектировать законченную программную систему.
• Уметь находить в общедоступных источниках готовые программные модули и компоненты.
• Быть способность провести интеграцию программной системы с готовыми программными модулями и компонентами.
• Объяснять устройство компьютера: роль CPU, памяти, шин и устройств ввода-вывода.
• Понимать как ОС управляет процессами, памятью и файловыми системами.
• Анализировать работу процессора на уровне команд и кэшей.
• Применять знания о многозадачности и синхронизации процессов.
• Использовать системные утилиты для мониторинга и анализа работы ОС.

Содержание учебной дисциплины

• Процессы и программы в UNIX.
• Ассемблер x86.
• Разделение памяти: сегменты, таблицы страниц.
• Прерывания, исключения, сигналы.
• Поддержка многоядерности в x86.
• Выполнение процессов в многозадачных ОС.
• Постоянная память и файловые системы.
• Виртуализация.
• Архитектура компьютера и операционные системы 1
• Вводная лекция, указатели
• Базовый ввод-вывод в Linux
• Управление файловой системой
• Подсистема памяти в Linux, часть 1
• Подсистема памяти в Linux, часть 2
• Процессы
• Ассемблер x86_64 – часть 1
• Ассемблер x86_64 – часть 2
• Ассемблер x86_64 – часть 3
• Введение в многопоточное программирование
• Многопоточное программирование, сетевое взаимодействие
• Event loop, epoll
• Сигналы в Linux – часть 1
• Сигналы в Linux – часть 2

Элементы контроля

• Домашнее задание
• Коллоквиум
• Экзамен
• Активность на семинарах

Промежуточная аттестация

• 2026/2027 2nd module
  0.2 * Коллоквиум + 0.25 * Домашнее задание + 0.2 * Экзамен + 0.05 * Активность на семинарах

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Архитектура компьютера 6-е изд. - 978-5-4461-1103-9 - Таненбаум Э., Остин Т. - 2020 - Санкт-Петербург: Питер - https://ibooks.ru/products/361850 - 361850 - iBOOKS
• Архитектура компьютера, Таненбаум, Э., 2011
• Архитектура компьютера, Таненбаум, Э., 2014
• Программирование на языке Rust : быстрое и безопасное системное программирование, Блэнди, Дж., 2018
• Язык программирования Си, Керниган, Б., 2001

Рекомендуемая дополнительная литература

• Garg, R., & Verma, G. (2017). Operating Systems : An Introduction. [Place of publication not identified]: Mercury Learning & Information. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=1809145
• Гостев, И. М.  Операционные системы : учебник и практикум для среднего профессионального образования / И. М. Гостев. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 164 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-04951-0. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/472333 (дата обращения: 04.07.2025).
• Операционные системы : практикум: учеб. пособие для вузов, Назаров, С. В., 2012
• Харрис, Д. М. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера RISC-V / Д. М. Харрис, С. Л. Харрис , под редакцией А. Ю. Романова , перевод с английского В. С. Яценкова. — Москва : ДМК Пресс, 2022. — 810 с. — ISBN 978-5-97060-961-3. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/241166 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

Авторы

• Яковлева Илона Александровна
• Фисенко Анна Сергеевна
• Алиева Эльмира Махир Кызы