Italiano

L’insegnamento si propone come obiettivo formativo quello di fornire all’allievo le seguenti capacità:Capacità di progettare e realizzare semplici programmi che interagiscono con il sistema operativo tramite le system call dello standard Posix.Capacità di progettare e realizzare programmi multithread e di utilizzare i principali meccanismi che garantiscono la mutua esclusione e la corretta sincronizzazione tra processi cooperanti.Capacità di analizzare le caratteristiche qualitative delle componenti di un sistema operativo e i loro effetti sulle prestazioni del sistema di elaborazione.

A.S. Tanenbaum, Modern Operating Systems (3 ed), Prentice-Hall Oaks e Wong, Java threads, O'reilly

Il modulo si propone di illustrare i principi e i concetti fondamentali su cui si basano i sistemi operativi. In particolare vengono studiate e analizzate, anche con riferimenti ai sistemi operativi reali più commercialmente diffusi, le componenti che si occupano della gestione efficiente dei processi, della memoria centrale e dei dispositivi di memorizzazione di massa. L’insegnamento si propone, inoltre, di fornire la formazione e le competenze necessarie per la programmazione multiprocesso e multithread nonché per la programmazione di sistema, affrontando le principali problematiche teoriche legate alla gestione della concorrenza.

Il corso presuppone che l’allievo abbia padronanza dei concetti relativi all’architettura hardware dei calcolatori, alla programmazione assembler e alla programmazione di alto livello sia di tipo procedurale che orientata agli oggetti.Propedeuticità: RETI LOGICHE E PROGRAMMAZIONE AD OGGETTI

Lezioni frontali, esercitazioni assistite

Esame scritto e orale con eventuale discussione di elaborati progettuali individuali o di gruppo

Materiale didattico aggiuntivo sarà disponibile sul sito del corso a cura del docente

Introduzione ai sistemi operativi: definizioni, storia e struttura.System call: meccanismi di attivazione, classificazione, standard Posix,, uso in programmi C.Il modello a processi: creazione, terminazione e stati di un processo.Il modello a thread: uso dei thread, implementazione dei thread nello spazio utente, nel kernel, ibrida. Problema dello scheduling in sistemi batch ed interattivi.. Schedulazione dei processi/thread in Unix, Linux, WindowsProgrammazione concorrente: meccanismi di comunicazione tra processi (IPC), sezioni critiche, mutua esclusione, semafori, monitor. Problemi classici di comunicazione e sincronizzazione tra processi: produttori-consumatori, lettori-scrittori, 5 filosofi a cena. Programmazione dei thread in java: classe thread, metodi della classe thread, metodi synchronized. Monitor e semafori in java. Gestione della memoria: memoria virtuale, paginazione, tabella delle pagine, problematiche legate alla traduzione indirizzo logico- indirizzo fisico. Analisi dei principali algoritmi di sostituzione delle pagine. Modello del working set e algoritmi di sostituzione associati (Wsclock) Gestione memoria: segmentazione, segmentazione con paginazione. File system: concetto di file e directory e system call associate Implementazione File system: implementazione dei file (allocazione contigua, a lista concatenata, con i-node, con FAT); implementazione delle directory ; gestione dello spazio libero e consistenza di un file system

Italian

The goal of the course is to provide students with the following skills:• Ability to design and implement simple programs that interact with the operating system through the system calls included in the Posix standard.• Ability to design and implement multithreaded programs ensuring correct synchronization between cooperating processes.• Ability to analyze the main features of an operating system and their effects on the performance of the processing system.

A.S. Tanenbaum, Modern Operating Systems (3 ed), Prentice-Hall Oaks e Wong, Java threads, O'reilly

The module aims to illustrate the basic principles, concepts and methodologies on which the design and the implementation of the modern operating systems are based. In particular, the main techniques dealing with efficient management of computing processes, central memory, and mass storage devices are illustrated and analyzed, with references to more commercially widespread operating systems. The course provides also the training and skills required for multi-process and multithread programming as well as system-call programming, addressing the main theoretical issues related to the concurrency.

The course attendance assumes a good knowledge of the concepts of computer hardware architecture, assembler programming, and high-level programming, both procedural and object-oriented.Propaedeutic: RETI LOGICHE E PROGRAMMAZIONE AD OGGETTI

Lectures, assisted exercises

Written and oral examination with possible discussion of individual or group project works

Additional learning material are made available by the teacher on the web site of the course

Introduction to operating systems: definitions, history and structure.System call: Posix standards, use in programs C.Processes and Threads: creation, termination, and status of a process. The thread model: thread usage, thread implementation in user space, kernel, hybrid.Scheduling: the scheduling problem in batch and interactive systems. Scheduling processes / threads in Unix, Linux, WindowsConcurrent programming: process communication mechanisms (IPCs), critical sections, mutual exclusion, semaphores, monitors. Classic communication and process synchronization paradigms: consumers-producers, readers-writers, 5 philosophers at dinner.Thread programming in java: thread class, thread class methods, synchronized methods. Monitors and semaphores in java.Memory management: virtual memory, pagination, page table, logical address translation issues, segmentation.Replacement algorithms. Work set model File system: file and directory concepts and related system callsFile system implementation: file allocation (contiguous, concatenated, i-node, FAT); Directory implementation: Free space management and consistency issues of a file systemFile system implementation in Unix, DOS and Windows 98, Windows NT