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高级系统编程

COMPSCI4089

Advanced systems programming

学习目标

课程内容:

本课程涵盖了系统编程的高级主题,以系统编程(H)中的内容为基础,探索了更安全、更有效的系统编程新技术。课程将重点关注在非托管环境中的编程,在这种环境中,数据布局很重要,性能也很关键。这可能包括操作系统内核、设备驱动程序、底层网络代码或其他软件-机器接口变得至关重要的领域。

课程目标:

考虑到类型系统和运行时支持,本课程旨在探索现代编程语言和操作系统的特点,以减轻系统编程的挑战。课程将回顾有关系统编程和操作系统接口的研究文献,讨论已部署系统的局限性,并考虑系统编程如何发展以应对支持现代计算系统的挑战。课程将特别强调系统的正确性和安全编程,以确保由此产生的系统在敌对环境中可以安全使用。

学习成果:

通过本课程的学习,学生将能够:

1、讨论 C 语言作为系统编程语言的优缺点,并与 Rust 等现代系统编程语言进行对比;讨论类型系统、静态分析和验证工具在系统编程中的作用,并了解如何使用类型系统为系统属性建模以避免错误;

2、讨论安全底层编程的挑战,用现代系统编程语言编写安全代码,以执行系统编程任务,如解析敌对网络输入;意识到用 C 语言编写的程序中存在的安全问题;

3、讨论将自动内存管理与操作系统/运行时集成的利弊,了解流行的垃圾回收算法和内存管理替代技术的操作,并知道何时适合将这些技术和受管理的运行时应用于实时系统和/或操作系统;

4、了解异构多核系统对操作系统的影响,比较和评估并发系统的不同编程模型、其实现及其对操作系统的影响;

5、构建和/或分析简单的编程,以展示对内存管理和/或并发编程新技术的理解,从而了解权衡和实施决策。

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