Corso di Sistemi Operativi per Informatica

AA. 2008-09

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Dispense online di Eugenio Omodeo (Sincronizzazione)


TEORIA

Lezione 1, 090311:


Introduzione ai sistemi operativi. Richiami di architetture e compiti del sistema operativo. Modo utente e supervisore. Interruzioni. Evoluzione sistemi operativi: sistemi batch.

Lezione 2, 090317:


Sistemi multiprogrammati, time-sharing, paralleli, reti di calcolatori, sistemi real-time, embedded.

Lezione 3, 090318:


Gestione processi, memoria centrale, files. Gestione i/o, protezione, interprete comandi Storia Unix. Sistemi monolitici, a livelli, modulari. Macchine virtuali.

Lezione 4, 090324:


Gestione processi, process control block. Stato dei processi. Creazione processi, fork e struttura ad albero. Terminazione.

Lezione 5, 090325:


Thread. Modelli multithread (molti a uno, uno a uno, molti a molti). Burst di cpu e curva di frequenza. Dispatcher. Criteri di scheduling (indici: utilizzo cpu, throughput, turnaround, waiting, response time). Algoritmi di scheduling: FCFS.

Lezione 6, 090331:


Algoritmi di scheduling: SJF (esempi, media esponenziale, prova sketch ottimalita'). Scheduling a priorita', starvation e aging. Round robin.

Lezione 7, 090401:


Coda a piu' livelli, con retroazione e scheduling real time. Es scheduling linux O(1). Comunicazione tra processi, memoria condivisa. Esempio produttore consumatore.

Lezione 8, 090407:


Comunicazione: messaggi e mailbox. Modello diretto, indiretto. Sincronizzazione: produttore e consumatore con race condition. Definizione di sezione critica: mutua esclusione, progresso, attesa limitata. Realizzazione sezione critica: disabilitazione interruzioni.

Lezione 9, 090408:


Alternanza stretta. Algoritmo di Peterson per 2 processi. Algoritmo del panettiere (Baker). Test and set lock. Problema dell'inversione di priorita'.

Lezione 10, 090415:


Esempio di sleep e wakeup.Problema della sveglia. Semafori, definizione ed utilizzo per implementare mutex e produttore-consumatore. Monitor, produttore e consumatore con monitor. Problema dei 5 filosofi. Soluzione con semafori e deadlock. Soluzione senza deadlock ma con starvation. Soluzione senza stallo ne' starvation. Barbiere sonnolento.

Lezione 11, 090421:


Problema lettori e scrittori con precedenza a lettori. Il Deadlock: 4 condizioni necessarie (mutua esclusione, hold+wait, no preemption, attesa circolare). Il Deadlock: grafo allocazione risorse Holt. Gestione deadlock: prevenzione, rilevazione. Stato sicuro. Algoritmo del banchiere. Analisi cicli in grafo di attesa.

Lezione 12, 090422:


Gestione Memoria: indirizzi. Collegamento indirizzi e compilatori. Spazio di indirizzamento, caricamento e collegamento dinamico. Swap. Schemi di gestione della memoria: Partizione singola (base e limite), partizione multipla (fissa e dinamica). Gestione memoria: gestione buchi, ricerca first best and worst fit. Frammentazione interna e esterna. Compattazione.

Lezione 13, 090428:


Paginazione. Conversione indirizzo logico in fisico. Implementazione tabella pagine: registri dedicati, puntatori in memoria centrale, memorie associative. Costo medio accesso a memoria con tlb. Protezione e condivisione. Paginazione a 2 livelli. Segmentazione. Implementazione con registri base+limite. Protezione e condivisione.

Lezione 14, 090429:


Segmentazione paginata, esempio x86. Memoria virtuale, paginazione su richiesta. Page fault, swap in e swap out. Problema del riavvio dell'istruzione. Copia durante la scrittura.

Lezione 15, 090505:


Multiprogrammazione e sovraallocazione: algoritmi di sostituzione pagine e allocazione frames. Dirty bit. Stringa di riferimento. Algoritmo di sostituzione fifo. Anomalia di Belady. Sostituzione ottimale e lru (contatori, stack, 1 o piu' bit di riferimento). Sostituzione con algoritmo seconda possibilita' (o chance, orologio). Sostituzione LFU e MFU. Allocazione frames: omogenea, proporzionale.

Lezione 16, 090506:


Thrashing. Principio localita'. Evitare thrashing con working set o frequenza page fault. Gestione periferiche di I/O. Controller, porte, I/O mappato in memoria. Handshaking. Interrupt vs polling. DMA.

Lezione 17, 090512:


Interfacce I/O e syscall. Servizi kernel: scheduling, buffering, caching, spooling, errori. Struttura delle memorie di massa. Tempo di accesso e banda. Schedulazione disco (testina): fcfs, sstf, scan, c-scan, look, c-look.

Lezione 18, 090513:


Configurazione disco, blocco di avvio, blocchi difettosi, swap. Raid, tempo medio al guasto. Ridondanza e data striping. Livelli 0,1,5,0+1,1+0. File System: caratterizzazione.

Lezione 19, 090519:


Struttura directory: singolo livello, 2 livelli, ad albero, a grafo aciclico, grafo generale. Montaggio file system. File system remoti. Semantica coerenza per file condivisi. Protezione: acl e stile unix.

Lezione 20, 090520:


Implementazione file system: livelli. Organizzazione su disco e in memoria. La creazione e apertura di un file. Virtual file system. Realizzazione directory. Metodi di allocazione. Contigua, collegata (linked): cluster e FAT.

Lezione 21, 090526:


Allocazione indicizzata, multilivello e schema combinato (unix file system). Gestione spazio libero: bitmap, lista collegata, raggruppamento, conteggio. Esercizi di ripasso.

Lezione 22, 090527:


Esercitazione.

LABORATORIO

Lezione 1, 090312


Introduzione: presentazione.txt

Come generare (in parte) la documentazione: latex.txt

Lucidi: Shell lezione 1

Lezione 2, 090319

Lucidi: Shell lezione 2

Lezione 3, 090326

Lucidi: Shell lezione 3

Lezione 4, 090402

Lucidi: Shell lezione 4

Lezione 5, 090416

Lucidi: System programming lezione 5

Esempio di fork e wait: esempiofork.c

File di configurazione per doxygen: Doxyfile

Esempio shell di R.Alfieri: mysh-0.1

Lezione 6, 090430

Lucidi: Pipe e IPC lezione 6

Esempio di pipe: pipe.c

Esempio di memoria condivisa: shmem.c

Esempio di semaforo: sem.c

Lezione 7, 090507

Lucidi: Threads Lezione 7

Esempio di creazione pthreads: exCreazioneThread.c

Esempio di mutex e threads: mutex.c

Esempio di semaforo e threads: semthread.c

Lezione 8, 090514

Esercitazione assistita

Lezione 9, 090521

Esercitazione assistita

Lezione 10, 090528

Esercitazione assistita

Requisiti per poter sostenere l'esame di Laboratorio.



Progetti bash programming e C system programming.