requisiti: basi di programmazione, conoscenza dell'architettura di un calcolatore
propedeuticità: Architettura degli Elaboratori, Programmazione 1
Frequenza delle lezioni non obbligatoria ma fortemente consigliata.
Il corso è una introduzione ai principi ed al progetto di sistemi operativi, essenziali per coordinare le attività e le risorse di un sistema di calcolo. Sono affrontati i principali temi dalle architetture software alla gestione dei processi e delle risorse del sistema. Con riferimento ai sistemi UNIX, nella parte di laboratorio si affronta l'uso della shell e la programmazione in linguaggio C degli aspetti cruciali legati ai processi, alla memoria e all'inter-process communication (IPC).
autori: Andrew S. Tanenbaum, Herbert Bos
titolo: I moderni sistemi operativi (quarta edizione)
casa editrice: Pearson
anno di pubblicazione: 2016
ISBN: 9788891901019
autori: Abraham Silberschatz, Peter Baer Galvin, Greg Gagne
titolo: Sistemi operativi – Concetti ed esempi (nona edizione)
casa editrice: Pearson
anno di pubblicazione: 2014
ISBN: 9788865183717
Disponibile sulla pagina del corso o su Studium.
* | Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | Teoria: | ||
2 | * | Introduzione al concetto di sistema operativo | |
3 | Richiami sull'architettura degli elaboratori | ||
4 | * | Struttura di un sistema operativo | |
5 | * | I processi: definizione, multiprogrammazione, stati e transizioni | |
6 | * | I thread: definizione, modelli utilizzabili; programmazione multicore | |
7 | * | Sezioni critiche e mutua esclusione: variabili di lock, alternanza stretta, soluzione di Peterson, istruzioni TSL/XCHG, semafori, mutex lock in spazio utente, futex, monitor, messaggi tra processi | |
8 | * | Problema dei 5 filosofi e dei lettori-scrittori (soluzioni basate su semafori e monitor) | |
9 | * | Scheduling: scheduler e dispatcher | |
10 | * | Algoritmi di scheduling: progettazione, FCFS, SJF, SRTN, RR, a priorità, con code multiple, SPN, garantito, a lotteria, fair-share | |
11 | * | Scheduling dei thread e su sistemi multi-processore | |
12 | Scheduling su Windows 8 e Linux (task, O(1) e CFS) | ||
13 | * | Gestione della memoria per la multi-programmazione: swapping, rilocazione, gestione dello spazio libero | |
14 | * | Memoria virtuale: paginazione, tabella delle pagine, uso di memoria associativa, varianti multi-livello, tabella delle pagine invertita, conseguenze sulla cache | |
15 | * | Algoritmi di sostituzione delle pagine: progettazione, ottimale, NRU, FIFO, seconda chance, clock, LRU, NFU, aging; anomalia di Belady | |
16 | * | Altri aspetti legati alla gestione della memoria: allocazione dei frame, working set, controllo del carico, dimensione delle pagine, condivisione delle pagine, copy-on-write, zero-fill-on-demand, librerie condivise, mappatura di file, allocazione della memoria del kernel | |
17 | * | Segmentazione | |
18 | Gestione della memoria su Linux | ||
19 | * | File-system: astrazione, file, directory | |
20 | * | Progettazione di un file-system: allocazione dei file (contigua, concatenata, tabellare e indicizzata), directory, hard/soft-link, gestione blocchi liberi (con bitmap e con lista concatenata) | |
21 | * | Altri aspetti tecnici sui file-system: quote, controlli di consistenza, Log-structured FS (LFS), journaling, cache del disco, deframmentazione | |
22 | Accenni sui file-system storici e contemporanei: FAT-[12,16,32,64], NTFS, ext-[2,3,4], BTRFS | ||
23 | * | Scheduling del disco e relativi algoritmi: FCFS, SSTF, SCAN, C-SCAN, LOOK, C-LOOK | |
24 | * | Sistemi RAID: principi di base, RAID-[0,1,2,3,4,5] | |
25 | Memorie flash, dischi a stato solido (SSD) e implicazioni sui file system | ||
26 | Laboratorio: | ||
27 | Tutorial sull'uso della shell UNIX | ||
28 | * | L'uso delle chiamate di sistema | |
29 | * | Gestione dell'I/O su file e chiamate di servizio relative al file-system e alla mappatura dei file in memoria | |
30 | * | Gestione dei processi: creazione, coordinamento, esecuzione di comandi esterni | |
31 | * | Chiamate per la comunicazione tra processi tramite pipe e FIFO | |
32 | * | Chiamate per la comunicazione tra processi tramite messaggi | |
33 | * | Chiamate per la gestione della memoria condivisa tra i processi | |
34 | * | Chiamate per la gestione dei semafori | |
35 | Segnali sui sistemi UNIX |
L'esame prevede:
Non sono previste prove in itinere ma le singole prove (scritto, laboratorio, orale) che compongono l'esame finale si possono dilazionare su più appelli.
Le prove previste (scritto di teoria e prova di laboratorio) devono essere superate secondo la sequenza indicata: è necessario ottenere una sufficienza sulla prova scritta di teoria per poter accedere alla prova pratica di laboratorio; per poter sostenere l'orale è necessario aver collezionato una sufficienza in entrambe le prove precedenti. Il voto finale sarà dato dalla media pesata delle prime due prove (65% teoria, 35% laboratorio) e da un aggiustamento relativo alla prova orale (indicativamente di +/- 4 punti a discrezione del docente). La valutazione delle prime due prove è espressa in trentesimi e si intende generalmente superata se si ottengono almeno 18/30.
Il superamento di una specifica prova non ha una scadenza e pertanto l'esame si può sviluppare su vari appelli. Fa eccezione la prova scritta di teoria che in casi limite, su giudizio insindacabile del docente, può essere considerata scaduta/non-valida in seguito ad un colloquio orale "particolarmente insufficiente" e non allineato alla valutazione dello scritto. Lo studente, non soddisfatto del voto di una prova, può decidere di ripeterla negli appelli successivi rinunciando contestualmente e a priori alla vecchia valutazione.
Per poter sostenere una qualunque prova in un dato appello è necessario prenotarsi sul portale CEA indicando tra le note le prove a cui si vuole partecipare ed eventuali prove già superate e non scadute (esempi: "da sostenere: scritto teoria, prova di laboratorio e orale", "già sostenuti: scritto teoria con 27/30 il 10/07/2015; da sostenere: prova di laboratorio", ...). Il portale CEA accetta prenotazioni anche in mancanza dei requisiti necessari (eventuali sbarramenti e propedeuticità): se in fase di verbalizzazione dovessero emergere dei requisiti non soddisfatti si procederà all'annullamento dell'esame e di tutte le prove già sostenute. Non è assolutamente possibile "conservare" il voto finale di un esame per future registrazioni. Gli studenti sono pertanto invitati a presentarsi agli appelli solo dopo aver verificato il proprio status presso il portale CEA.
Nella data dell'appello riportata sul calendario esami si terrà la prova di teoria; la prova di laboratorio si terrà qualche giorno dopo (da 1 a 5 giorni, in base al numero di elaborati da correggere) e la data esatta, unitamente a quella dei colloqui orali, sarà comunicata successivamente con apposito avviso.
Sulla pagina del corso sono disponibili: