Системное программирование

(1)

Министерство образования и науки Республики Казахстан Карагандинский государственный технический университет

«Утверждаю»

Председатель Ученого совета, ректор, академик НАН РК Газалиев А.М.

_______________________

«____» _________ 200___г.

ПРОГРАММА ОБУЧЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ДЛЯ СТУДЕНТА (SYLLABUS)

по дисциплине «Системное программирование»

для студентов специальности 050704 – «Вычислительная техника и программ- ное обеспечение»

Факультет – «Информационных технологий»

Кафедра – «Автоматизированных информационных систем»

2009

(2)

Предисловие

Программа обучения по дисциплине для студента (syllabus) разработана:

Садановой Б.М.

Обсуждена на заседании кафедры «Автоматизированных информационных си- стем»

Протокол № _______ от «____»______________2009 г.

Зав. кафедрой ________________ «____»____________2009 г.

(подпись)

Одобрена методическим бюро факультета информационных технологий Протокол № ________ от «_____»_____________2009 г.

Председатель ________________ «____»____________ 2009 г.

(подпись)

(3)

Сведения о преподавателе и контактная информация Ф.И.О. Саданова Бакытгуль Маратовна

Ученая степень, звание, должность старший преподаватель

Кафедра АИС находится в главном корпусе КарГТУ (Б.Мира, 56), ауди- тория 301, контактный телефон 56-59-35 доб. 254.

Трудоемкость дисциплины

Семестр Количество кредитов Вид занятий

Коли- чество

часов СРС

Общее количе- ство ча-

сов

Форма кон- троля количество контактных часов количе-

ство ча- сов СРСП

всего ча- сов лек-

ции

практиче- ские занятия

лаборатор- ные занятия

4 3 15 15 15 45 90 45 135

Курсо- вой про-

ект

Характеристика дисциплины

Дисциплина «Системное программирование» входит в цикл базовых дис- циплин (компонент по выбору) государственного общеобязательного стандарта образования по специальности.

Цель дисциплины

Целью изучения данной дисциплины является изучение теоретических ос- нов построения и практического использования системного программного обеспечения как эффективного средства обработки данных в ЭВМ.

Задачи дисциплины

Задачи дисциплины следующие: обучение студентов систематизирован- ным представлениям о принципах, методах и средствах реализации СПО ЭВМ, вычислительных систем и сетей; приобретение практических навыков работы с СПО ПЭВМ, необходимых при проектировании программных систем.

В результате изучения данной дисциплины студенты должны:

иметь представление об основных компонентах системного программ- ного обеспечения;

знать процессы функционирования систем и способы их описания, осо- бенности использования ресурсов программно-технических комплексов; спо-

(4)

собы формального описания языков программирования, организацию трансля- торов, ассемблеров, загрузчиков, редакторов связей и микропроцессоров, язык системного программирования СИ ++.

уметь ставить и решать конкретные задачи по применению средств СПО ЭВМ и сетей для организации процессов обработки информации в программ- ных системах; выбирать оптимальную структуру данных при разработке ком- понентов системного программного обеспечения; уметь пользоваться языком Ассемблера при реализации компьютерных систем обработки информации и управления;

приобрести практические навыки по разработке алгоритмов работы основ- ных компонентов системного программного обеспечения и реализации этих ал- горитмов с помощью современных языков программирования.

Пререквизиты

Для изучения данной дисциплины необходимо усвоение следующих дис- циплин (с указанием разделов (тем)):

Дисциплина Наименование разделов (тем)

1 Информатика Программное обеспечение персонального

компьютера.

2 Программирование на ал- горитмических языках

Типы данных.Процедуры и функции.

3 Технологии программи- рования

Принципы объектно-ориентированного программирования.

4 Современные средства и методы создания ПО

Разработка структуры программы и мо- дульное программирование.

Постреквизиты

Знания, полученные при изучении дисциплины «Системное программное обеспечение», используются при освоении следующих дисциплин:

1 Проектирование программного обеспечения 2 Операционные системы

3 Интернет-технологии

Тематический план дисциплины Наименование раздела, (темы)

Трудоемкость по видам занятий, ч.

лек- ции

практи- ческие

лабора- торные

СРС

П СРС

1 Определение и структура систем- 1 1

(5)

ного программного обеспечения

2 Этапы подготовки программы 1 1

3 Операционные системы 1 2

4 Трансляторы

4.1 Основные понятия компиляции.

Общая схема компилятора 1 1

4.2 Лексический анализатор 1

4.3 Алгоритм работы сканера 2 3 1

4.4 Формальная грамматика 1 1

4.5 Запись грамматики языка про- граммирования с помощью формы Бекуса – Наура

2 3 1

4.6 Синтаксический анализатор 1 1

4.7 Нисходящий метод грамматиче-

ского разбора 2 3 3

4.8 Восходящий метод грамматиче-

ского разбора 2 3 3

4.9 Генерация кода. Машинно-

зависимая оптимизация кодов 2 1

4.10 Промежуточные формы пред- ставления программы. Обратная польская запись

2 3 1

4.11 Промежуточные формы пред-

ставления программы. Четверки 2 3 1

4.12 Интерпретаторы. Компиляторы

на Р- код 1

5 Макропроцессоры

1

6 Загрузчики и редакторы связей 1

7 Язык Ассемблера 1 2 3 2

8 Особенности архитектуры микро- процессора.

8.1 Архитектура микропроцессора.

Режимы работы микропроцессора 1

(6)

8.2 Регистры микропроцессора. Ад-

ресация 1 1 2

8.3 Система прерываний микропро-

цессора 1 1

8.4 Работа системы прерываний в

различных режимах 1 1

9 Использование функций API со-

временной открытой ОС 3 2

10 Язык программирования C++

10.1 Изучение интегрированной сре-

ды Visual C++ 6.0 1 1

10.2 Основные конструкции языка С++. Линейные и разветвляющиеся программы. Циклы

2 3 2

10.3 Ввод-вывод в языке С++ 3

10.4 Строки и файлы 4 1 3

10.5 Структуры, массивы структур.

Объединения 4 2 3

10.6 Указателями и операции с адре-

сами 3 1

10.7 Организация функций в языке

С++ 3

10.8 Управление памятью в С++. Ди-

намические переменные и массивы 3

10.9 Cсылки. Препроцессорная обра-

ботка программ 1

10.10 Перегрузка и шаблоны функ-

ций 4 3

10.11 Класс: тип данных, определен-

ный программистом 3 3

ИТОГО: 15 15 15 45 45

Перечень практических (семинарских) занятий 1 Построение сканера

2 Запись грамматики языка программирования с помощью формы Бекуса – Наура

3 Нисходящий метод грамматического разбора

(7)

4 Восходящий метод грамматического разбора

5 Промежуточные формы представления программы. Обратная польская запись

6 Промежуточные формы представления программы. Четверки 7 Язык Ассемблера

8 Регистры микропроцессора. Адресация.

Перечень лабораторных занятий

1 Изучение интегрированной среды Visual C++ 6.0.

2 Основные конструкции языка С++. Линейные и разветвляющиеся про- граммы. Циклы.

3 Строки и файлы 4 Структуры

5 Перегрузка и шаблоны функций Тематика курсового проекта (работ)

Разработка транслятора с входного языка программирования высокого уровня, порождающего объектный код для ЭВМ.

Тематический план самостоятельной работы студента с преподавателем

Наименование темы СРСП

Цель заня- тия

Форма проведения

занятия

Содержание за- дания

Реко- мендуе-

мая ли- тература Тема 4.3 Алгоритм

работы сканера

Углубле- ние знаний по данной теме

Выполне- ние упраж-

нений

Создайте про- грамму, реали- зующую работу

сканера

[1,17,18]

Тема 4.5 Запись грамматики языка программирования с помощью формы Бе- куса – Наура

Углубле- ние знаний

по данной теме

нений

Опишите грам- матику языка программирова-

ния с помощью формы Бекуса –

Наура

[1,17,18]

Тема 4.7 Нисходя- щий метод грамма-

тического разбора Углубле- ние знаний

нений

Спроектируйте синтаксический

анализатор, ос- нованный на нисходящем ме- тоде грамматиче-

ского разбора

[1,17,18]

Тема 4.8 Восходя- щий метод грамма- тического разбора

по данной

нений

Спроектируйте синтаксический

анализатор, ос-

[1,17,18]

(8)

теме нованный на восходящем ме- тоде грамматиче-

ского разбора Тема 4.10 Промежу-

точные формы пред- ставления програм- мы. Обратная поль- ская запись

нений

Создайте про- грамму перевода

арифметических выражений в форму обратной польской записи

[2,15]

Тема 4.11 Промежу- точные формы пред- ставления програм- мы. Четверки

нений

Создайте про- грамму перевода

арифметических выражений в форму четверок

[2,15]

Тема 7 Язык Ассем- блера

нений

Упражнения №

1,3,5,7,9,14,15 [7 ] Тема 9 Использова-

ние функций API современной откры- той ОС

нений

Упражнения [36

Стр.17,22,42,70]

[36]

Тема 10.3 Ввод- вывод в языке С++

нений

стр.317,322,327]

[32]

Тема 10.4 Строки и файлы

нений

Упражнения [32 стр.328,330,332,3 35351,474]

[32]

Тема 10.5 Структу- ры, массивы струк-

тур. Объединения Углубле- ние знаний

нений

Упражнения [32 стр.488,492,507,5

12]

[32]

Тема 10.6 Указате- лями и операции с адресами

нений

стр.512,515,517,5 21]

[32]

Тема 10.7 Организа- Углубле- Выполне- Упражнения [32]

(9)

ция функций в языке С++

ние знаний по данной

теме

ние упраж- нений

[32 стр. 476, 480]

Тема 10.8 Управле- ние памятью в С++.

Динамические пере- менные и массивы

нений

Упражнения

[32 стр.530,535] [32]

Тема 10.11 Класс:

тип данных, опреде- ленный программи- стом

нений

стр.372,378,384]

[32]

Темы контрольных заданий для СРС

1. Классификация программ системного программного обеспечения по функциональному назначению и характеру исполнения.

2. Системы программирования 3. Этапы создания программ 4. Классификация трансляторов 5. Кросс-системы

6. Основные принципы построения операционных систем.

7. Классификация ОС

8. Системы пакетной обработки, системы разделения времени и системы реального времени

9. Алгоритм планирования и диспетчеризации задач.

10. Фазы процесса трансляции

11. Однопроходные и многопроходные трансляторы

12. Алгоритм «сдвиг-свертка» для распознавания предложения исходного текста

13. Алгоритм рекурсивного спуска для распознавания предложения ис- ходного текста

14. Уровни проектирования промежуточных кодов

15. Минимизирующие и дополнительные критерии оптимизации.

16. Формы задания параметров макроязыка

17. Структуры данных, предназначенные для обработки каждого макро- вызова

18. Настраивающие загрузчики

19. Непосредственно связывающие загрузчики 20. Формат объектного модуля

21. Характеристики реального и защищенного режимов работы микро- процессора

Критерии оценки знаний студентов

(10)

Экзаменационная оценка по дисциплине определяется как сумма макси- мальных показателей успеваемости по рубежным контролям (60%) и итоговой аттестации (экзамен) (40%) и составляет значение 100% в соответствии с таб- лицей.

Оценка по буквенной си-

стеме

Цифровые эквиваленты

буквенной оценки

Процентное содержание усвоенных зна-

ний

Оценка по традиционной

системе А

А-

4,0 3,67

95-100

90-94 Отлично

В+

В В-

3,33 3,0 2,67

85-89 80-84 75-79

Хорошо

С+

С С- D+

D

2,33 2,0 1,67 1,33 1,0

70-74 65-69 60-64 55-59 50-54

Удовлетвори- тельно F

Z

0 0

30-49 0-29

Неудовлетвори- тельно

Оценка «А» (отлично) выставляется в том случае, если студент в течение семестра показал отличные знания по всем программным вопросам дисципли- ны, а также по темам самостоятельной работы, регулярно сдавал рубежные за- дания, проявлял самостоятельность в изучении теоретических и прикладных вопросов по основной программе изучаемой дисциплины, а также по внепро- граммным вопросам.

Оценка «А-» (отлично) предполагает отличное знание основных законов и процессов, понятий, способность к обобщению теоретических вопросов дисци- плины, регулярную сдачу рубежных заданий по аудиторной и самостоятельной работе.

Оценка «В+» (хорошо) выставляется в том случае, если студент показал хорошие и отличные знания по вопросам дисциплины, регулярно сдавал се- местровые задания в основном на «отлично» и некоторые на «хорошо».

Оценка «В» (хорошо) выставляется в том случае, если студент показал хо- рошие знания по вопросам, раскрывающим основное содержание конкретной темы дисциплины, а также темы самостоятельной работы, регулярно сдавал се- местровые задания на «хорошо» и «отлично».

Оценка «В-»(хорошо) выставляется студенту в том случае, если он хорошо ориентируется в теоретических и прикладных вопросах дисциплины как по аудиторным, так и по темам СРС, но нерегулярно сдавал в семестре рубежные задания и имел случаи пересдачи семестровых заданий по дисциплине.

Оценка «С+» (удовлетворительно) выставляется студенту в том случае, ес- ли он владеет вопросами понятийного характера по всем видам аудиторных за-

(11)

нятий и СРС, может раскрыть содержание отдельных модулей дисциплины, сдает на «хорошо» и «удовлетворительно» семестровые задания.

Оценка «С» (удовлетворительно) выставляется студенту в том случае, если он владеет вопросами понятийного характера по всем видам аудиторных заня- тий и СРС, может раскрыть содержание отдельных модулей дисциплины, сдает на «удовлетворительно» семестровые задания.

Оценка «С-» (удовлетворительно) выставляется студенту в том случае, ес- ли студент в течение семестра регулярно сдавал семестровые задания, но по вопросам аудиторных занятий и СРС владеет только общими понятиями и мо- жет объяснить только отдельные закономерности и их понимание в рамках конкретной темы.

Оценка «D+» (удовлетворительно) выставляется студенту в том случае, ес- ли он нерегулярно сдавал семестровые задания, по вопросам аудиторных заня- тий и СРС владеет только общими понятиями и может объяснить только от- дельные закономерности и их понимание в рамках конкретной темы.

Оценка «D» (удовлетворительно) выставляется студенту в том случае, если он нерегулярно сдавал семестровые задания, по вопросам аудиторных занятий и СРС владеет минимальным объемом знаний, а также допускал пропуски заня- тий.

Оценка «F» (неудовлетворительно) выставляется тогда, когда студент практически не владеет минимальным теоретическим и практическим материа- лом аудиторных занятий и СРС по дисциплине, нерегулярно посещает занятия и не сдает вовремя семестровые задания.

Оценка «Z» (неудовлетворительно) выставляется тогда, когда студент не владеет минимальным теоретическим и практическим материалом аудиторных занятий и СРС по дисциплине, пропустил более половины занятий и не пред- ставил вовремя семестровые задания.

Рубежный контроль проводится на 7, 14-й неделях обучения и складывает- ся исходя из следующих видов контроля:

Видкон- троля %-оесодер- жание Академический период обучения, неделя

Итого, %

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Посеща-

емость 1 * * * * * * * * * * * * * * * 15 Защита

лаб.работ 2,5 * * * * * 15

Теорет.

модуль 15 * * 30

Курсовой

проект 40 40

(12)

Всего по аттеста- ции

30 30 60

Итого 100

Политика и процедуры

При изучении дисциплины «Системное программирование» прошу соблю- дать следующие правила:

1 Не опаздывать на занятия.

2 Не пропускать занятия без уважительной причины, в случае болезни про- шу представить справку, в других случаях – объяснительную записку.

3 В обязанности студента входит посещение всех видов занятий.

4 Согласно календарному графику учебного процесса сдавать все виды кон- троля.

5 Пропущенные практические и лабораторные занятия отрабатывать в ука- занное преподавателем время.

6 Быть терпимыми, открытыми, откровенными и доброжелательными к со- курсникам и преподавателям.

Учебно-методическая обеспеченность дисциплины

Ф.И.О автора Наименование учебно- методической литературы

Издательство, год издания

Количество эк- земпляров В биб-

лио теке

на ка- ка- федре Основная литература

Гордеев А.В., Молчанов А.Ю.

Системное программное обеспечение.

СПб:Питер

,2001.- 736с. 5 1

Бек Л.. Введение в системное программирование

М.: Мир, 1994 -

448 с., 4 1

Дж.Донован. Системное программиро- вание.

М:Мир,1994

5 --

Ю.Л.Кетков, В.С.Максимов ,А.М.Рябов.

Введение в системное программирование на языке Ассемблера.

М.:Наука, 1989

3 --

Д.Кнут. Искусство программиро- вания для ЭВМ. Т.1-

Основные алгоритмы. Т.2.

Сортировка и поиск.

М.:Мир,1987

7 1

Ю.Ю. Громов, С.И. Титарен- ко.

Программирование на языке Си.

Тамбов,1995 г

3 2

(13)

Юров В.И. ASSEMBLER. СПб.:Питер,20

03. – 400 с. 8 3

Н.Олифер. Сетевые операционные системы.

М.,Мир, 1997

10 5

Кулаков В. Программирование на аппаратном уровне. Спе- циальный справочник .-

СПб :Питер,

2001.-496с.. 5 1 Жуков А. В. Ассемблер СПб. : БХВ-

Петербург, 2002.

3 2

Пол И. Объектно-

ориентированное про- граммирование с исполь- зованием С++. пер. англ.

КИЕВ : Нипф

"Диасофт

ЛТД", 1995. 4 1 Чан Т. Системное программиро-

вание на C++ для UNіX:

пер. с англ.

КИЕВ : BHV,

1999. 4 --

Королев Л.Н., Краснощеков П.С.

Системное программиро- вание и вопросы оптими- зации

М. : Мгу, 1987

3 --

Дополнительная литература А.Грис. Конструирование компи-

ляторов для цифровых вычислительных машин.

М.: Мир, 1988 -

544 с. 9 1

Льюис Ф. и др.

Теоретические основы проектирования компи- ляторов.

М.: Мир, 1989 –

656 6 1

Ф.Хопгуд. Методы компиляции. М.:Мир,1990 4 1 Одинцов И. О.

Александрес- ку А.

Профессиональное про- граммирование. Систем- ный подход

СПб. : БХВ- Петербург, 2002.

5 --

Янг М. Дж. Visual C++ 6: полное ру- ководство

Киев : BHV,

1999. 6 2

Гилберт С. Программирование на Visual C++ 6

Киев : Диа-

софт, 1999. 7 -- Холзнер С. VISUAL C++ 6: учеб. по-

собие. пер. с англ.

СПБ. : Питер,

2000. 10 2

Керниган Б., Ритчи Д.

Язык программирования Си.

М.: Финансы и статистика.

1992

12 --

Джехани Н. Программирование на языке Си.

М.: Радио и

связь, 1988. 6 --

(14)

Касаткин А.И. Профессиональное про- граммирование на языке Си.

Минск: Выс- шая шко- ла.1993.

5 --

Касаткин А.И., Вальва- чев А.Н.

Профессиональное про- граммирование на языке Си. От Turbo к Borland C++.

Минск: Выс- шая шко-

ла.1995. 7 --

Страуструп Б. Язык программирования С++.

2-е изд.: В 2 т.

Киев: Диа-

Софт, 1993. 15 -- Элллис М.,

Страуструп Б.

Справочное руководство по языку программирова- ния С++ с комментария- ми.

М.: Мир, 1992.

10 --

Ирэ,Пол. Объектно-

ориентированное про- граммирование с исполь- зованием С++.

Киев: Диа- Софт, 1995.

8 --

Подбельский В.В.

Язык Си++. М.: Финансы и статистика, 1995

6 1

Вайнер Р., Пинсон Л.С..

Си++ изнутри Киев: Диа-

Софт,1993 10 -- Румянцев П.

В.

Работа с файлами в Win32 API

М. : Горячая линия - Теле- ком, 2000.

8 --

Саданова Б.М. Системное программное обеспечение Электронный учебник Сертификат № 90

Караганда:

КарГТУ, 2004.

– 150с.

10 1

График выполнения и сдачи заданий по дисциплине

Вид кон- троля

Цель и содержа- ние задания

Рекоменду- емая литера-

тура

Продолжитель- ность выполне-

ния

Форма кон- троля

Срок сдачи

1 2 2 4 5 6

Посе- щае- мость

Усвоение мате- риала по темам лекций, практи-

ческих, лабора- торных занятий

[1..22], кон- спекты лек-

ций

15 недель Теку-

щий

На каж-

дом заня- тии Сдача

лабора-

Усвоение мате- риала по темам

[1,2,4,5,6,7,1

4, 15 недель Теку-

щий

На 3,6,9,1

(15)

торных работ

№№ 1- 5

лабораторных работ

15,16,22] 2,15

неде- лях

Теоре- тиче-

ский модуль

Проверка знаний по темам разде-

лов №№ 1-4

Весь пере- чень основ-

ной и до- полнитель- ной литера-

туры

0,5 контактных часа

Рубеж- ный

На 7 неделе

Теоре- тиче-

ский модуль

Проверка знаний по темам разде-

лов №№ 5-8

туры

0,5 контактных часа

Рубеж- ный

На 14 неделе

Курсо- вой проект

Проверка усвое- ния материала

дисциплины

туры

15 недель Итоговы

й

В пе- риод сессии

Вопросы для самоконтроля

1. Основные компоненты системного программного обеспечения?

2. Прикладное программное обеспечение представляет собой:

3. Какое из следующих понятий не относится к программному обеспече- нию?

4. Каковы основные части операционной системы?

5. Какие программы относят к управляющим программам операционной системы?

6. Какие программы можно отнести к обрабатывающим программам опе- рационной системы?

7. Что относится к функциям планировщика заданий?

8. Что представляют собой системы программирования?

9.К какому поколению относятся машинные языки?

10. К какому поколению относится язык ассемблера?

11.К какому поколению относятся алгоритмические языки высокого уров- ня?

12.Доступ к значениям структуры осуществляется следующим способом:

13.Для создания новых типов данных используют:

14.Для выделения динамической памяти используют :

15.Имеется описание: union znaki {int digit. double fl.char letter.}

union znaki fit.

(16)

Сколько байт памяти будет выделено под переменную fit:

16.Перечисляемый тип данных определяется ключевым словом:

17.Беззнаковый тип данных определяется ключевым словом:

18.Оператор форматного ввода данных:

19.Какой из символов преобразования задает восьмеричное число:

20.Какая из управляющих символьных констант переводит курсор на но- вую строку:

21.Какая из функций осуществляет чтение по одному символу с клавиату- ры:

22.Что означает следующая запись- b=&a : 23.Результатом операции a=5%2 является:

24.Открытие файла осуществляется командой:

25.Тип функции, не возвращающей значение, описывается ключевым словом:

26.Какая команда вызывает замену в последующем тексте названного"идентификатора" на текст "подстановка":

27.Оператор CONTINUE предназначен для:

28.Оператор GOTO предназначен для:

29.Описание двумерного массива имеет вид:

30.Операционная система (ОС) – это 31.Функции ОС:

32.Под ресурсом вычислительной системы понимают

33.Основными ресурсами вычислительной системы являются:

34.Управление ресурсами в вычислительной системе включает следующие задачи:

35.Планирование ресурса - это: