CS330 — مقدمة في أنظمة التشغيل¶
فصول المقرر ونظرة عامة على المحتوى¶
يقدّم هذا المقرر المفاهيم الأساسية التي تقوم عليها أنظمة التشغيل الحديثة. يتعلّم الطلاب كيف تدير أنظمة التشغيل العتاد (Hardware)، والعمليات، والذاكرة، والتخزين، والتزامن، وأنظمة الملفات. كما يتم ربط الجانب النظري بالتطبيق العملي من خلال أمثلة واقعية من أنظمة Unix و Windows.
الفصل 1 — مقدمة في أنظمة التشغيل¶
- تطور أنظمة التشغيل وأهدافها
- مكونات نظام التشغيل وبنيته
- أنواع أنظمة التشغيل
- الوظائف والمسؤوليات الأساسية لنظام التشغيل
الفصل 2 — خدمات نظام التشغيل¶
- استدعاءات النظام (System Calls) وواجهات البرمجة (APIs)
- نمطي المستخدم والنواة (User / Kernel Mode)
- تصميم وتنفيذ أنظمة التشغيل
- مفسرات الأوامر والبرامج النظامية
الفصل 3 — إدارة العمليات¶
- مفهوم العمليات وكيفية تنفيذها
- حالات العملية والانتقالات بينها
- كتلة التحكم بالعملية (PCB)
- تبديل السياق وإنشاء العمليات
الفصل 4 — الخيوط (Threads)¶
- الفرق بين العمليات والخيوط
- نماذج تعدد الخيوط
- فوائد وتحديات استخدام الخيوط
- مكتبات الخيوط وأمثلة تطبيقية
الفصل 5 — جدولة وحدة المعالجة المركزية (CPU Scheduling)¶
- معايير وأهداف الجدولة
- الجدولة الاستباقية وغير الاستباقية
- الخوارزميات: FCFS، SJF، الأولوية، Round Robin، الطوابير متعددة المستويات
- تقييم أداء خوارزميات الجدولة
الفصل 6 — التزامن (Synchronization)¶
- حالات السباق (Race Conditions) والمقاطع الحرجة
- تقنيات الإقصاء المتبادل
- الإشارات (Semaphores) والمراقبات (Monitors) ومشاكل التزامن الكلاسيكية
- حالات الجمود (Deadlocks) وطرق تجنبها
الفصل 8 — إدارة الذاكرة¶
- تخصيص الذاكرة المتجاورة
- التقسيم إلى صفحات (Paging) والتجزئة (Segmentation)
- مشاكل التجزئة
- استراتيجيات تخصيص الذاكرة
الفصل 9 — الذاكرة الافتراضية¶
- الصفحات عند الطلب (Demand Paging)
- خوارزميات استبدال الصفحات
- ظاهرة الـ Thrashing ونماذج مجموعة العمل
- أداء الذاكرة الافتراضية
الفصل 10 — بنية التخزين الثانوي¶
- بنية الأقراص وجدولة الوصول إليها
- مستويات RAID
- إدارة أجهزة التخزين
الفصل 11 — واجهة نظام الملفات¶
- مفاهيم الملفات وخصائصها
- هياكل الأدلة (Directories)
- طرق الوصول إلى الملفات
- آليات حماية الملفات
الفصل 12 — تنفيذ نظام الملفات¶
- بنية نظام الملفات
- طرق التخصيص (متجاور، مرتبط، مفهرس)
- إدارة المساحة الحرة
- تنفيذ الأدلة
مشروع المقرر — تطبيقات عملية على Unix/Linux¶
- تدريب عملي على أوامر Unix
- التنقل في النظام، إدارة الملفات، والصلاحيات
- أنشطة جماعية لحل مشاكل متعلقة بأنظمة التشغيل