Corso di Sistemi Operativi per Informatica

AA. 2013-14


Testo consigliato: Silbershatz Sistemi Operativi (concetti ed esempi). Ottava Edizione. Pearson.

Risultati appello 2 Febbraio:

Gli orali si svolgeranno, previa conferma via email, lunedi' 9 ore 10.00.

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Dispense online di Eugenio Omodeo (Sincronizzazione)


TEORIA

Lezione 1, 131001:


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

Lezione 2, 131002:


Evoluzione sistemi operativi: sistemi multiprogrammati, time-sharing, paralleli, reti di calcolatori, real-time, embedded.

Lezione 3, 131008:


Gestione processi, memoria centrale, files. Gestione i/o, protezione, interprete comandi. Storia Unix.

Lezione 4, 131009 (3 ore):


Sistemi monolitici, a livelli, modulari. Macchine virtuali. Gestione processi, process control block. Stato dei processi.

Lezione 5, 131015:


Creazione processi, fork e struttura ad albero. Terminazione. Thread. Modelli multithread (molti a uno, uno a uno).

Lezione 6, 131016 (3 ore):


Burst di cpu e curva di frequenza. Criteri di scheduling (indici: utilizzo cpu, throughput, turnaround, waiting, response time). Algoritmi di scheduling: FIFO/FCFS (esempi), SJF (esempi, media esponenziale, prova sketch ottimalita')

Lezione 7, 131022:


Algoritmi di scheduling: priorita', starvation e aging, Round robin, Coda a piu' livelli, con retroazione e scheduling real time.

Lezione 8, 131023:


Es scheduling Linux O(1). Comunicazione tra processi, memoria condivisa. Esempio produttore consumatore (con n-1 celle). Meccanismi IPC (introduzione). Comunicazione: messaggi e mailbox. Modello diretto, indiretto. Send e receive bloccanti e non bloccanti. Buffer mailbox illimitato, limitato e 0 capacita'.

Lezione 9, 131029:


Sincronizzazione: produttore e consumatore con race condition. Definizione di sezione critica: mutua esclusione, progresso, attesa limitata. Realizzazione sezione critica: disabilitazione interruzioni. Alternanza stretta. Variabili di lock. Algoritmo di Peterson per 2 processi.

Lezione 10, 131030:


Algoritmo del panettiere (Baker). Analisi del codice con proprieta' mutua esclusione, attesa limitata e progresso. Test and set lock (esempio assembly). Mutua esclusione con TSL. Esempio di sleep e wakeup. Problema della sveglia.

Lezione 11, 131031:


Semafori, definizione ed utilizzo per implementare mutex e produttore-consumatore. Esempio deadlock con 2 risorse. Monitor, produttore e consumatore con monitor. Problema dei 5 filosofi. Soluzione con semafori e deadlock. Soluzione senza deadlock ma con starvation (filosofo timido), senza stallo ne' starvation (filosofo mancino).

Lezione 12, 131105:


5 filosofi: filosofo con stato. Problema lettori e scrittori con precedenza a lettori. Barbiere sonnolento. Il Deadlock: 4 condizioni necessarie (mutua esclusione, hold+wait, no preemption, attesa circolare).

Lezione 13, 131106:


Il Deadlock: grafo allocazione risorse Holt. Gestione deadlock: prevenzione, rilevazione. Esempio di visualizzazione deadlock con grafici temporali. Stato sicuro. Analisi dei cicli nel grafo di Holt con archi di prenotazione. Algoritmo del banchiere ed eliminazione deadlock.

Lezione 14, 131112:


Gestione Memoria: indirizzi, Collegamento indirizzi e compilatori. Spazio di indirizzamento, caricamento e rilocazione degli indirizzi. 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 15, 131113:


Esempio con partizionamento variabile. Paginazione. Conversione indirizzo logico in fisico. Conversione indirizzo logico in fisico. Esempio di paginazione.

Lezione 16, 131119:


Implementazione tabella pagine: registri dedicati, puntatori in memoria centrale, memorie associative. Costo medio accesso a memoria con tlb. Protezione e condivisione. Segmentazione. Implementazione con registri base+limite. Protezione e condivisione.

Lezione 17, 131120:


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

Lezione 18, 131126:


Copia durante la scrittura. Multiprogrammazione e sovraallocazione: algoritmi di sostituzione pagine e allocazione frames. Dirty bit. Stringa di riferimento. Algoritmo di sostituzione fifo. Anomalia di Belady. Esempio con algoritmo fifo. Sostituzione ottimale e lru (contatori e stack).

Lezione 19, 131127:


Approssimazione LRU con 1 o piu' bit di riferimento. Sostituzione con algoritmo seconda possibilita' (o chance, orologio). Sostituzione LFU e MFU. Allocazione frames: omogenea, proporzionale. Thrashing.

Lezione 20, 131203:


Principio localita'. Evitare thrashing con working set o frequenza page fault. Esempio di gestore memoria virtuale in WIN XP. Gestione periferiche di I/O. Controller, porte, I/O mappato in memoria. Handshaking. Interrupt vs polling. DMA. Interfacce I/O e syscall.

Lezione 21, 131204:


Servizi kernel: scheduling, buffering, caching, spooling, errori. Accenni RAID (ridondanza e data striping). Struttura delle memorie di massa. Tempo di accesso e banda. Spare sectors e tracks.

Lezione 22, 131210:


Schedulazione disco (testina): fcfs, sstf, scan, c-scan, look, c-look. Configurazione disco, blocco di avvio, partizioni, swap. File System: caratterizzazione. Struttura directory: singolo livello.

Lezione 23, 131211:


Struttura directory: 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. 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.

LABORATORIO

Lezione 1, 131010


Introduzione: presentazione.txt

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

Lucidi: Shell lezione 1

Lezione 2, 131017

Lucidi: Shell lezione 2

Lezione 3, 131024

Lucidi: Shell lezione 3

Lezione 4, 131107

Lucidi: Shell lezione 4

Lezione 5, 131114

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, 131121

Lucidi: Pipe e IPC lezione 6

Esempio di pipe: pipe.c

Esempio di memoria condivisa: shmem.c

Esempio di semaforo: sem.c

Lezione 7, 131128

Lucidi: Threads Lezione 7

Esempio di creazione pthreads: exCreazioneThread.c

Esempio di mutex e threads: mutex.c

Esempio di semaforo e threads: semthread.c

Requisiti per poter sostenere l'esame di Laboratorio.