Studiare
In questa sezione è possibile reperire le informazioni riguardanti l'organizzazione pratica del corso, lo svolgimento delle attività didattiche, le opportunità formative e i contatti utili durante tutto il percorso di studi, fino al conseguimento del titolo finale.
Piano Didattico
Queste informazioni sono destinate esclusivamente agli studenti e alle studentesse già iscritti a questo corso.Se sei un nuovo studente interessato all'immatricolazione, trovi le informazioni sul percorso di studi alla pagina del corso:
Laurea in Informatica - Immatricolazione dal 2025/2026Il piano didattico è l'elenco degli insegnamenti e delle altre attività formative che devono essere sostenute nel corso della propria carriera universitaria.
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1° Anno
| Insegnamenti | Crediti | TAF | SSD |
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Architettura degli elaboratori
2° Anno Attivato nell'A.A. 2021/2022
| Insegnamenti | Crediti | TAF | SSD |
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3° Anno Attivato nell'A.A. 2022/2023
| Insegnamenti | Crediti | TAF | SSD |
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Un insegnamento a scelta| Insegnamenti | Crediti | TAF | SSD |
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Architettura degli elaboratori
| Insegnamenti | Crediti | TAF | SSD |
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| Insegnamenti | Crediti | TAF | SSD |
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Un insegnamento a scelta| Insegnamenti | Crediti | TAF | SSD |
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Legenda | Tipo Attività Formativa (TAF)
TAF (Tipologia Attività Formativa) Tutti gli insegnamenti e le attività sono classificate in diversi tipi di attività formativa, indicati da una lettera.
Sistemi operativi (2021/2022)
Codice insegnamento
4S00019
Crediti
12
Lingua di erogazione
Italiano
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
ING-INF/05 - SISTEMI DI ELABORAZIONE DELLE INFORMAZIONI
L'insegnamento è organizzato come segue:
Teoria
Laboratorio [Laboratorio 1]
Laboratorio [Laboratorio 2]
Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire un'introduzione ai principi e al progetto dei sistemi operativi, con particolare riguardo ai concetti relativi alle architetture software di un sistema operativo, alla gestione e sincronizzazione dei processi e alla gestione delle risorse del sistema di calcolo. Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di avere - conoscenze e capacità di comprensione l'organizzazione interna, il funzionamento e i servizi di un sistema operativo. In particolare, avranno compreso: le principali funzionalità di un sistema operativo nei confronti di utenti e programmi applicativi; le strategie con cui il sistema operativo gestisce le risorse di un calcolatore; le tecniche impiegate per implementare le componenti in cui è suddiviso un sistema operativo. - capacità di applicare le conoscenze acquisite e capacità di comprensione per sviluppare programmi con la consapevolezza di come il sistema operativo gestisce i processi che ne derivano; sviluppare applicazioni che utilizzano le primitive (chiamate a funzioni di sistema) messe a disposizione dal sistema operativo; sviluppare e modificare componenti di un sistema operativo. Di saper valutare autonomamente vantaggi e svantaggi di differenti scelte progettuali nell'ambito dei servizi offerti da un sistema operativo; essere in grado di realizzare un progetto laboratoriale di gruppo e di presentarne i relativi risultati motivando le scelte effettuate con appropriatezza di linguaggio; saper sviluppare le competenze necessarie per proseguire lo studio nell'ambito dei sistemi operativi affrontando tematiche avanzate relative agli scenari dei sistemi distribuiti, real time ed embedded.
Programma
Teoria
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* 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, HRRN, RR, a code multiple con e senza feedback. Valutazione degli algoritmi: modelli deterministici e probabilistici, 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 e monitor. Alcuni problemi tipici di sincronizzazione: produttore/consumatore, lettori/scrittore, problema dei filosofi.
* Deadlock: Condizioni per l'innesco di un deadlock. Rappresentazione dello stato di un sistema con grafi di allocazione. Tecniche di prevenzione, rilevazione e ripristino. Algoritmo del banchiere.
* Gestione della memoria: Memoria primaria. Indirizzamento logico e fisico. Rilocazione, binding degli indirizzi. Swapping. Allocazione contigua della memoria. Frammentazione interna ed esterna. Paginazione. Supporti hardware alla paginazione: 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 frame in memoria fisica, allocazione locale o globale. Thrashing. Località dei riferimenti. Modello del working set. 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. Strutture RAID.
* File System: Concetto di file, attributi e 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. Struttura di un file system. Montaggio di un file system. Metodi di allocazione dello spazio su disco: contiguo, concatenato, indicizzato. Gestione dello spazio libero su disco: tramite vettore di bit, tramite liste. Realizzazione delle directory: liste lineari, tabelle hash.
* Sistema di I/O: Sistemi di Input/Output, Hardware per I/O. Tecniche di I/O: programmato, con interrupt, con DMA. Device driver e interfaccia verso le applicazioni. Servizi del kernel per I/O: scheduling, buffering, caching, spooling.
Laboratorio:
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- Chiamate di sistema per la gestione del file system
- Chiamate di sistema per la gestione dei processi
- Chiamate di sistema per la gestione dei segnali e delle pipe
- Chiamate di sistema per gestione di fifo e code di messaggi
- Chiamate di sistema per gestione di semafori e memoria condivisa
- Gestione dei processi e della memoria in MentOS
Bibliografia
Modalità d'esame
Per superare l'esame gli studenti dovranno dimostrare di:
- aver compreso i principi alla base del funzionamento di un sistema operativo
- essere in grado di esporre le proprie argomentazioni in modo preciso e organico senza divagazioni
- saper applicare le conoscenze acquisite per risolvere problemi applicativi presentati sotto forma di esercizi, domande e progetti.
Teoria
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L'esame della parte di teoria consiste in una prova scritta, contenente domande a risposta multipla, domande a risposta aperta ed esercizi. In caso di restrizioni dovute al Coronavirus le modalità d'esame potrebbero subire variazioni.
Laboratorio
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L'esame della parte di laboratorio consiste nello sviluppare e consegnare un progetto di laboratorio secondo le specifiche fornite dal docente. Il progetto sarà poi discusso in una prova orale. In caso di restrizioni dovute al Coronavirus le modalità d'esame potrebbero subire variazioni.
Voto finale
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Il voto finale si ottiene dalla seguente formula:
Voto = Voto_teoria*0,5 + Voto_laboratorio*0,5.
