Operációs rendszerek

Bevezetés, az operációs rendszerek rövid története, fejlődése. Operációs rendszerek általános ismertetése, operációs rendszer típusok, elvárások és tulajdonságok, operációs rendszerek általános felépítése. Monolitikus, moduláris és mikrokernel. Az operációs rendszer kapcsolata a hardverrel és a felhasználóval. Virtuális gép koncepció.

A Windows és a UNIX/Linux operációs rendszerek fejlődése, felépítése, alapvető tulajdonságai. Operációs rendszer szintű hibakeresés eszközei Windows és UNIX környezetben.

Multiprogramozott rendszerek. Processzor ütemezés elmélete és gyakorlata. Egyszerű ütemezési algoritmusok és azok összehasonlítása, összetett ütemezési algoritmusok. Többprocesszoros ütemezés alapjai, processzor affinitás és következményei. Windows és Linux ütemező algoritmusok. Feladatok megvalósítása és azok hardver háttere, folyamat és szál.

Erőforrás, közös erőforrás. Függvények és metódusok újrahívhatósága. Kölcsönös kizárás és kritikus szakasz. Szinkronizáció és kommunikáció. Feladatok együttműködése közös memórián keresztül. Kölcsönös kizárás megoldásának eszközei. Erőforrások védelme azok elzárásával (locking). Spinlock és sleeplock közötti különbségek. Lock bit, mutex, szemafor (bináris és számláló típusú). Kölcsönös kizárás megvalósításával kapcsolatos tipikus hibák, és azok elkerülésére alkalmazható fogások. Monitor koncepció.

Folyamatok együttműködése üzenettovábbítással (IPC). Az üzenettovábbítás műveletei, megnevezési módok, pufferelés és implicit szinkronizáció, beépített nyugtázások, adatok illetve referenciák átadása, szemantikai konzisztencia. Postaláda, üzenetsor, jelzések, távoli eljáráshívás. UNIX System V IPC.

Időkezelés modern operációs rendszerekben, az idő kezelésének hardware és szoftver elemei, időkezelés problémái és megoldásai elosztott rendszerekben. Az NTP és az IEEE 1588 protokollok operációs rendszer specifikus aspektusai.

Holtpont és kezelése. Definíció, holtpont erőforrásokért versengő rendszerekben, szükséges feltételek, strucc algoritmus, bankár algoritmus, megelőzés. Megelőzés eszközei, modell/kód analízis (demonstráció).

Tárhierarchia és memóriakezelés. Hierarchiaszintek és jellemzőik, gyorsítótárak (cache, cache koherencia), a memória szervezése, partíciók, lapszervezés, szegmentálás. Virtuális tárkezelés. Működés, igény szerinti lapozás, előretekintő lapozás, hardver feltételek, lapcsere algoritmusok. Globális, lokális memóriagazdálkodás, vergődés, munkahalmaz, egyensúly fenntartása, dinamikus lokális gazdálkodás. Windows memóriakezelés.

Fájlkezelés, adatelérési és allokációs módszerek. Fájl, fájlrendszer, szekvenciális, direkt, indexelt elérés, szabad helyek nyilvántartása, folytonos, láncolt, indexelt allokáció, könyvtárszerkezet, katalógusadatok. RAID, SAN, NAS technológiák szerepe az operációs rendszer diszk alrendszerében. Unix VFS felépítése, tulajdonságai, működése, alkalmazása.

Beágyazott operációs rendszerek. Beágyazott operációs rendszerek. Beágyazott operációs rendszerek típusai a hardver lehetőségeinek függvényeiben. Beágyazott operációs rendszerek konfigurálása, az operációs rendszer és az alkalmazás viszonya. A uCOS alapvető tulajdonságai.

Virtualizáció. A virtualizációs technológiák osztályozása. A platform virtualizáció. CPU, memória és I/O virtualizáció és HW háttere, különös tekintettel az x86 architektúrára. Hosted and Bare-metal virtualizáció. Virtualizációs megoldások és tulajdonságainak bemutatása.

Operációs rendszerek és biztonság. Biztonsággal kapcsolatos alapfogalmak, hitelesítés és jogosultságkezelés megvalósítása operációs rendszerekben. Windows biztonság, bejelentkezés, NTFS jogok, helyi házirend.