Lezioni Anno Accademico 2018/19 I semestre

questa pagina serve per scrivere idee, riassunti dei concetti espressi, commenti approfondimenti sulle lezioni.

Lezione del 25 settembre 2018

Presentazione Corso

Introduzione generale sui concetti di:

• Università
• Informatica
• hardware software
• codice
• rivoluzione digitale

Risorse del corso:

• il docente: mailinglist-mail-ricevimento
• la mailinglist
• lezioni live (cercate davoli-live con un motore di ricerca e fate click su qui)
• il sito web www.cs.unibo.it/~renzo/so
• il wiki so.v2.cs.unibo.it
• il bot so.cs.unibot
• la macchina virtuale soho
• i vostri sistemi BYOD (bring your own device)
• i lab del dipartimento (ercolani+ranzani)

Cose da fare per gli studenti (compiti a casa):

• avere account di laboratorio
• avere un sistema GNU-Linux
• creare i gruppi di laboratorio
• iscriversi alla mailing list

Lezione del 27 settembre 2018

prima definizione di sistema operativo (astrazione-unificazione-gestione-controllo)

algoritmo - programma - processo

livelli - linguaggi - servizi - astrazioni

linguaggio = (alfabeto, lessico, sintassi, semantica)

UNIX: storia e principi costruttivi

Motivazioni del linguaggio C

C-toolchain (ed esempi di uso della shell UNIX).

Lezione del 2 ottobre 2018

Principi del linguaggio C.

Assegnati esercizi di lettura di programmi in C.

Esperimenti sulla portabilità dei compilatori.

Lezione del 9 ottobre 2018

Esercizi di lettura su puntatori e vettori e su puntatori a funzione unioni e strutture

mascheramento di bit

Introduzione ai sistemi di versioning (git) e ai sistemi di gestione delle compilazioni (cmake).

Lezione del 11 ottobre 2018

• installazione di GNU-Linux
• gruppi lab
• UNIX: struttura standard del file system (ma cosa e' il file system: 3 definizioni)
• user/group
• tipi di file in UNIX

Lezione del 16 ottobre 2018

Programmazione in C:

-Utilizzo delle keyword Static/extern/auto/register

-Preprocessore, compilazione condizionale,inizializzazioni const

parametri a linea comando
link fisici e simbolici
processi: foreground/background
quoting

Lezione del 18 ottobre 2018

Ruoli delle persone in rapporto ai sistemi operativi: utenti, programmatori(applicazioni), programmatori (sistema), amministratori, sviluppatore kernel.

Librerie e System call. librerie statiche e dinamiche Libreria standard C (stdio, errno, string, stdlib-allocazione dinamica).

Lezione del 23 ottobre 2018

Il catalogo delle system call di UNIX...

• File I/O
• Device I/O
• Memoria
• Process mgmt
• Networking
• IPC

Ritorno alla teoria...

• Breve storia dei sistemi anche operativi.
• Richiami di architettura: von newmann, interrupt/trap DMA, gerarchia di memoria, cache...

Lezione del 25 ottobre 2018

Architettura

Macchina di von Neumann:

• dati programma e istruzioni da eseguire sono nello stesso spazio di memoria
• bus complesso di fili paralleli ai quali sono collegate le unità

Ciclo di CPU

fetch/decode/load operandi/execute/store (+controllo interrupt)

tipi di archihtetture

• RISC, tutte le istruzioni hanno la stessa lunghezza
• CISC, istruzione di lunghezza diversa, passate al livello microcodice

RISC più efficiente rispetto a CISC, ma per fare le stesse operazioni ha bisogno di più istruzioni

I modi del processore:

• modo kernel: accesso completo a memoria e hardware
• modo user: accesso solo alla sua memoria e a operazioni base

modalità controllata da un bit sulla CPU. nell'architettura intel i livelli di privilegi sono chiamati ring

Comunicazione coi controllori dei device

Interrupt

• il ciclo di una istruzione ha una fase in più di controllo per gli interrupt ( Non viene mai interrotto il ciclo di una istruzione)
• interrupt di priorità maggiore vengono eseguiti prima mascheramento degli interrupt (mono e multiprocessore)
• cpu ha registro che consente di mascherarsi dagli interrupt

Senza interrupt = Polling

• polling = azione ripetuta

(esempio dalla vita: quello che fanno i bambini in macchina: siamo arrivati? siamo arrivati?)

• esempio prima degli interrupt: la cpu chiede al processo: hai finito? hai finito? prima o poi risponderà sì

DMA (Direct Memory Access).

• Operazioni di buffer fatte dal controller
• Migliora l'efficienza e semplifica la scrittura di SO

Gerarchia di memoria Tipi di memoria:

• primaria

   (codice e dati delle elaborazioni correnti);
   (nanosecondo);

• secondaria

   (attivazione esecuzioni e programmi);
   (grosse moli di dati che vengono scambiati con la mem. promaria poco alla volta)
   (millisecondo);

• terziaria

   (lente e off-line, esempio CD, DVD, chiavette USB);

concetto di Cache: località (se faccio un accesso è probabile che dopo poco accedo al memoria subito vicina)

Concetto generale di Cache (hw o sw)

Protezione di memoria => MMU (Memory Management Unit)

• alcuni indirizzi accessibili e altri no
• limita l'accesso a determinati indirizzi e nel caso scaturisce una Trap call
• fa in modo che in usermode siano visibili solo alcuni indirizzi.

Casi semplici: registri base/limite, cenni di funzionamento MMU moderne

Lezione del 30 ottobre 2018

Fork/wait/getpid/getppid

execve e exec*

Gestione file (open/close/read/write/pread/pwrite)

file aperti: regole relative a fork/exec.

ioctl

File:20181030.tgz

Lezione del 6 novembre 2018

PROGETTO: umps2 prima presentazione dell'emulatore. Compito a casa per i gruppi: installare umps2 e scrivere programmi (eleganti, orinali e professionali) per prvarne le funzionalità.

approfondimento su azioni atomiche dup2, APPEND mode, pread/pwrite

• System call file system prefissi: L/F
• System call file system: stat, access, umask, chmod, chown, truncate, link, symlink, unlink, rename, mkdir, rmdir,
• chdir/fchdir (...at system call)
• navigazione directory: getdents. (Lib: opendir/readdir/rewinddir/closedir)

esperimenti svolti in aula: File:20181106.tgz

Lezione del 8 novembre 2018

file senza aree dati associate (o parzialmente allocati). mknod, pipe, mkfifo/named pipe.

select/poll kill, signal

File:20181108.tgz

Lezione del 13 novembre 2018

Segnali affidabili.

python primi esempi.

File:20181113.tgz

Lezione del 15 novembre 2018

Python... presentazione del linguaggio con esempi.

Programmazione concorrente: Race condition, prima introduzione ai problemi deadlock/starvation...

File:20181115.tgz

Lezione del 20 novembre 2018

Programmazione concorrente: notazione azioni atomiche proprieta' safety e liveness

il problema della mutua esclusione soluzione di Dekker

File:20181120.tgz

Lezione del 22 novembre 2018

Dimostrazione dell'algoritmo di Dekker.

Spinlock. Test&set.

Semafori. Mutex con semafori. Produttore/consumatore coi semafori.

File:20181122.tgz

Lezione del 27 novembre 2018

Semafori: implementazione

Problema del BUffer limitato e cena dei filosofi coi semafori.

Libreria per speriemntare semafori in C e python.