Sistemi Operativi
Questa è la pagina di riferimento per il corso di Sistemi Operativi per Informatica (primo livello) per l'a.a. 2011-2012. Di seguito troverete varie informazioni sui contenuti del corso (programma ufficiale, libri di testo,...) e sul relativo esame finale. Sono ancora disponibili le pagine dei corsi tenuti negli a.a. passati: 2009-2010, 2010-2011.
semestre: II
aula: mercoledì in aula 4 / venerdì in aula 3
orario: 10:00 - 13:00
giorni: mercoledì, venerdì
inizio del corso: venerdì 16 Marzo
CFU: 9
propedeuticità: Architettura degli Elaboratori
Comunicazioni
Su questo sito potrete trovare gli avvisi relativi all'insegnamento (lezioni, ricevimento, esami,...); per il resto è possibile fare riferimento al forum ufficiale associato al corso. La bacheca avvisi può essere sottoscritta attraverso l'uso del feed RSS per tenersi sempre aggiornati in automatico. Per qualunque altra questione (non coperta dalle FAQ) è possibile contattarmi per email o sul forum.
Bacheca avvisi
08-05-2012Per urgenti motivi personali sono costretto ad annullare la lezione ed il ricevimento di domani (mercoledì 9 maggio). In mancanza di ulteriori comunicazioni la lezione di venerdì è confermata. Mi scuso per il breve preavviso (fate passaparola con i colleghi).02-05-2012La prima prova in itinere si terrà mercoledì 30 Maggio a partire dalle ore 10: è strettamente necessario prenotarsi utilizzando l'apposito modulo sul sito del corso entro e non oltre domenica 27 Maggio; gli studenti erasmus/socrates hanno la possibilità di inserire tra le note della prenotazione la richiesta di un test scritto in lingua inglese.
Il programma coperto dalla prima prova in itinere contiene tutta la teoria fino alla gestione della memoria e la parte di laboratorio che riguarda la shell unix e i suoi comandi.
Vi confermo inoltre che venerdì 25 Maggio si terrà il seminario "Windows Internals Tour: Processi, Threads e Gestione della Memoria" che tutti gli studenti del corso sono tenuti a seguire. Il seminario si terrà in aula 3 a partire dalle ore 10:00.
Abstract:
Il seminario presenta l’architettura e la gestione dei processi e threads
nei sistemi operativi Microsoft Windows: Vita di un processo e di un thread,
algoritmi di scheduling, etc.
Sarà inoltre offerta una panoramica sulle tecnologie alla base della
gestione della memoria: Shared Memory, Mapped File, Working Sets,
Copy-on-Write, DEP, ect.Relatore: Andrea Dell'Amico ( Academic Club - Microsoft Student Partner)
11-04-2012Venerdì 13 Aprile non ci sarà la lezione di Sistemi Operativi a causa di miei impegni istituzionali fuori-sede. Le lezioni riprenderanno regolarmente mercoledì 18 Aprile.
06-04-2012Sono disponibili i risultati del compito del 04/04/2012. Ogni studente può accedere alla propria valutazione utilizzando l'apposito modulo web. Chi non è stato ammesso all'orale è invitato a visionare il proprio compito durante gli orari di ricevimento.
Gli orali si terranno mercoledì 11 Aprile alle ore 15:00 nel mio ufficio.
02-04-2012Si avvisano gli studenti del corso che questa settimana si terrà solo la lezione di mercoledì 4 Aprile. La lezione di venerdì 6 viene sospesa. Le lezioni riprenderanno regolarmente mercoledì 11 Aprile.
Calendario e ricevimento 
Nel seguente calendario trovate indicate le lezioni del corso e gli orari di ricevimento per gli studenti. Eventuali spostamenti delle lezioni verranno comunque segnalati attraverso la bacheca avvisi e sul forum. Gli orari di ricevimento invece potrebbero subire cambiamenti senza espliciti preavvisi in bacheca: è pertanto consigliato di controllare sul calendario. E' possibile sottoscrivere lo stesso attraverso l'impiego dell'apposito feed iCalendar.
Obiettivi
Il corso propone una completa introduzione alle problematiche relative alla progettazione dei moderni sistemi operativi. La parte teorica è integrata con riferimenti concreti ai sistemi operativi contemporanei ed è prevista una parte di laboratorio in cui sono curati gli aspetti implementativi attinenti il corso.
Il corso prevede anche una breve introduzione al linguaggio C.
Programma (provvisorio)
Teoria:
- Introduzione al concetto di sistema operativo
- Richiami sull'architettura degli elaboratori
- Struttura di un sistema operativo
- I processi: definizione, multiprogrammazione, stati e transizioni
- I thread: definizione, modelli utilizzabili; programmazione multicore
- Sezioni critiche e mutua esclusione: variabili di lock, alternanza stretta, soluzione di Peterson, istruzioni TSL/XCHG, semafori, mutex lock
- Messaggi tra processi
- Problema dei 5 filosofi e dei lettori-scrittori
- Scheduling: scheduler e dispatcher
- Algoritmi di scheduling: progettazione, FCFS, SJF, SRTN, RR, a priorità, con code multiple, SPN, garantito, a lotteria, fair-share
- Scheduling dei thread e su sistemi multi-processore
- Scheduling su Windows XP e Linux (O(1) e CFS)
- Gestione della memoria per la multi-programmazione: swapping, rilocazione, gestione dello spazio libero
- Memoria virtuale: paginazione, tabella delle pagine, uso di memoria associativa, varianti multi-livello, tabella delle pagine invertita
- Algoritmi di sostituzione delle pagine: progettazione, ottimale, NRU, FIFO, seconda chance, clock, LRU, NFU, aging
- Altri aspetti legati alla sostituzione delle pagine: working set, algoritmi locali e globali, controllo del carico, dimensione delle pagine, spazi di indirizzamento separati, condivisione delle pagine, librerie condivise, mappatura di file
- Segmentazione pura e paginata
- File-system: astrazione, file, directory
- Progettazione di un file-system: allocazione dei file (contigua, concatenata, tabellare e indicizzata), directory, hard/soft-link, journaling, VFS, gestione blocchi liberi (con bitmap e con lista concatenata)
- Altri aspetti tecnici sui file-system: quote, controlli di consistenza, cache del disco, block read-ahead, deframmentazione
- Accenni sui file-system contemporanei
- Scheduling del disco e relativi algoritmi: FCFS, SSTF, SCAN, C-SCAN, LOOk, C-LOOK, varianti relative alla latenza rotazionale e al tempo di accesso
- Sistemi RAID: principi di base, RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5
- Deadlock: definizione, condizioni necessarie, modellazione tramite il grafo delle risorse
- Strategie di gestione degli stalli: rilevare, evitare (algoritmo del banchiere), prevenire
Laboratorio:
- La shell UNIX
- I file-system, hard/soft-link e altre peculiarità
- Primi comandi per la gestione dei file e delle directory
- Flussi di I/O e redizione
- Invocazione tramite pipeline
- Esempi di comandi per l'elaborazione dei flussi di dati
- Archiviazione dei file
- Esecuzione condizionata dei comandi
- Accenno alle variabili d'ambiente
- Command substitution
- Introduzione al linguaggio C
- L'uso delle chiamate di sistema
- Gestione dell'I/O su file e chiamate di servizio relative al file-system
- Gestione dei processi: creazione, coordinamento, esecuzione di comandi esterni
- Chiamate per la comunicazione tra processi tramite messaggi
- Chiamate per la gestione della memoria condivisa tra i processi
- Chiamate per la gestione dei semafori
- Segnali sui sistemi UNIX
Il programma delinea in modo generico i contenuti trattati durante il corso: per ulteriori dettagli è possibile consultare le diapositive usate durante le lezioni. Tutto ciò che è stato esposto a lezione sarà oggetto di valutazione durante l'esame (compreso gli argomenti relativi al laboratorio).
Libri di testo
autore: Andrew S. Tanenbaum [testo principale]
titolo: I moderni sistemi operativi (terza edizione)
casa editrice: Prentice Hall/Pearson
anno di pubblicazione: 2009
ISBN: 9788871925400- autori: Abraham Silberschatz, Peter Baer Galvin, Greg Gagne [testo di approfondimento]
titolo: Sistemi operativi - Concetti ed esempi (ottava edizione)
casa editrice: Addison Wesley/Pearson
anno di pubblicazione: 2009
ISBN: 9788871925691
Materiale didattico
Di seguito trovate il materiale didattico utilizzato nell'a.a. passato (link barrati): durante l'anno questo potrebbe subire delle modifiche/aggiornamenti comunque marginali. Il materiale aggiornato che verrà man mano pubblicato sarà riconoscibile dai link non barrati.
Proiezioni utilizzate a lezione:
- Teoria:
- Introduzione: versione video, versione stampa
- Processi, thread, IPC, scheduling: versione video, versione stampa
- Gestione della memoria:versione video, versione stampa
- File-system, dischi: versione video, versione stampa
- Deadlock: versione video, versione stampa
- Laboratorio:
- Shell e comandi UNIX: versione video, versione stampa
- Programmazione in ambienti UNIX (file system, processi, IPC, segnali): versione video, versione stampa
Dispense ed esempi:
- C per programmatori Java (Dott. Toscano)
- Esempi introduttivi del linguaggio C visti a lezione
- Esempi di programmazione UNIX visti a lezione
Materiale di approfondimento (non obbligatorio):
- Lo scheduler Completely Fair Scheduler (CFS) di Linux: articolo
- Il kernel di Mac OS X: documentazione ufficiale
- I filesystem di Linux: sintesi delle novità in ext4, articolo su ext4, struttura di un fs BTRFS
- Simulatori ed animazioni: scheduling CPU (1), scheduling CPU (2), stati di un processo, algoritmo di scheduling FCFS, algoritmo di scheduling SJF, algoritmo di scheduling RR (1), algoritmo di scheduling RR (2), mutua esclusione con semafori (1), mutua esclusione con semafori (2), produttore/consumatore con semafori, produttore/consumatore con messaggi, paginazione, segmentazione, segmentazione paginata, paginazione con TLB, paginazione a due livelli, gestione di un page-fault, algoritmo della seconda chance per la sostituzione delle pagine, scheduling del disco FCFS, scheduling del disco SSTF, scheduling del disco SCAN, Livelli RAID
- Manuale completo sul linguaggio C: Tricky C
- Guida introduttiva al linguaggio C: Appunti di Informatica Libera - Introduzione al linguaggio C
- Guida completa ed avanzata per la programmazione script: Advanced Bash-Scripting Guide
- Guida completa ed avanzata per la programmazione in Linux: GaPiL
- Testo di riferimento per architettura Microsoft Windows: Windows Internals
Esame
L'esame finale prevede una prova scritta (scelta multipla e/o aperte), seguita da un colloquio orale obbligatorio. Il colloquio orale dovrà tenersi nello stesso appello in cui si è sostenuta la prova scritta: la data degli orali (in genere 2 giorni dopo, ma a volte il giorno stesso dello scritto) verrà comunicata durante la prova scritta; la regola prevede che non si possono concedere spostamenti ad personam, pertanto se si è impossibilitati ad essere presenti il giorno fissato per gli orali si avrà la possibilità, previa richiesta esplicita al docente e per un numero molto limitato di persone, di poter sostenere gli orali subito dopo lo scritto (nella stessa giornata).
Per poter sostenere gli esami in un dato appello è necessario prenotarsi sul portale CEA (indicare nelle note eventuali esoneri di cui ci vuole avvalere). Il sistema accetta prenotazioni anche in mancanza dei requisiti necessari (sbarramenti e propedeuticità): in sede d'orale verrà richiesta la copia stampata del verbalone ed, inoltre, subito dopo aver sostenuto con successo le prove previste, la materia verrà verbalizzata elettronicamente; se dovesse risultare la mancanza dei suddetti requisiti si procederà all'annullamento dell'esame e di tutte le prove già sostenute (come stabilito dal Consiglio SDAI). 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.
Domande frequenti (FAQ - Frequently Asked Questions)
- Posso sostenere l'esame con il vecchio programma (precedente all'a.a. 2009-10) del Prof. Pappalardo?
Da Settembre 2010 non è più possibile sostenere esami per il corso di Sistemi Operativi con il Prof. Pappalardo e tutti devono attenersi ai nuovi programmi e alle nuove modalità di esame.- Sono previste delle prove in itinere? Posso sostenerla anche senza avere i requisiti necessari a fare l'esame?
E' prevista una prova in itinere scritta a metà del corso sugli argomenti relativi ad una prima metà del programma ufficiale; se tale prova avrà un esito sufficiente si sarà esonerati dal coprire i relativi argomenti durante l'esame finale. In ogni caso la validità del risultato ottenuto nella prova in itinere avrà una durata limitata (entro la sessione autunnale, ovvero Ottobre dello stesso anno).
La parte restante del programma sarà coperta in corrispondenza di un appello ufficiale (con scritto e orale): se la preparazione sulla seconda parte venisse ritenuta insufficiente si perderà il diritto all'esonero e dal successivo appello si dovrà sostenere un esame regolare sull'intero programma.
E' possibile sostenere la prova in itinere anche senza avere ancora soddisfatto i requisiti per l'esame finale (propedeuticità e sbarramento), questi però dovranno essere improrogabilmente soddisfatti in corrispondenza dell'appello ufficiale scelto dallo studente. Non è assolutamente possibile "conservare" il voto finale di un esame per future registrazioni.- Devo acquistare entrambi i libri di testo? Ho una vecchia edizione del testo: va bene?
Il libro di riferimento del corso è il testo di Tanenbaum; il secondo testo è utilizzato solo per approfondimenti e per alcuni argomenti del programma. In ogni caso entrambi i libri di testo sono disponibili in biblioteca per eventuali consultazioni. Gli argomenti trattati a lezione fanno esplicito riferimento alle edizioni indicate per i due testi: l'eventuale uso di vecchie edizioni deve tenere conto di possibili discrepanze o mancanze nei contenuti.- Nel mio piano di studi ho la materia 'Laboratorio di Amministrazione di Sistemi' (3 CFU), con chi devo sostenere il relativo esame?
Per sostenere questo esame dovete parlare con il Prof. Pappalardo o il Prof. Riccobene.- Che materiale posso usare durante l'esame e cosa devo portare con me?
Durante la prova scritta dell'esame non è assolutamente possibile utilizzare alcuna documentazione (appunti, dispense, libri, ...). E' consigliabile portare con se una calcolatrice, ma non è possibile utilizzare telefonini o smartphone di alcun genere (anche se solo per utilizzare l'applicazione calcolatrice). E' indispensabile portare con se un documento di riconoscimento e, se possibile, il libretto universitario. Prima dell'orale sarà richiesta l'esibizione di una copia stampata del verbalone.- Come faccio a sapere che voto ho preso nel mio compito scritto e se sono ammesso agli orali?
Prima di consegnare il vostro compito dovete prendere nota con cura del codice che si trova in basso a sinistra sul foglio. Dovrebbe avere un aspetto simile a '20100520-05-1415-2'. Una volta che sarà notificata sulla bacheca ufficiale del corso la pubblicazione dei risultati, usando tale codice ed il vostro numero di matricola potrete utilizzare un apposito modulo web per verificare l'esito del vostro compito in modo del tutto privato. Insieme al voto verrà chiaramente indicato se si è stati ammessi al colloquio orale o meno. In caso di problemi sarà comunque possibile chiedere direttamente al docente.- Sono previsti appelli straordinari? Posso accedervi? (aggiornata!)
In genere sono previsti due appelli straordinari durante l'anno accademico. Le date esatte sono riportate sul calendario del corso (indicativamente a Dicembre e ad Aprile). L'accesso a tali appelli presenta però delle limitazioni così come previsto dal Manifesto degli Studi: «Possono accedere ad almeno un appello straordinario per ciascuna delle discipline già frequentate, nei termini definiti dal regolamento del corso di laurea, gli iscritti in qualità di “fuori corso”. Tale possibilità è estesa anche agli iscritti in qualità di “ripetenti”, solo nel caso essi non abbiano obblighi di frequenza. L’accesso agli appelli straordinari è previsto anche agli studenti lavoratori, il cui “status” deve essere preliminarmente riconosciuto da apposita delibera del Consiglio del Corso di Laurea, dietro istanza degli interessati da presentare al Presidente.» Gli studenti che rientrano in tali condizioni sono pertanto invitati a presentarsi agli esami muniti di apposita documentazione che attesti il proprio status attuale. Non è possibile "conservare il voto" per verbalizzazioni future.
aggiornamento: una recente circolare ha specificato chiaramente che "per accedere all'appello straordinario dell'anno accademico X, bisogna essere fuori-corso o ripetente per l'a.a. X e non basta esserlo per l'a.a. X+1". All'esame è necessario portare la copia completa del verbalone in cui risulta lo storico dei propri status per tutti gli a.a. passati (e non solo per quello corrente). Il portale CEA attualmente non prevede tali controlli in fase di prenotazione. Per eventuali dubbi è possibile chiedere chiarimenti alla Dott.ssa Leone o al docente stesso.- E' possibile avere una copia del compito scritto?
- Sono previste delle prove in itinere? Posso sostenerla anche senza avere i requisiti necessari a fare l'esame?
