Obiettivi formativi

Attività formative

Programma del corso

• Introduzione: Ruolo del sistema operativo e sua evoluzione. Elementi architetturali. Struttura e funzioni di un sistema operativo.
• Gestione dei Processi: Processi. Stati dei processi. Cambiamento di contesto. Creazione e terminazione di processi. Thread. Thread a livello utente e a livello kernel. Cooperazione e comunicazione fra processi: memoria condivisa, messaggi. Comunicazione diretta ed indiretta.
• Scheduling: Modello a ciclo di burst di CPU-I/O. Scheduling a lungo, medio, breve termine. Scheduling con prelazione e cooperativo. Criteri di scheduling. Algoritmi di scheduling: FCFS, SJF, a priorità RR, a code multiple e con feedback. Valutazione degli algoritmi: con modelli deterministici, probabilistici o simulazione
• Sincronizzazione fra Processi: Coerenza di dati condivisi, operazioni atomiche. Sezioni critiche. Approccio software alla mutua esclusione: algoritmi di Peterson e Dekker, algoritmo del panettiere. Supporto hardware per la mutua esclusione: test and set, swap. Costrutti per sincronizzazione: semafori, semafori binari, mutex, monitor. Deadlock, starvation. Alcuni problemi tipici di sincronizzazione: produttore/consumatore, lettori/scrittore, problema dei dining philosophers .
• Deadlock: Condizioni per l'innesco di un deadlock. Rappresentazione dello stato di un sistema con grafi di allocazione. Tecniche di deadlock prevention. Deadlock avoidance. Algoritmo del banchiere. Deadlock detection e recovery.
• Gestione della Memoria: Memoria primaria. Indirizzamento logico e fisico. Rilocazione, address binding. Swapping. Allocazione contigua della memoria. Frammentazione interna ed esterna. Paginazione. Supporti hardware alla paginazione: registri specializzati e TLB. Tabella delle pagine. Paginazione a piu` livelli. Segmentazione. Tabella dei segmenti. Segmentazione con paginazione.
• Memoria Virtuale: Paginazione su richiesta. Gestione di page-fault. Algoritmi di sostituzione delle pagine: FIFO, ottimale, LRU, approssimazioni LRU. Buffering di pagine. Allocazione di frames in memoria fisica, allocazione locale o globale. Thrashing. Località dei riferimenti. Working set model. Controllo della frequenza di page-fault. Blocco di pagine in memoria.
• Memoria secondaria Struttura logica e fisica dei dischi. Tempo di latenza. Scheduling del disco: algoritmi FCFS, SSTF, SCAN, C-SCAN, LOOK, C-LOOK. Gestione della memoria di paginazione.
• Sistema di I/O: Sistemi di Input/Output Hardware per I/O. Tecniche di I/O: programmato, con interrupt, con DMA. Device driver ed interfaccia verso le applicazioni. Servizi di kernel per I/O: scheduling, buffering, caching, spooling.
• File System: Concetto di file, attributi ed operazioni relative. Tipi di file. Accesso sequenziale e diretto. Concetto di directory. Struttura di directory. Protezioni nell'accesso a file. Attributi e modalità di accesso. Semantica della consistenza. Realizzazione Struttura di un file-system. Montaggio di file-systems. Metodi di allocazione dello spazio su disco: contigua, concatenata, indicizzata. Gestione dello spazio libero su disco: tramite vettore di bit, tramite liste. Realizzazione delle directory: liste lineari, tabelle hash.
• Casi di studio: Il sistema UNIX e Windows NT:: struttura del kernel, strutture dati, implementazione delle funzionalità principali.