Obiettivi e programma

Obiettivi

• Fornire alcuni concetti fondamentali relativi alla teoria dei Sistemi Operativi
• Illustrare le caratteristiche di un sistema operativo reale (Linux) e gli strumenti a disposizione di utenti e programmatori per il suo utilizzo

• Mettere in grado di fare programmazione di sistema utilizzando le system call C/Linux
• Mettere in grado di utilizzare i comandi base della (bash) shell di GNU/Linux
• Programmazione concorrente multi-threaded in Java
  

Programma

Presentazione del corso

Introduzione

• Che cos’è un sistema operativo: ruolo, funzionalità e struttura
• Evoluzione dei sistemi operativi: batch, multiprogrammazione, time-sharing
• Richiami sul funzionamento di un elaboratore: interruzioni e loro gestione, I/O, modi di funzionamento single e dual, system call

Organizzazione di un Sistema Operativo

• Funzionalità
• Struttura: sistemi monolitici e modulari, sistemi stratificati, macchina virtuale
• Organizzazione e funzionalità del sistema operativo UNIX/Linux
• Organizzazione e funzionalità del sistema operativo MSWindowsXP

Processi e Thread

• Il concetto di processo pesante/leggero e sua rappresentazione nel sistema operativo
• Stati di un processo
• Gestione dei processi leggeri/pesanti da parte del SO
• Operazioni sui processi
• Classificazione dei processi
• La gestione dei processi in UNIX/Linux:
  • stati, rappresentazione, gestione (scheduling), operazioni e comandi relativi ai processi
    

Scheduling della CPU

• Concetti generali: code, preemption, dispatcher
• Criteri di scheduling
• Algoritmi di scheduling: FCFS, SJF, con priorità, round-robin, con code multiple, …
• Scheduling in UNIX, Linux e WinXP

Interazione tra processi mediante memoria condivisa

• il problema della sincronizzazione tra processi
• sezione critica e mutua esclusione
• i semafori
• strumenti hardware per la sincronizzazione: test-and-set

Interazione tra processi mediante scambio di messaggi:

• comunicazione diretta/indiretta,simmetrica/asimmetrica, buffering
• interazione tra processi Unix:
  • comunicazione mediante pipe e fifo, sincronizzazione tramite segnali
    

Gestione del File System

• file system e sua realizzazione
• il file system di UNIX:
  • organizzazione logica e fisica, comandi e system call per la gestione e l’accesso a file/direttori

Gestione della Memoria

• spazi degli indirizzi e binding
• allocazione della memoria
• contigua:
  • a partizione singola e partizioni multiple; frammentazione;
• non contigua:
  • paginazione, segmentazione
• memoria virtuale
• gestione della memoria in UNIX
  

Programmazione shell

• Introduzione alla Linux bash shell
• Comandi come filtri
• Piping e ridirezione
• Espansione metacaratteri
• Strutture di controllo
• Sviluppo di file comandi
  

Programmazione Concorrente 

• Il problema della mutua esclusione e possibili soluzioni.
• strumenti di sincronizzazione nel modello a memoria comune:  il semaforo
• costrutti linguistici per la sincronizzazione: il monitor
• sincronizzazione tra thread java

Gestione dell'I/O

• architettura del sottosistema di I/O
• device driver
• Gestione dei dispositivi a controllo di programma, tramite interruzioni, con DMA.
• gestione di dischi.
  

Protezione

• scopi e principi di protezione
• domini di protezione
• matrice di accesso
• liste di controllo degli accessi
• sistemi basati su capabilities
  
  

Percorso didattico

• Argomenti teorici
• Programmazione di sistema e applicativa: system call C/Linux, file comandi shell, Java thread
• Esercitazioni pratiche (attività in laboratorio)

Prerequisiti

Elementi di programmazione

• Algoritmi e linguaggi di programmazione
• Elementi di architettura dei calcolatori
• Linguaggio C
• Linguaggio Java