Sistemi operativi e reti

Risultati esame prova scritta appello 5 A.A. 2021/2022

Testo della prova scritta 

Risultati della prova scritta dell'appello 5 del 24/01/2023 -  A.A. 2021/2022

La prova orale del'appello 5  di Sistemi operativi e reti si svolgerà venerdì 27 gennaio 2023 alle ore 10:00 in aula 13.

Sosterranno la prova orale gli studenti che hanno conseguito una votazione di almeno 18/30. 

Gli studenti che non hanno superato la prova scritta possono visionare i propri compiti e chiedere spiegazioni durante lo svolgimento della prova orale.

Organizzazione fisica del file system Unix. Strutture dati del kernel per l’accesso ai file. System call per i file: open, close, read, write, lseek. Esempi di SC dei file. 

Il livello organizzazione fisica. Tecniche di allocazione dei file. Allocazione contigua, a lista concatenata, a indice. Il livello dispositivo virtuale. Il file system nei sistemi Unix-like. Struttura logica del file system. 

Scheduling del disco. Algoritmi FCFS, SSFT e SCAN. Tecnologia dischi RAID.  Il file system. La struttura logica del file system. File e directory. Gestione della struttura logica del file system. l livello di accesso al file system. Strutture dati e operazioni di accesso ai fileMetodi di accesso. Accesso sequenziale. Accesso diretto. Accesso a indice.

Memoria segmentata e paginata. Gestione degli spazi virtuali. Paginazione a più livelli. Algoritmi di sostituzione delle pagine. Algoritmo seconda scelta. Gestione della memoria nei sistemi Unix. Gestione della memoria secondaria. Dischi e SSD. Organizzazione fisica dei dischi. Criteri di ordinamento dei dati su disco e politiche di scheduling. Esempio memorizzazione di dati su disco.

Memoria paginata. Memoria virtuale. Segmentazione su richiesta. Paginazione su richiesta. Rimpiazzamento delle pagine.

Protezione e condivisione di informazioni con spazio virtuale unico. Partizioni multiple. Memoria segmentata. Memoria paginata.

Gestione della memoria. Creazione di un file eseguibile. Organizzazione dello spazio virtuale. Spazio viruale unico (lineare). Rilocazione statica e dinamica. Organizzazione  dello spazio virtuale con modello di memoria segmentato. Memoria partizionata. Partizioni fisse. Partizioni variabili. Tecniche di allocazione mediante free list. Best-fit, First-fit e Worst-fit.

Blocco critico (stallo). Rappresentazioni dello stato di allocazione delle risorse. Modelli basati su grafo. Modelli basati su matrici. Esempio di situazione di stallo. Condizioni per lo stallo. Metodi per il trattamento dello stallo. Prevenzione statica. Prevenzione dinamica. Algoritmo del banchiere. Esempio. Rilevamento dei blocchi critici. Esempio di soluzione al problema dei cinque filosofi.

Algoritmi di scheduling real-time. Rate Nonotonic. Sheduling nei sistemi multiprocessore. Affinità del processore. Scheduling in UNIX. 

Principali algoritmi di scheduling. Shortest job first (SJF). Shortest Next Process First (SNPF). Shortest Remaining Time First (SRTF). Round Robin. Algoritmi di scheduling basati sulle priorità. Algoritmi di scheduling a code multiple. Algoritmi di scheduling real-time. Scheduling in UNIX. Blocco critico (stallo). Rappresentazioni dello stato di allocazione delle risorse. Modelli basati su grafo. Algoritmi di scheduling basati sulle priorità. Algoritmi di scheduling a code multiple.

Esempio di sincronizzazione tra thread: soluzione modello produttore-consumatore con variabili condition. Scheduling della CPU. Scheduling a breve, medio e lungo termine. Comportamento dei processi. Parametri di scheduling.

Sincronizzazione tra thread in POSIX. Mutex. Semafori. Variabili condition. Esempi.

Comunicazione e sincronizzazione tra processi/thread. Soluzione al problema della comunicazione con semafori. Soluzione al problema della comunicazione con buffer di capacità 1 e N. Interazione tra processi. Sincronizzazione con segnali. System call per l'uso dei segnali. Invio di segnali tra processi. Esempi. 

I thread nello standard POSIX: la libreria pthreads. Creazione di thread. Terminazione di thread. Unione (join) di thread. Struttura di un'applicazione multithread. Esempi di un'applicazione multithread. Sincronizzazione tra processi/thread. Cooperazione e competizione tra processi/thread. Modello a memoria comune. Modello ad ambiente locale. Problema della mutua esclusione. Soluzioni al problema della mutua esclusione. Soluzione della mutua esclusione con strumenti basati su istruzioni tipo TSL. Le funzioni lock() e unlock(). Semafori. Soluzione al problema della mutua esclusione con semafori.

Comunicazione tra processi con pipe. Esempio d'uso di pipe. Comunicazione con pipe con nome. Esempio d'uso di pipe con nome. Thread. Thread a livello utente. Modello da molti a uno. Thread a livello kernel. Modello da uno a uno. Modello da molti a molti.

Scambio di messaggi (message passing). Comunicazione diretta e indiretta. Le funzioni send() e receive(). Comunicazione e sincronizzazione con send() e receive(). Code di messaggi. Code di messaggi POSIX. Esempi comunicazione tra processi con code di messaggi POSIX.

Comunicazione tra processi. Memoria condivisa. Modello produttore-consumatore. Esempio di comunicazioni tra processi non sincronizzati. Memoria condivisa in POSIX.  Esempi applicativi.

Operazioni sui processi. Creazione e terminazione dei processi.  Creazione dei processi in POSIX. Fork. Esempio Fork. Sostituzione del codice. Famiglia di funzioni exec(). Esempio con execl(). Terminazione di processi. Le funzioni exit(), wait() e waitpid(). Esempi.

Principali componenti del sistema operativo. Gestione dei processi. Concetto di processo. Stati di un processo. Transizioni di stato di un processo. Descrittore del processo (PCB). Code di processi. Scheduler. Cambio di contesto.

Operazioni del sistema operativo. Funzionamento dual-mode. Timer. Ambienti di elaborazione. Computing tradizionale e mobile. Sistemi paralleli e distribuiti. Client-server e peer-to-peer. Cloud. Struttura e organizzazione software dei sistemi operativi. Struttura monolitica. Struttura stratificata. Struttura a microkernel. Struttura modulare. Struttura ibrida. 

Sistemi a singolo processore. Sistemi multiprocessore. Cluster. Struttura del sistema operativo. Sistemi operativi batch multiprogrammati. Sistemi operativi time sharing. Sistemi in tempo reale. Sistemi embedded real-time. Sistemi operativi per personal computer.

Presentazione del corso. Introduzione sui sistemi operativi. Funzionamento di un computer. Struttura della memoria. Struttura di I/O.

Appunti Sistemi operativi - Lezione 22

Appunti Sistemi operativi - Lezione 21

Appunti Sistemi operativi - Lezione 20

Appunti Sistemi operativi - Lezione 19

Appunti Sistemi operativi - Lezione 18

Appunti Sistemi operativi - Lezione 17

Appunti Sistemi operativi - Lezione 16

Appunti Sistemi operativi - Lezione 15

Appunti Sistemi operativi - Lezione 14

Appunti Sistemi operativi - Lezione 13

Appunti Sistemi operativi - Lezione 12

Appunti Sistemi operativi - Lezione 11

Appunti Sistemi operativi - Lezione 10

Appunti Sistemi operativi - Lezione 9

Appunti Sistemi operativi - Lezione 8

Appunti Sistemi operativi - Lezione 7

Appunti Sistemi operativi - Lezione 6

Appunti Sistemi operativi - Lezione 5

Appunti Sistemi operativi - Lezione 4

Appunti Sistemi operativi - Lezione 3

Appunti Sistemi operativi - Lezione 2

Appunti Sistemi operativi - Lezione 1

Presentazione dell'insegnamento Sistemi operativi e  reti (SOR)

Parte I: Sistemi operativi (I semestre) 

• Introduzione ai sistemi operativi.
• Classificazione dei sistemi operativi.
• Principali modelli strutturali.
• Gestione dei processi.
• Thread.
• Sincronizzazione dei processi.
• Gestione della memoria.
• Gestione dell' I/O.
• Gestione del file system.
• I sistemi operativi Unix e Linux.
• Casi di studio: Unix e Linux

Parte II: Reti di calcolatori (II semestre) 

• Reti di calcolatori e Internet.
• Strato di applicazione.
• Strato di trasporto.
• Strato di rete e instradamento.
• Strato di collegamento e reti di area locale.
• Reti wireless

Testi di riferimento 

Sistemi Operativi, X ed., A. Silberschatz, P. Galvin, G. Gagne. Pearson. 
Reti di Calcolatori e Internet, VII ed. - Un approccio top-down - J.F. Kurose, K.W. Ross - Pearson - Addison Wesley. 

Altri libri consigliati 

Sistemi operativi, II ed. - P. Ancilotti, M. Boari, A. Ciampolini, G. Lipari - McGraw-Hill 
I moderni Sistemi Operativi, IV ed., A. S. Tanenbaum. Pearson - Prentice Hall. 
Sistemi operativi, D. M. Dhamdhere, McGraw-Hill. 
Reti di Calcolatori e Internet, B. A. Forouzan, McGraw-Hill.

Il docente è a disposizione per il "ricevimento studenti" al termine delle lezioni, alle ore 12:45 del martedì e giovedì, o per appuntamento da concordare via email (pietro.frasca@uniroma2.it).

Modalità d'esame in presenza

L'esame di Sistemi operativi e reti consiste in una prova scritta e in una prova orale. Il testo della prova scritta è suddiviso in due partm ciascuna delle quali è composta da un gruppo di 3 domande. Le domande della prima parte riguardano argomenti di Sistemi operativi, mentre le domande della seconda parte sono relative ad argomenti di Reti di calcolatori. Le domande sono del tipo a risposta aperta o sottoforma di problemi. Per la parte Sistemi operativi una delle domande consiste nello sviluppo di un breve programma in linguaggio C basato sulle system call POSIX studiate durante il corso. 
La durata dell'esame è di 2 ore. Durante lo svolgimento della prova scritta è vietato l'uso di libri e/o appunti di qualsiasi genere. 

Per sostenere la prova orale è necessario aver superato la prova scritta con una votazione di almeno 18/30. 

Per sostenere l'esame è obbligatorio prenotarsi mediante il servizio "Servizi on Line" all'indirizzo http://delphi.uniroma2.it

Appelli d'esame

Sono previsti i seguenti appelli d'esame:

appello 1 sessione estiva (giugno)

appello 2 sessione estiva (giugno/luglio)

appello 3 sessione autunnale (settembre)

appello 4 sessione autunnale (settembre)

appello 5 sessione invernale (gennaio/febbraio)

appello 6 sessione invernale (febbraio)

NOTA: gli appelli delle sessioni autunnale e invernale  di Sistemi operativi e reti sono mutualmente esclusivi. Pertanto, uno studente può sostenerne al più uno a sua scelta.

Materiale didattico utile per l'esame

Una raccolta di testi di esame relativi agli a.a. passati e vari esempi di programmi sulle system call POSIX e sulla programmazione delle socket saranno disponibili nell'area "materiale didattico".