Операционные системы

 

МИНИCTEPCTBO НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 

«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Операционные системы 

 

Учебное пособие 

(лабораторный практикум) 

 

Направление подготовки 01.03.02  

Прикладная математика и информатика 

Направленность (профиль) 

«Вычислительная математика и математическое моделирование» 

Квалификация выпускника ‒ бакалавр 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Ставрополь 

2022 
 

УДК 004.3 (075.8)
ББК  22.18 я73

О 60

Печатается по решению 

редакционно-издательского совета
Северо-Кавказского федерального

университета

 

Рецензенты: 

д-р физ.-мат. наук, профессор Г. В. Шагрова, 

канд. техн. наук, доцент Р. В. Крон 

(ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет») 

 

 

О 60 Операционные системы : учебное пособие (лабораторный 

практикум) / авт.-сост. : А. В. Шапошников, П. А. Ляхов, 
А. С. Ионисян. ‒ Ставрополь : Изд-во СКФУ, 2022. ‒ 143 с. 

 

Пособие подготовлено в соответствии с Федеральным государствен-

ным образовательным стандартом высшего образования. В практикуме изложены 
методические рекомендации по выполнению лабораторных работ. 

Предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению подго-

товки 01.03.02 Прикладная математика и информатика. 

УДК 004.3 (075.8) 

ББК  22.18 я73 

 
 

Авторы-составители: 

канд. тех. наук, доцент А. В. Шапошников,  
канд. физ.-мат. наук, доцент П. А. Ляхов,  
канд. физ.-мат. наук, доцент А. С. Ионисян  

 
 
 
 
 
 
 
 

© ФГАОУ  ВО «Северо-Кавказский  

федеральный университет», 2022 

СОДЕРЖАНИЕ 

 

Предисловие ………………………………………………….. 4

1. Совместимость операционных систем …………………… 6

2. Распределенные операционные системы и среды ……….. 18

3. Сетевые операционные системы ………………………….. 36

4. Средства поддержки мультипрограммирования ………… 45

5. Эффективность, мониторинг и оптимизация 
операционных систем ……………………………………….. 75

6. Мобильные операционные системы ……………………… 94

7. Основы системного администрирования ………………… 104

8. Архитектура современных микропроцессоров ………….. 116

9. Перспективы развития операционных систем …………… 126

Литература……………………………………………………. 139

Приложение 1. Оборудование, материалы и программное 
обеспечение, используемые для организации и проведения 
лабораторных работ ………………………………………….. 140

Приложение 2. Правила поведения в компьютерном классе 
(аудитории, лаборатории) …………………………………… 141

 
 
 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

 
Пособие предназначено для студентов направления подго-

товки 01.03.02 Прикладная математика и информатика, содержит 
изложение технологий решения основных проблем, с которыми 
приходится сталкиваться при работе с операционными системами, 
что позволяет сформировать требуемые стандартом компетенции и 
способствует повышению качества обучения. В нем затронуты вопросы 
работы с локальной сетью, мультипрограммированием, основы 
системного администрирования и мобильные операционные 
системы. Пособие дает студентам представление о возможностях 
современных операционных систем, отличных от Windows для организации 
удобного автоматизированного рабочего места. 

Цель и задачи освоения дисциплины 
Дисциплина «Операционные системы» предназначена для 

формирования у студентов компетенций в области назначения и 
принципов работы основных модулей и ядра операционных систем. 

Целью освоения дисциплины является формирование теорети-

ческих знаний, практических навыков и умений в использовании 
современных информационных технологий, в изучении основ построения, 
функционирования ЭВМ и их операционных систем. 

Основной задачей преподавания дисциплины является развитие 

у студентов навыков работы с персональным компьютером, обучение 
их навыкам получения информации из различных источников. 

Реализуемые компетенции 
ОПК-4 – способность решать задачи профессиональной дея-

тельности с использованием существующих информационно-коммуникационных 
технологий и с учетом основных требований информационной 
безопасности. 

Результаты освоения дисциплины 
Знать: назначение и принципы работы системных вызовов и 

прерываний, основные компоненты операционных систем, принципы 
организации мультипрограммирования, основные понятия, 
алгоритмы и методы функционирования операционных систем, 
практические подходы к программной реализации математических 
алгоритмов операционных систем и оболочек. 

Уметь: выполнять поставленные задачи с применением требо-

ваний информационной безопасности, реализовывать программно-

математические алгоритмы, решать задачи профессиональной деятельности 
на основе информационной культуры, работать в составе 
научно-исследовательского коллектива, формировать суждения о 
значении и последствиях своей профессиональной деятельности, 
находить, анализировать, реализовывать программно и использовать 
на практике математические алгоритмы операционных систем, 
применять знания о принципах функционирования операционных 
систем для решения прикладных задач. 

Владеть: способностью реализации решений, направленных 

на поддержку социально-значимых проектов на повышение информационной 
грамотности населения, обеспечения общедоступности 
информационных услуг, способностью работать в составе научно-
исследовательского и производственного коллектива и решать задачи 
профессиональной деятельности, способностью формировать 
суждения о значении и последствиях своей профессиональной деятельности 
с учетом социальных, профессиональных и этических позиций, 
методами установки, настройки и управления операционных 
систем, методами практической разработки модулей и компонентов 
операционных систем и оболочек. 

К каждой лабораторной работе приведены тема занятия, 

указаны знания, умения и навыки, формируемые на занятии в 
рамках формируемой компетенции. Далее идет теоретическая 
часть, являющаяся кратким обзором лекционного материала по 
теме. Для проверки освоения и закрепления материала приведены 
практические задания. Студентам рекомендуется выбрать свой 
вариант для решения задания и придерживаться его на протяжении 
всего курса, что значительно сэкономит время на установку 
(переустановку) и настройку операционных систем выбранного 
варианта заданий. В литературе перечислены номера источников, 
позволяющие более глубоко изучить каждый из разделов и 
посмотреть другие материалы, не вошедшие в данное пособие. 

1. СОВМЕСТИМОСТЬ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ 
 
Цель работы ‒ закрепление знаний и изучение совместимости опе-

рационных систем. 

Знания и умения, приобретаемые студентом в результате освое-

ния темы, формируемые компетенции или их части: ОПК-4. 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен 
знать: совместимость операционных систем, общие сведения о ядре 

ОС, способы установки ОС, способы запуска программ в ОС, процессы в 
операционных системах семейства UNIX, управление памятью в операционных 
системах семейства UNIX, файловая система в операционных системах 
семейства UNIX, командный язык в операционных системах семейства 
UNIX, функции ОС по управлению памятью; 

уметь: находить, анализировать, реализовывать программно и ис-

пользовать на практике математические алгоритмы операционных систем, 
применять знания о принципах функционирования операционных систем 
для решения прикладных задач; 

владеть: методами установки, настройки и управления операцион-

ных систем, методами практической разработки модулей и компонентов 
операционных систем и оболочек. 

 
Теоретическая часть 
Операционная система (сокр. ОС, англ. operating system, OS) – 

комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления 
ресурсами компьютера и организации взаимодействия с 
пользователем. 

В логической структуре типичной вычислительной системы 

операционная система занимает положение между устройствами с 
их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (
встроенными) микропрограммами (драйверами) – с одной 
стороны – и прикладными программами с другой. 

Разработчикам программного обеспечения операционная си-

стема позволяет абстрагироваться от деталей реализации и функционирования 
устройств, предоставляя минимально необходимый 
набор функций. 

В большинстве вычислительных систем операционная система 

является основной, наиболее важной (а иногда и единственной) частью 
системного программного обеспечения. С 1990-х годов наиболее 
распространёнными операционными системами являются системы 
семейства Windows, Unix и UNIX-подобные системы. 

В состав Linux включено несколько командных интерпретато-

ров, начиная от простейших и заканчивая самыми изощренными. 
Начнем с одного из самых ранних интерпретаторов, который до сих 
пор используется повсеместно: это командный интерпретатор 
Bourne, широко известный как sh. 

Исходная версия командного интерпретатора Bourne была раз-

работана в Bell Labs Стивеном Борном для операционной системы 
AT&T UNIX. В Linux, как и во многих других версиях UNIX, этот 
интерпретатор заменен командным интерпретатором, совместимым 
со стандартом POSIX, который представляет собой улучшенную 
версию Bourne и поддерживает такие функции, как, например, редактирование 
командной строки, историю команд и псевдонимы – 
элементы, отсутствующие в исходной версии Bourne. 

Командный интерпретатор Bourne Again Shell (bash) представ-

ляет собой совместимый с Bourne интерпретатор, разработанный 
фондом свободно распространяемого программного обеспечения. 
Интерпретатор bash используется no умолчанию практически во 
всех дистрибутивах Linux.  

Командный интерпретатор csh ‒ традиционный интерпретатор 

UNIX. Разработчики в Berkeley, столкнувшись со всеми ограничениями 
исходной версии Bourne, создали собственный вариант командного 
интерпретатора для операционной системы UNIX. Интерпретатор 
С получил такое название потому, что его синтаксис очень похож 
на язык программирования С. csh имеет немало преимуществ перед 
Bourne, как-то: управление заданиями и история команд. 

Командный интерпретатор tcsh представляет собой улучшен-

ную версию интерпретатора С. В tcsh добавлены новые свойства, 
включая дополнение имен файлов и редактирование командной 
строки с помощью интуитивных средств управления, похожих на 
средства bash (также используются клавиши курсора). Кроме того, 
tcsh имеет несколько удобных свойств, не поддерживаемых в bash, 
включая распознавание потенциально опасных команд. 

Ответ на вопрос о том какой же интерпретатор лучше неодно-

значен. Большинство стандартных команд Linux работает одинаково 
во всех интерпретаторах. Различия играют важную роль только тогда, 
когда дело доходит до таких задач, как изменение переменных 
интерпретатора, установка псевдонимов и создание сценариев. 

Рассмотрим подробнее наиболее употребимые команды, об-

щие для всех интерпретаторов. 

Получение справки. В Linux включен большой набор справоч-

ных руководств, в которых задокументированы все команды и их 
возможные опции. Для доступа к странице справочного руководства 
используется команда man имя_команды. 

Как и большинство современных операционных систем, Linux 

сохраняет файлы в иерархической древовидной структуре. Такой же 
тип файловой системы используется в системах Windows и 
Macintosh. Единственная разница заключается в том, что в Windows 
и Macintosh используется графическое представление папок и файлов 
в графическом диспетчере файлов, а в консоли Linux ‒ текстовое. 

В Windows или DOS при регистрации пользователь, как пра-

вило, попадает в корневой каталог. Во Linux дело обстоит иначе. После 
регистрации пользователь попадает в свой начальный каталог, 
который расположен на несколько уровней ниже корневого каталога. 

Каждый пользователь в системе Linux имеет собственный 

начальный каталог (home-каталог). Последний представляет собой 
нечто вроде личного «виртуального жесткого диск». В своем каталоге 
можно удалять, копировать, перемещать файлы, создавать и 
удалять каталоги. Начальный каталог ‒ это место в файловой системе 
Linux, предназначенное для пользователя. 

Для вывода содержимого каталога используется команда ls. 
ls поддерживает много опций, изменяющих поведение этой ко-

манды. Одной из наиболее полезных опций является -F, которая выводит 
информацию о типе каждого файла в списке. В таком формате 
команда позволяет узнать об элементах списка более подробно. 


В отличие от Windows, Linux не требует, чтобы выполняемые 

файлы имели расширение .com, .exe или .bat. На то, что файл является 
выполняемым, указывает бит прав доступа, который хранится 
в индексном дескрипторе файла. 

По умолчанию команда ls не выводит скрытые файлы, называ-

емые еще dot-файлы, т. е. файлы, имя которых начинается с точки. 
Для их отображения используется опция -а: 

Получить еще более подробную информацию о файлах и ката-

логах позволяет опция -l.  

Перемещение по файловой системе. Для изменения текущего 

каталога используется команда cd. 

Команда pwd выводит имя текущего каталога. 
Копирование файлов и каталогов. Для копирования файлов 

применяется команда cp. Ее аргументом является список файлов, за 
которым следует местоположение (файл или каталог), куда их следует 
скопировать. Если указано более одного файла или используются 
символы-заместители, то точкой назначений должен быть каталог. 
Например: 

cр file1 file2 ‒ Скопировать существующий file1 в новый файл 

с именем file2. 

ср file1 /archive ‒ Скопировать file1 в каталог archive, который 

находится в корневом каталоге. 

По умолчанию команда ср перезаписывает содержимое суще-

ствующего файла с именем, указанным как точка назначения. 

Если нужно рекурсивно скопировать каталог и все, что в нем 

находится, включая и подкаталоги, следует воспользоваться опцией 
-R. Например: 

ср -R dir1 /dir2 
Эта команда копирует все, что находится в каталоге dir1, в но-

вый каталог с именем dir2. 

Если dir2 уже существует, в нем создается новый подкаталог 

dir1 и все содержимое размещается в последнем. 

Перемещение и переименование файлов и каталогов. Для пере-

мещения или переименования файлов и каталогов используется команда 
mv. 

Например: 
mv file1 file2 ‒ Переименовывает file1 в file2. 
mv /dir1 /dir2 ‒ Переименовывает каталог dir1 в dir2. 
Если каталог dir2 уже существует и не является пустым, ути-

лита выдает сообщение об ошибке. 

mv file1 /dir2 ‒ Перемещает file1 в каталог dir2, расположенный 

в корневом каталоге. 

mv file1 /dir2/file2 ‒ Если file2 является каталогом, file1 переме-

щается в /dir2/file2. Если file2 не существует, file1 перемещается в 
каталог dir2 под именем file2. 

Удаление файлов и каталогов. Для удаления файлов использу-

ется команда rm. Запущенная без опций, команда rm удаляет файлы, 

список которых задан в командной строке. Каталоги при этом не 
удаляются. Если необходимо удалить каталог и все, что в нем находится, 
применяется опция -R.  

Удаление каталогов. Для удаления каталогов используется ко-

манда rmdir. Однако она способна удалить лишь пустой каталог. Запущенная 
с опцией -р, эта команда удаляет каталог и все подкаталоги 
в нем, если все они также являются пустыми. Если требуется 
удалить каталоги вместе с файлами, необходимо воспользоваться 
командой rm -R. 

Команда touch. Команда touch служит двум основным целям: 

созданию пустого файла или изменению даты и времени последнего 
доступа или модификации существующего файла. 

Создание ссылок. Linux дает возможность создавать ссылки на 

определенные точки файловой системы. Ссылки позволяют избежать 
ввода длинных путей или навигации по нескольким уровням 
подкаталогов в средствах с графическим интерфейсом. Существует 
два вида ссылок: жесткие (hard links) и символические (soft links). 
Между ними есть важные различия. 

Жесткая ссылка ‒ это элемент файловой системы, указываю-

щий на тот же индексный дескриптор (физическая точка на жестком 
диске), что и другой файл. На самом деле существует только один 
физический файл. Но ему отвечает два или более элемента каталога, 
указывающих на одни и те же данные на жестком диске. 

Жесткие ссылки создаются командой ln по умолчанию. Напри-

мер: 

ln /home/asion/file1.txt./file.txt 
В результате в текущем каталоге создается элемент под назва-

нием file.txt, указывающий на ту же точку диска, что и 
/home/asion/file1.txt. 

Теперь к этому файлу можно обратиться, используя другие ко-

манды. 

Жесткие ссылки обладают двумя важными ограничениями: 
1. Их нельзя использовать как ссылки на каталоги. 
2. Они не могут пересекать границы файловых систем. 
Чтобы создать ссылку на каталог или ссылку на файл, находя-

щийся в другой файловой системе, необходимо воспользоваться 
символическими ссылками. 

Символические ссылки (soft links, symbolic links или symlinks) 

во многом подобны ярлыкам в Windows. В отличие от жесткой, символическая 
ссылка представляет собой отдельный файл, имеющий 
собственный индексный дескриптор на жестком диске. В этом 
файле содержится ссылка, указывающая на другой файл. Для создания 
символической ссылки командой ln используется опция -s. 
Например: ln -s /home/asion/file1.txt file.txt 

Основные отличия символической ссылки от жесткой: 
1. Права доступа ссылки не отражают прав доступа к файлу. 

Кроме того, атрибуты символической ссылки (права доступа, владелец, 
группа) нельзя изменить. Это необходимо проделать с самим 
файлом. 

2. Размер, приведенный для символической ссылки, не равен 

размеру реального файла, на который она указывает. 

3. Время последней модификации ссылки не совпадает с вре-

менем последней модификации файла. Оно говорит лишь о том, когда 
была изменена ссылка. 

В отличие от жесткой ссылки, при удалении исходного файла, 

на который указывает символическая ссылка, данные физически 
удаляются, и ссылка становится недействительной. Если удаляется 
ссылка, исходный файл не претерпевает никаких изменений. 

Все команды поддерживают метасимволы и символы-замести-

тели. Они замещают один или несколько неизвестных символов. 

? ‒ Совпадает с любым одиночным символом. Например, file?, 

txt совпадает с file1.txt, file2.txt и fileA.txt. Не совпадает с file10.txt 
и fileAB.txt. 

* ‒ Совпадает с любой последовательностью символов. Напри-

мер, f* совпадает с именами файлов f, foo, file, file1.txt, file2.txt, 
fileA.txt, file10.txt и fileAB.txt. 

[] ‒ Совпадает с диапазоном символов. Квадратные скобки поз-

воляют указать диапазон символов для поиска совпадения. Например, 
file[1‒3] совпадает с file1, file2, file3, но не с file4. Совпадение 
можно указать не только для цифр, но и для букв, и для других символов, 
например, file[a-c] совпадает с именами filea, fileb и filec. 

C символами-заместителями можно использовать логический 

оператор НЕ. Например, file[!1234]* совпадает с именами всех файлов, 
которые НЕ начинаются с file1, file2, file3 или file4.