תכנון ותכנות מערכות הפעלה

1. תכנון ותכנות מערכות הפעלה מפגש מורים 29.10.2008

2. מהי מערכת הפעלה ? • מערכת ההפעלה היא תוכנה שמתווכת (ממשק) בין החומרה ותוכניות היישום ומנהלת את משאבי החומרה. • מ"ה מספקת שירותים שונים שמתפקידם להקל על המתכנת ועל המשתמש במערכת ומאפשרת להריץ מספר יישומים בו זמנית בצורה יעילה והוגנת. • מ"ה מורכבת מאוסף של פונקציות ופרוצדורות שאליהן יכול לפנות המתכנת באמצעות קריאה למ"ה.

3. שרותים מרכזיים המופעלים ע"י מ"ה • מ"ה מבצעת שרותי פנייה אל מאגרי הזכרון וניהולם הפיזי והלוגי. • הפעלה וניהול תוכניות משתמש ( הקצאת שטח זכרון, ניהול תקינות) • ניהול סדר פעולות של תוכנות ויישומים. • מ"ה משתמשת גם בשרותי ה- BIOS לניהול שרותי חומרה בסיסיים כגון: מקלדת, מסך, תקליטון ממשקי חומרה חיצוניים, שרותי בקרה של פעולה תקינה כדוגמת בקרת הדפסה. • טיפול וניהול במערך השגיאות (קריאה, כתיבה, FAT, וכדומה)

4. מטרת העל לרכוש ידע במערכות הפעלה וליישם ידע זה בכתיבת יישומים המשתמשים בשירותי מערכת ההפעלה.

5. יעדי תוכניתהלימודים • להכיר את עקרונות מערכת ההפעלה, תפקידיה ואופן פעולתה. • ליישם עקרונות אילו בסביבת העבודה • להכיר את הארכיטקטורה של מחשב אישי (חומרה) • להבין כיצד מתקשרת מ"ה עם החומרה • ללמוד עקרונות פיתוח בשפת תכנות • לבנות יישומים המשלבים פעולות של מ"ה

6. פרופיל הבוגר תלמיד : • היודע את השירותים השונים שמספקת מ"ה • מבין כיצד מנהלת מ"ה את משאבי המחשב • בעל יכולת לפתח יישומים המפעילים התקני קלט/פלט • בעל יכולת לפתח יישומים המשתמשים במשאבי זיכרון בצורה מושכלת ומנהלים תהליכים ומטלות

7. תכנים בתוכנית הלימודים • ייצוג מידע במחשב • ביצוע הוראות ב- CPU (שפת סף) • פסיקות • ייצוג BCD • תכונות שפת סף • UTILITIES • ניהול זיכרון • תהליכים ו- THREAD • מערכת לניהול זכרון • מערכת קלט/פלט • הגנה ואמינות

8. הדגשים בתוכנית הלימודים • הכרת משאבי המחשב (חומרה) • ידע והבנה של חלוקת משאבי המחשב בין התהליכים השונים • ניהול ותיאום בין חומרה לתוכנה • ניצול יעיל של משאבי מחשב

9. חלוקת השעות • כיתה י"א – 180 שעות (6 ש"ש) • כיתה י"ב – 270 שעות (9 ש"ש)

10. במה יש להתמקד האם למידה עיונית או למידה התנסותית ? גם....וגם

11. מה לומדים במרכיב העיוני ? • מהי מערכת הפעלה • תפקידי מערכת ההפעלה • מאפייני מערכת ההפעלה ועקרונות פעולה • התפתחות של מערכות הפעלה • מבנה המחשב וייצוג מידע במחשב • עקרונות ודקדוק שפת סף • סביבות עבודה שונות • התאמת הקוד לממשקים שונים לפי מ"ה

12. מה לומדים במרכיב ההתנסותי ? • מבנה וכתיבה של שפת סף • ניהול מערכות קבצים FAT (NTFS, FMS) • תהליכים (Process Concept ,Task ManagerContext Switch, Threads) • תזמונים (FCFS, SJF,Round Robin ) • סינכרוניזציה

13. חלוקת השעות בין המרכיב העיוני להתנסותי– כיתה י"א

14. חלוקת השעות בין המרכיב העיוני להתנסותי– כיתה י"ב

15. דוגמאות של משימות המשלבות בין המרכיב העיוני להתנסותי • פניה לפורט והפעלת מצלמה (USB) • פניה למשדר בלוט'וס ושליחת הודעה • הפעלת מנגנונים שונים באמצעות פורט מקבילי • קריאת חיישנים ממושקים ל- USB/ COM/ PAR • תקשורת בין שני מחשבים באמצעות כבל טורי • ניהול סביבת מסך (SPLIT) או מסכים. • מערכת ניהול ותיעדוף מדפסות בהתאם למשימות.

16. פרויקט גמר / עבודת גמר • מטרת הפרויקט/ ע"ג ליישם את הידע שרכש התלמיד תוך בניית יישום בסביבת העבודה . • היקף הפרויקט/ עבודת גמר פרויקט גמר יכול להיות בהיקף של 1 יח"ל או 3 יח"ל או 5 יח"ל

17. מהו פרויקט במערכת ההפעלה ? • פיתוח ויישום של משתמש • פיתוח ויישום של מערכת ההפעלה

18. קריטריונים למורכבות הפרויקט • בפרויקט בהיקף של 1 יח"ל יש לכתוב יישום הכולל שימוש ב- API ובמערכת פסיקות • בפרויקט בהיקף של 3 יח"ל יש לכתוב יישום הכולל שימוש ב- API, פסיקות, מערכת קבצים ופנייה ל- PORT • בפרויקט בהיקף של 5 יח"ל יש לכתוב יישום הכולל שימוש ב- API, פסיקות, מערכת קבצים, שימוש ב- PORTS, ניהול זיכרון וניהול תהליכים.

19. דוגמאות של פרויקטים • אנו מחלקים את סוגי הפרויקטים לתחומים הבאים: • סימולציות • פענוח • משחקים בין שני מחשבים • רובוטים • לומדות • דחיסה והצפנה

20. סוגי הפרויקטים פרויקטים משולבי חומרה פרויקטים ללא חומרה

21. פרויקטים בתחום הסימולציות • סימולציה למעלית • סימולציית טיסה • סימולציית טנק • סימולאטור של רכב • סימולציה של ניהול קבצים • סימולציה של תהליכי ערבול בטון • סימולציה של תהליכי זרימת מידע ב- BUS

22. פרויקטים בתחום הפענוח והתרגום • בניית קומפיילר • המרה מפורמט לפורמט • זיהוי כתב יד • אניגמה • זיהוי צורה • זיהוי תמונה

23. פרויקטים בתחום הדחיסה וההצפנה • דחיסה של קבצים • הצפנה של קבצים • פענוח של קבצים

24. פרויקטים בתחום המשחקים משחקי לוח בין שני מחשבים באמצעות כבל: • שחמט • דמקה • דומינו • פקמן • הקסגון • מונופול • משחקי קלפים • אוטלו • Snake • סודוקו • תשבצים

25. פרויקטים בתחום הלומדות • לומדות ללימוד חיות – שמות וקולות • מעבד תמלילים • תוכנת סייר • מנהל מוסיקה • לומדות להוראת א-ב

26. דוגמאות פרויקטים בתחום הניהול היעודי • תוכנת סייר • מנהל מוסיקה • מנהל אלבום תמונות • מנהל מערכת מידע ארגוני • כתיבת APPLET • ניהול תפוסת חניון • רובוט תוכנתי • MMI

27. דוגמאות לפרויקטים משולבי חומרה • תפעול רובוט • תפעול מצלמה • תפעול מעלית • בקר השקיה • בקר תנועה / מערכת רמזורים • תחנה מטאורולוגית • חממה מבוקרת • ממשקים עם ה- USB

28. דוגמאות לפרויקטים משולבי חומרה -המשך • בקרת אקווריום • מערכת לזיהוי אינפרא-אדום • מערכת לזיהוי קול • ניהול חניון • ניהול מחסן חלפים על ידי רובוט • זיהוי עכבר על ידי תנועות יד • מחשב לרכב • בית חכם (הדלקה וכיבוי של אורות)

29. קריטריונים להערכת פרויקט / ע"ג

30. שאלות לדיון ?

31. תודה רבה