آموزش سیستم‌های عامل - آخرین آپدیت

مبانی سیستم‌های عامل Basics of Operating Systems

• سیستم‌های عامل Operating Systems

• آشنایی با مدرس: دکتر لوسی جی. گودینو Meet Your Instructor - Dr. Lucy J. Gudino

• آشنایی با مدرس: پروفسور بارشا میترا Meet Your Instructor - Prof. Barsha Mitra

• سیستم عامل چیست؟ What is an Operating System?

• معماری سیستم کامپیوتری Computer System Architecture

• توابع سیستم عامل: دیدگاه کاربر Functions of OS: User View

• توابع سیستم عامل: دیدگاه سیستم Functions of OS: System View

• اجزای سیستم عامل Components of OS

• نحوه عملکرد یک سیستم کامپیوتری مدرن Working of a modern computer system

• عملیات سیستم عامل: کنترل‌کننده‌های دستگاه و درایورها OS Operations: Device Controllers & Device Drivers

• عملیات سیستم عامل: مدیریت وقفه‌ها (Interrupts) OS Operations: Interrupt Handling

• حالت‌های دوگانه عملیاتی Dual Mode of Operation

• سرویس‌های سیستم عامل: مدیریت فرآیند، حافظه، ذخیره‌سازی، ورودی/خروجی و حفاظت OS Services: Process management, Memory management, Storage management, I/O management, Protection

• سیستم‌های تک پردازنده‌ای Single Processor Systems

• سیستم‌های چندبرنامه‌ای (Multiprogramming) Multiprogramming Systems

• سیستم‌های چندوظیفه‌ای (Multitasking) Multitasking Systems

• سیستم‌های چندپردازنده‌ای Multiprocessor Systems

• سیستم‌های چند هسته‌ای Multicore Systems

• سیستم‌های توزیع شده و خوشه‌ای Distributed Systems & Clustered Systems

ساختارهای سیستم System Structures

• رابط خط فرمان (CLI) Command Line Interface

• رابط گرافیکی کاربر (GUI) Graphical User Interface

• انتخاب رابط کاربری Choice of User Interface

• نقش فراخوان‌های سیستم (System Calls) Role of System Calls

• رابط برنامه‌نویسی کاربردی (API) Application Programming Interface (API)

• انواع فراخوان‌های سیستم Types of System Calls

• دستورات عمومی General Commands

• دستورات مربوط به فایل File related Commands

• دستورات مربوط به دسترسی‌های فایل File Permissions related Commands

• دستورات مدیریت فرآیند Process Management Commands

• دستورات جستجو Search Commands

• هسته یکپارچه (Monolithic Kernel) Monolithic Kernel

• هسته لایه‌ای Layered Kernel

• میکروکرنل (Microkernel) Microkernel

• ماژول‌های هسته قابل بارگذاری Loadable Kernel Modules

• هسته ترکیبی (Hybrid Kernel) Hybrid Kernel

• سیستم پایه ورودی خروجی (BIOS) Basic Input-Output System (BIOS)

• تست خودکار هنگام روشن شدن (POST) Power-On-Self-Test (POST)

• مراحل بوت شدن سیستم Stages of System Booting

فرآیندها Processes

• فرآیند چیست؟ What is a Process?

• حالت‌های یک فرآیند States of a Process

• بلاک کنترل فرآیند (PCB) Process Control Block (PCB)

• تعویض زمینه فرآیند (Context Switch) Process Context Switch

• اولین فرآیند سیستم کامپیوتری First process of Computer System

• ایجاد فرآیند Process Creation

• بعد از ایجاد فرآیند چه کنیم؟ What to do after process creation?

• جمع‌بندی کلی Putting it all together

• پایان فرآیند Process Termination

• مزایای IPC Benefits of IPC

• حافظه مشترک (Shared Memory) Shared Memory

• تبادل پیام (Message Passing) Message Passing

• صف پیام Message Queue

• پایپ (Pipe) Pipe

• صف کارهای ارسالی (Job Queue) Job Queue

• صف آماده (Ready Queue) Ready Queue

• صف دستگاه Device Queue

• انواع فرآیندها Types of Processes

• زمان‌بندها (Schedulers) Schedulers

رشته‌ها Threads

• رشته (Thread) چیست؟ What is thread?

• چرا رشته‌ها سبک هستند؟ Why is thread lightweight?

• انگیزه استفاده از چندرشته‌ای (Multithreading) Motivation of Multithreading

• مزایای چندرشته‌ای Benefits of Multithreading

• برنامه‌نویسی چند هسته‌ای چیست؟ What is Multicore programming?

• چالش‌های برنامه‌نویسی چند هسته‌ای Challenges of Multicore programming

• موازی‌سازی در مقابل هم‌روندی (Parallelism vs Concurrency) Parallelism vs Concurrency

• انواع موازی‌سازی Types of Parallelism

• رشته‌های سطح کاربر و رشته‌های سطح هسته User level threads & Kernel level threads

• مدل چند به یک Many-to-One Model

• مدل یک به یک One-to-One Model

• مدل چند به چند Many-to-Many Model

• ساختارهای داده مربوط به رشته‌ها Thread related data structures

• توابع رشته‌ها Thread functions

• مثالی از برنامه چندرشته‌ای Example of multithreaded program

• چندرشته‌ای همزمان در مقابل ناهمزمان Synchronous vs Asynchronous Multithreading

• لغو رشته (Thread Cancellation) Thread Cancellation

همگام‌سازی فرآیندها Process Synchronization

• فرآیندهای همکار Cooperating Processes

• وضعیت رقابتی (Race Condition) Race Condition

• مسئله بخش بحرانی (Critical Section) Critical Section Problem

• الزامات لازم برای حل مسئله Requirements to be satisfied

• راهکار پترسون Peterson’s Solution

• تحلیل راهکار پترسون Analysis of Peterson’s Solution

• سخت‌افزار همگام‌سازی: test_and_set() Synchronization Hardware: test_and_set()

• تحلیل راهکار با test_and_set() Analysis of solution with test_and_set()

• قفل‌های Mutex Mutex Locks

• مزایا و معایب قفل‌های Mutex Advantages & Disadvantages of Mutex Locks

• پیاده‌سازی سمافور (Semaphore) Semaphore Implementation

• انواع سمافور Types of Semaphore

• استفاده نادرست از سمافور Improper usage of Semaphore

• مسئله تولیدکننده-مصرف‌کننده Producer-Consumer Problem

• راه حل مسئله تولیدکننده-مصرف‌کننده Solution to Producer-Consumer Problem

• مسئله فیلسوفان شام‌خور Dining Philosophers Problem

• راه حل مسئله فیلسوفان شام‌خور Solution to Dining Philosophers Problem

زمان‌بندی فرآیندها Process Scheduling

• مبانی زمان‌بندی فرآیند Basics of Process Scheduling

• انواع زمان‌بند Types of Scheduler

• زمان‌بندی CPU CPU Scheduling

• ویژگی‌های زمان‌بند CPU Features of a CPU Scheduler

• معیارهای عملکرد Performance Metrics

• الگوریتم زمان‌بندی FCFS FCFS Scheduling Algorithm

• مثال FCFS FCFS Example

• الگوریتم زمان‌بندی SJF SJF Scheduling Algorithm

• الگوریتم زمان‌بندی اولویت‌دار (Priority) Priority Scheduling Algorithm

• الگوریتم زمان‌بندی Round Robin Round Robin Scheduling Algorithm

• الگوریتم زمان‌بندی چندسطحی Multilevel Scheduling Algorithm

• الگوریتم FCFS همراه با IO FCFS Algorithm with IO

• الگوریتم SJF همراه با IO SJF Algorithm with IO

• الگوریتم اولویت‌دار همراه با IO Priority Algorithm with IO

• زمان‌بندی Round Robin همراه با IO Round Robin Scheduling with IO

• جمع‌بندی: زمان‌بندی فرآیند Summary: Process Scheduling

بن‌بست‌ها Deadlocks

• مدل سیستم System Model

• ویژگی‌های بن‌بست Deadlock Characterization

• گراف تخصیص منابع Resource Allocation Graph

• روش‌های مدیریت بن‌بست Methods of Handling Deadlock

• حذف متقابل و نگهداشت و انتظار Mutual Exclusion and Hold & Wait

• عدم پیش‌داوری و انتظار دوری No Preemption and Circular Wait

• اجتناب از بن‌بست: مقدمه Deadlock Avoidance - An Introduction

• الگوریتم گراف تخصیص منابع Resource Allocation Graph Algorithm

• الگوریتم بانکدار - بخش اول Banker's Algorithm - Part 1

• الگوریتم بانکدار - بخش دوم Banker's Algorithm - Part 2

• الگوریتم بانکدار - بخش سوم Banker's Algorithm - Part 3

• نمونه واحد از هر نوع منبع Single Instance of Each Resource Type

• نمونه‌های متعدد از هر نوع منبع Multiple Instances of Each Resource Type

• جمع‌بندی: بن‌بست‌ها Summary: Deadlocks

مدیریت حافظه اصلی Main Memory Management

• مقدمه‌ای بر مدیریت حافظه اصلی Introduction to Main Memory Management

• سیستم کامپایل Compilation System

• الزامات مدیریت حافظه اصلی Main Memory Management Requirements

• واحد مدیریت حافظه (MMU) Memory Management Unit

• تخصیص حافظه با پارتیشن ثابت Fixed Partition Memory Allocation

• اوورلی‌ها (Overlays) Overlays

• تخصیص حافظه با پارتیشن پویا Dynamic Partition Memory Allocation

• طرح‌های تخصیص پارتیشن پویا Dynamic Partition Allocation Schemes

• مقدمه‌ای بر صفحه‌بندی (Paging) Introduction to Paging

• مثال‌های صفحه‌بندی Paging - Examples

• مقدمه‌ای بر قطعه‌بندی (Segmentation) Introduction to Segmentation

• مثال قطعه‌بندی Segmentation - Example

• جمع‌بندی: مدیریت حافظه اصلی Summary: Main Memory Management

حافظه مجازی Virtual Memory

• انگیزه و ضرورت Motivation

• مفهوم حافظه مجازی Virtual Memory Concept

• مقدمه Introduction

• مفاهیم پایه Basic Concepts

• مقدمه‌ای بر الگوریتم‌های جایگزینی Introduction to Replacement Algorithms

• الگوریتم FIFO FIFO Algorithm

• الگوریتم بهینه (Optimal) Optimal Algorithm

• الگوریتم LRU LRU Algorithm

• جمع‌بندی: حافظه مجازی Summary: Virtual Memory

مدیریت ذخیره‌سازهای انبوه Mass Storage Management

• مروری بر ساختار ذخیره‌ساز انبوه Overview of Mass Storage Structure

• دیسک مغناطیسی Magnetic Disk

• نوارهای مغناطیسی Magnetic Tapes

• ساختار دیسک Disk Structure

• اتصال دیسک Disk Attachment

• دیسک‌های حالت جامد (SSD) Solid State Disks

• زمان‌بندی دیسک Disk Scheduling

• الگوریتم زمان‌بندی دیسک FCFS FCFS Disk Scheduling Algorithm

• الگوریتم زمان‌بندی دیسک SSTF SSTF Disk Scheduling Algorithm

• الگوریتم زمان‌بندی دیسک SCAN SCAN Disk Scheduling Algorithm

• الگوریتم زمان‌بندی دیسک C-SCAN C-SCAN Disk Scheduling Algorithm

• مدیریت دیسک Disk Management

• مدیریت فضای Swap Swap Space Management

• ساختار RAID RAID Structure

• پیاده‌سازی ذخیره‌ساز پایدار Stable Storage Implementation

• جمع‌بندی: مدیریت ذخیره‌ساز انبوه Summary: Mass Storage Management

• جمع‌بندی نهایی: سیستم‌های عامل Wrap-up: Operating Systems