Questa pagina fornisce il materiale didattico e le informazioni relative all'insegnamento di Progettazione di Sistemi Operativi (9 CFU) per il Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Informatica, obbligatorio per il curriculum Data Engineering and Analytics, attivo dall'A.A. 2017-18.
Questo materiale didattico per una buona parte deriva da quello dell'insegnamento di Principi di Sistemi che fino all'A.A. 2016-17 era attivo al I anno della Laurea Magistrale.
Contents
News
Per la prima settimana di lezione, nelle due ore di Venerdì verrà svolta lezione invece che esercitazioni.
Per delibera del Consiglio dei Corsi di Studio di Ingegneria Informatica è stato stabilita una corrispondenza ore/CFU di 8 ore per CFU e non più 9 come in precedenza: quindi per questo insegnamento le ore minime di esercitazioni per 3 CFU del Prof. Bicocchi corrispondono a 24 ore, mentre le ore minime di lezione per 6 CFU corrispondono a 48 ore.
Informazioni sul docente
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari" (Università di Modena e Reggio Emilia)
Via P. Vivarelli 10, 41125 MODENA
Telefono 0592056135 - Fax 0592056129
Orario di ricevimento: Lunedì dalle 15 alle 17 (di norma, per eventuali modifiche consultare la pagina)
Orario delle Lezioni
Le lezioni di questo insegnamento sono collocate nel I semestre e per l'A.A. 2018-19 avranno inizio Lunedì 17 Settembre 2018.
L'orario delle lezioni è disponibile sul sito di Ingegneria e in particolare quelle di Progettazione di Sistemi Operativi si trova https://www.orariolezioni.unimore.it/Orario/Dipartimento_di_Ingegneria_Enzo_Ferrari/2018-2019/1089/Curricula/IngegneriaInformatica_LM_1_Dataengineeringandanalytics_20-262.html qui]. Qui di seguito si riporta per comodità l'orario:
Lunedì |
ore 11-13 (lezione) |
aula P2.1 (FA-2A) (Ingegneria) |
Mercoledì |
ore 11-13 (lezione) |
aula P2.4 (Fa-2d) (Ingegneria) |
Venerdì |
ore 9-11 (esercitazione) |
Lab. P2.5 (FA-2E) (Ingegneria) |
</tr> <tr><td with=30%>
Mercoledì
</td> <td>ore 11-13 (esercitazione)
</td> <td>Lab. P2.5 (FA-2E) (Ingegneria)
</td></tr> <tr><td>
Venerdì
</td> <td>ore 11-13 (lezione)
</td> <td>aula P2.4 (Fa-2d) (Ingegneria)
</td></tr>
</table> Per la prima settimana di lezione, nelle due ore di Mercoledì verrà svolta lezione invece che esercitazioni. --> NOTE ALL'ORARIO:
Per la prima settimana di lezione, nelle due ore di Venerdì verrà svolta lezione invece che esercitazioni.
Obiettivi dell'Insegnamento
L'obiettivo del corso è di far raggiungere allo studente una buona conoscenza e capacità di comprensione di ogni livello/gestore di cui si compone un Sistema Operativo allo scopo di poter capire le problematiche di progettazione di un Sistema Operativo sia riguardo ai meccanismi di funzionamento che alle relative politiche. L'applicazione di queste conoscenze riguarda gli aspetti di progettazione di un Sistema Operativo ispirato a UNIX. Questo corso rappresenta il completamento delle conoscenze rispetto al corso di Sistemi Operativi della Laurea triennale.
Programma dell'Insegnamento
Gli argomenti teorici che verranno affrontati saranno:
1) Generalità sui Sistemi Operativi Evoluzione storica: dai primi sistemi ai moderni sistemi operativi. Classificazione dei Sistemi Operativi: sistemi mono- e multi-utente, sistemi batch e interattivi, sistemi in time-sharing e real-time. Elementi di base di un Sistema Operativo: punto di vista esterno (utente o programmatore di sistema) e punto di vista interno.
2) Sistema Operativo come insieme di gestori delle risorse. In particolare:
a) Gestione della CPU Punto di vista esterno - tecniche di programmazione concorrente: modelli dei processi ad ambiente globale e ad ambiente locale; strumenti per la sincronizzazione di processi in ambiente globale (semafori, monitor, etc.) e locale (scambio di messaggi, RPC, etc.). Punto di vista interno - progettazione del nucleo: strutture dati e primitive; progettazione di algoritmi di scheduling; soluzioni al problema del blocco dei processi (deadlock).
b) Gestione della memoria Punto di vista esterno - programmi: assoluti, rilocabili staticamente, rilocabili dinamicamente. Punto di vista interno - progettazione dei metodi di allocazione: contigua (partizionamento statico e dinamico); swapping; segmentazione; non contigua (paginazione); gestione della memoria virtuale.
c) Gestione del File System Punto di vista esterno - organizzazione logica dei direttori e proprietà dei file; livello di programmazione. Punto di vista interno - progettazione dell'allocazione fisica in memoria secondaria: metodo contiguo; metodi non contigui (concatenamento e indicizzazione).
Quando necessario, questi argomenti saranno esemplificati rivedendone l'implementazione in UNIX/Linux.
Gli argomenti pratici che verranno affrontati in questo insegnamento saranno svolti utilizzando il linguaggio di programmazione C utilizzato per la progettazione del Sistema Operativo xv6 (a simple, Unix-like teaching operating system).
Registro delle lezioni
Dopo ogni lezione/esecitazione verrà compilato il registro con l'indicazione degli argomenti trattati.
Per l'A.A. corrente 2017-18 il registro si trova al link.
Modalità d'esame
L'esame si compone di una prova orale e da una tesina facoltativa che, nel caso, deve essere presentata e discussa con il Prof. Bicocchi prima della prova orale. Per maggiori dettagli, vedere il seguito di questa pagina.
Prova orale
Nel caso uno studente abbia deciso di presentare una tesina al Prof. Bicocchi, la prova orale può essere sostenuta solo dopo aver discusso tale tesina. Una volta sostenuta la prova orale, NON sarà possibile presentare alcuna tesina.
La prova orale spazia su tutto il programma che verrà svolto: si consideri che come case-studies verrà fatto riferimento sia al Sistema Operativo UNIX/Linux che al Sistema xv6.
In particolare, l'orale prevede -in una prima fase- la somministrazione di un test a domande chiuse e aperte preparato per ogni studente, che tende a coprire tutti gli argomenti del programma; quindi -nella seconda fase- di solito prendendo spunto dalle risposte del test, si passa ad approfondire alcuni argomenti per arrivare al voto dell'orale. Il voto della prova orale è espresso in trentesimi e può arrivare ad un massimo di 33/30 (a seconda della difficoltà delle domande proposte). Tale voto potrà essere incrementato di un valore da 0-3 punti nel caso di svolgimento e discussione della tesina facoltativa secondo quanto sotto illustrato.
Per l'iscrizione alla prova orale, di norma, viene inserito un appello su ESSE3, altrimenti inviare una email al docente per avere informazioni.
Tesina
La tesina è facoltativa. L'argomento della eventuale tesina va concordato con il Prof. Bicocchi e avrà come ambito quello del Sistema xv6.
La discussione della tesina deve avvenire prima della prova orale: il voto preso dallo studente nella tesina influirà sul voto finale andando ad incrementare il voto della prova orale di un valore che dipende dal seguente schema (AGGIORNAMENTO DI MER. 27/09/2017):
- se il voto della tesina è compreso fra 18 e 21 l'incremento sarà di 1 punti;
- se il voto della tesina è compreso fra 22 e 25 l'incremento sarà di 2 punti;
- se il voto della tesina è compreso fra 26 e 28 l'incremento sarà di 3 punti;
- se il voto della tesina è compreso fra 29 e 30L l'incremento sarà di 4 punti.
Note sugli esami
- Si ricorda che l'eventuale tesina va discussa prima di poter sostenere la prova orale.
- Il voto della eventuale tesina ha, di norma, una validità di sei mesi.
Appelli
Date
NOTA DEL 29/09/2017
Per la sessione di esami di Gennaio-Febbraio 2017, si comunica che le date fissate sono:
1) Mer. 10/01/2018 (ore 09:00), con iscrizioni fino a Dom. 7/01/2018;
2) Mer. 7/02/2017 (ore 09:00), con iscrizioni fino a Dom. 4/02/2018.
NOTA DEL 28/02/2018 Su richiesta di alcuni studenti è stata fissata un'altra data durante la settimana di sospensione delle lezioni: Lun. 9/04/2018 ore 9. L'appello si trova in ESSE3 facendo ricerca appelli, ma non consente l'iscrizione da parte degli studenti: infatti nella nota inserita trovate scritto: Per l'iscrizione all'esame mandare una mail alla Prof.ssa Leonardi (entro martedì 3/4/2018), che gestirà le iscrizioni sulla base anche delle richieste già pervenute per questo appello straordinario!!! AGGIORNAMENTO DEL 4/04/2018 Erano pervenute le richieste di due studenti che poi entro ieri sono state entrambe ritirate e quindi l'appello straordinario del 9/4/2018 NON SI TERRÀ.
Per la sessione di esami di Giugno-Settembre 2018, si comunica che le date fissate sono:
3) Lun. 11/06/2018 (ore 9:00), con iscrizioni fino a Ven. 08/06/2017;
4) Mer. 18/07/2018 (ore 9:00), con iscrizioni fino a Dom. 15/07/2017;
5) Lun. 10/09/2018 (ore 9:00), con iscrizioni fino a Ven. 07/09/2017.
Gli appelli in ESSE3 sono stati inseriti il 25/10/2017.
Potranno essere fissate altre date con richieste di almeno due-tre studenti.
Consigli Utili
Per superare agevolmente la prova orale si consiglia agli studenti di seguire con continuità le lezioni e le esercitazioni in laboratorio e non limitarsi a studiare pedissequamente i lucidi o i testi consigliati, ma di sforzarsi di creare i collegamenti mentali necessari per avere una visione di insieme di ogni argomento.
Testi Consigliati
Materiale come lucidi e documentazione del Sistema xv6 sono disponibili in questa pagina.
Comunque, testi di riferimento possono essere:
J. Peterson, A. Silberschatz: "Operating System Concepts", Addison Wesley, 1990 (anche versione italiana: SILBERSCHATZ A., GALVIN P., G. GAGNE: "Sistemi Operativi: concetti ed esempi - sesta edizione", Casa Editrice Addison-Wesley, 2002).
M. Milenkovic: "Sistemi Operativi", McGraw-Hill, 1990.
P. Ancilotti, M. Boari: "Principi e Tecniche di Programmazione Concorrente", UTET, 1988.
Lucidi dell'Insegnamento
Sono disponibili i lucidi in formato PDF usati durante le lezioni di teoria sui seguenti argomenti che necessitano tutti, a parte il primo file, di password di lettura (tale password sarà comunicata durante la prima lezione):
- Programma del corso e modalità di esame (modificato Mercoledì 27/09/2017 per il punteggio della tesina!)
- Lucidi introduttivi sui Sistemi Operativi: evoluzione e categorizzazione dei Sistemi Operativi
- Lucidi sui processi: generalità
- Lucidi sui processi: interazione fra processi
- Lucidi sui processi: esempi di uso dei semafori
- Lucidi sui processi: processi cooperanti in ambiente globale
- Lucidi sui processi: costrutti di sincronizzazione in ambiente globale ; se interessati, si veda anche Lucidi su altri costrutti di sincronizzazione
- Lucidi su processi in ambiente Locale: processi comunicanti in ambiente locale
- Lucidi sul Nucleo
- Lucidi sul Nucleo bis: Scheduler
- Lucidi sul deadlock
- Lucidi sulla Gestione della Memoria: metodi di allocazione contigua
- Lucidi sulla Gestione della Memoria: metodi di allocazione non contigua ; se interessati, si veda anche Lucidi su gestione memoria in architetture Intel a 32/64 bit e nell’architettura ARM (tratti da cap. 8- Operating System Concepts – 9th Edition, Silberschatz, Galvin and Gagne ©2013)
- Lucidi sulla Gestione della Memoria Virtuale
- Lucidi sulla Gestione dei file: livello logico ; se interessati, si veda anche Lucidi su gestione dispositivi di memorizzazione (da Operating System Concepts – 9th Edition -cap.10, Silberschatz, Galvin and Gagne ©2013)
- Lucidi sulla Gestione dei file: livello fisico ; se interessati, si veda anche Lucidi su Network File System (NFS) (da Operating System Concepts – 9th Edition -cap.12, Silberschatz, Galvin and Gagne ©2013)
Per le esercitazioni di laboratorio si faccia riferimento al materiale che verrà collocato alla URL https://bitbucket.org/agr_unimore/operatingsystemsmsc
Si avvisano inoltre gli studenti che per ripassare le primitive di Unix è disponibile un'applicazione (scaricabile qui (file JAR)) sviluppata nel suo elaborato da Sentimenti Marco (prova finale del 29/10/2012). Tale applicazione è descritta nell'elaborato dal titolo UNIX FUNCTION HELPER: SUPPORTO ALL'APPRENDIMENTO DELLE PRIMITIVE UNIX (scaricabile qui (PDF).
Strumenti Software
Gli strumenti software che si utilizzano durante le esercitazioni in laboratorio sono reperirli alla URL https://bitbucket.org/agr_unimore/operatingsystemsmsc.
Tesi
Accedendo all'applicazione specifica si potranno trovare degli argomenti di tesi di Laurea Magistrale collegati a questo insegnamento.