Corso di Sistemi Operativi A.A. 2007/2008

1.	Aspetti generali: ruolo del sistema operativo (SO) in un sistema di calcolo; evoluzione dei SO; tipi di SO (batch/interattivi, time-sharing/dedicati, real-time, paralleli, distribuiti, sistemi embedded...); richiami sull'architettura di un sistema di calcolo (livelli di esecuzione delle istruzioni, gestione delle interruzioni, gestione dell'I/O); il SO come gestore di risorse: processi, memoria, dispositivi, file, interazione con l'utente; il SO come macchina virtuale: il nucleo, le chiamate di sistema; struttura di un sistema operativo (monolitico, a livelli, macchine virtuali, exokernel, microkernel client-server); esempi: Unix tradizionale, Linux, Solaris, Mach, Windows NT.

2.	Processi e Thread: il concetto di processo: definizione e ruolo, il descrittore di processo; la manipolazione dei processi: la creazione/terminazione di un processo, grafo degli stati di un processo, la commutazione di contesto, lo scheduling di processi; i processi leggeri (threads): modello a thread, thread a livello utente vs. a livello kernel, soluzioni ibride, thread pop-up, passaggio da thread singolo a multithread; ruolo del nucleo: gestione interruzioni e traps, operazioni di wait e signal su condizioni di attesa; lo scheduling dei processori: concetti di base, criteri di scheduling, algoritmi di scheduling, scheduling di sistemi a multiprocessore, scheduling real-time.

3.	Programmazione concorrente: race condition e sezioni critiche; mutua esclusione; sincronizzazione tra processi e memorie condivise; scambio messaggi; primitive di comunicazione e sincronizzazione: semafori, mutex, monitor, scambio di messaggi; problemi classici: produttore/consumatore, filosofi, lettori/scrittori, barbiere; stallo: definizione, modelli per lo stallo, identificazione, prevenzione.

4.	Gestione della memoria: gerarchie di memoria: registri, cache, memoria centrale, memoria virtuale, dischi; il binding degli indirizzi, spazi logici e fisici di indirizzamento, la rilocazione; tecniche di allocazione: contigua, la paginazione, la segmentazione; la frammentazione; la memoria virtuale: paginazione a richiesta, algoritmi di sostituzione delle pagine, il thrashing, il modello Working set.

5.	Input/Output: tipi di dispositivi di I/O - principi dell'hardware di I/O; gestione a basso livello dei dispositivi di I/O - PIO, DMA, DVMA; il trattamento delle interruzioni, i driver di I/O - I/O bloccante, non bloccante, asincrono - interfaccia per le applicazioni; i dischi - algoritmi di schedulazione dei dischi.

6.	Il file system: il file, attributi, operazioni, struttura fisica; metodi di accesso sequenziale, diretto, a indice; le directory e la struttura logica di un file system: piatta, gerarchica, a grafo; la protezione; la consistenza; implementazione dei file system: organizzazione, allocazione e gestione spazio libero, backup e restore; struttura di un disco: gestione delle partizioni, gestione delle aree di swap; il caso di Unix: UFS, EXT2. Tabelle in kernel. Il Virtual File System. Risoluzione dei nomi in inode; operazioni su dischi, partizioni e file system; cenni ai journaled file system.

7.	Sistemi con processori multipli: concetti generali - processori strettamente/debolmente accoppiati; multiprocessori - aspetti hardware, software. Limitazioni; multicomputer - aspetti hardware - comunicazione a basso livello, a livello utente - RPC - memoria condivisa distribuita; sistemi distribuiti - servizi e protocolli di rete, e distribuiti - il modello client/server, protocolli - modello ISO/OSI, la suite TCP/IP - middleware di comunicazione; modelli distribuiti basati sulla migrazione dei dati, della computazione, dei processi; su coordinazione distribuita; chiamate di procedure remote (RPC) - esempio di servizio distribuito: NFS.
8.	Introduzione a problematiche di sicurezza