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Insegnamento: Principi di Sistemi Operativi (Offerta Formativa a.a. 2016/2017)

Corso di studio: Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Informatica (D.M.270/04)

CFU9
Moduli

Modulo: Principi di Sistemi Operativi
TAF: Caratterizzante; SSD: ING-INF/05; Ambito: Ingegneria informatica
Docenti: Letizia LEONARDI

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Orario Lezioni Accedi all'orario settimanale dell'insegnamento
Propedeuticità obbligatorie
Modalità di accertamento del profitto Orale
Modalità di valutazione Voto
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Lingua di insegnamento

Italiano

Partizionamento studenti

Nessun partizionamento

Obiettivi

Non esistono propedeuticità obbligatorie. Agli studenti non laureati in Ingegneria Informatica presso la nostra sede, si consiglia di accertarsi di avere come conoscenze pregresse quella derivanti dagli esami di Sistemi Operativi e Laboratorio di Sistemi Operativi (della Laurea D.M. 509) o di Sistemi Operativi e Lab. (della Laurea D.M. 270).

Prerequisiti

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 - implementazione del nucleo: strutture dati e primitive; algoritmi di scheduling; il problema del blocco dei processi (deadlock).
b) Gestione della memoria
Punto di vista esterno - programmi: assoluti, rilocabili staticamente, rilocabili dinamicamente.
Punto di vista interno - 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 - 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 Java e in particolare la programmazione multi-threading.

Contenuti

L'obiettivo del corso è di raggiungere una buona conoscenza e capacità di comprensione di ogni livello/gestore di cui si compone un Sistema Operativo, analizzandone sia i meccanismi di funzionamento che le relative politiche. L'applicazione di queste conoscenze riguarda gli aspetti di programmazione di sistema per svolgere progetti concorrenti in ambiente globale di complessità crescente, utilizzando il linguaggio di programmazione Java. Questo corso quindi rappresenta il completamento rispetto al corso di Sistemi Operativi della Laurea triennale.

Metodi didattici

La metodologia didattica utilizzata per l’insegnamento si compone sia di lezioni frontali in aula e sia di esercitazioni pratiche in laboratorio: la percentuale di ore di lezioni in aula è 2/3 delle ore totali e quella di lezioni in laboratorio è 1/3. Le lezioni in aula affrontano, con l’ausilio di lucidi (forniti preventivamente agli studenti), sia gli aspetti teorici che progettuali/realizzativi dei sistemi operativi. Le esercitazioni, che si svolgono in un laboratorio informatico con postazioni di lavoro con dual boot utilizzando il sistema operativo Linux, sono parte integrante dell’insegnamento e consentono agli studenti di esercitarsi individualmente nello sviluppo di applicazioni concorrenti in ambiente globale usando la programmazione in Java. Sulla pagina Web (gestita direttamente dal docente) gli studenti possono trovare, oltre ai file pdf dei lucidi (protetti da password di lettura che verrà comunicata agli studenti nella prima lezione) esempi di esercizi, tutti i testi delle prove d’esame e anche le relative soluzioni, utili per la auto-verifica dell’apprendimento.

Verifica dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento (l'esame) si compone di una prova di laboratorio, e di una seguente prova orale. La prova di laboratorio prevede un test scritto e una serie di esercizi che dovranno essere svolti usando il linguaggio di programmazione Java sui temi trattati nelle esercitazioni di laboratorio. Per tale ragione questa parte viene svolta in un laboratorio informatico. Il voto della prova scritta è espresso in trentesimi e ha un massimo di 32/30: tale voto ha, di norma, una validità di sei mesi. Gli studenti possono accedere alla prova orale solo dopo aver acquisito un voto maggiore o uguale a 18/32 nella prova di laboratorio. La prova orale spazia su tutta la parte teorica illustrata a lezione, comprese le esemplificazioni dei concetti teorici nel case-study di riferimento e cioè nel Sistema Operativo UNIX/Linux. 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 partire da un massimo di 33/30 (a seconda della difficoltà delle domande proposte). Il voto finale dell'esame deriverà per il 30% dal voto della prova scritta e per il 70% dal voto della prova orale (eventuali arrotondamenti saranno effettuati per difetto).

Risultati attesi

I lucidi della parte teorica sono disponibili via WEB alla URL: http://www.agentgroup.ing.unimo.it/wiki/index.php/Principi_di_Sistemi_Operativi_-_LM 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. Inoltre, per la parte relativa a Java (ripasso e approfondimento) si segnala: G. Cabri, F. Zambonelli, "Programmazione a oggetti in Java: dai fondamenti a Internet", Pitagora editrice, 2003.

Testi

Conoscenza e comprensione
- Conoscere e comprendere ogni livello/gestore di cui si compone un Sistema Operativo a livello di meccanismi di funzionamento e delle relative politiche.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
- Sapere identificare le varie funzionalità di un Sistema Operativo, sapere valutare le scelte più opportune in base al suo utilizzo e sapere scrivere programmi concorrenti in ambiente globale, utilizzando il linguaggio di programmazione Java.

Autonomia di giudizio
- autonomia di giudizio nell'analizzare e progettare sistemi complessi, valutando l'impatto delle soluzioni informatiche nel contesto applicativo, sia relativamente agli aspetti tecnici che agli aspetti organizzativi e dimostrando di partecipare attivamente al processo decisionale in contesti anche interdisciplinari.
- autonomia di giudizio nel valutare le implicazioni economiche, sociali ed etiche associate alle soluzioni individuate.

Abilità comunicative
- interagire efficacemente con interlocutori sia non specialisti che specialisti di diversi settori applicativi al fine di comprenderne le specifiche esigenze per la realizzazione di sistemi complessi;
- descrivere a tali interlocutori in modo chiaro e comprensibile informazioni, idee, problemi e soluzioni oltre che aspetti tecnici.

Capacità di apprendimento
- capacità di apprendimento che consente di affrontare in modo efficace le mutevoli problematiche lavorative connesse con l'innovazione propria dell'area dell'Ingegneria Informatica;
- capacità di riconoscere la necessità di apprendimento autonomo durante tutto l'arco della vita, dato l'elevato tasso di innovazione tecnologica e metodologica nell'area dell'Ingegneria Informatica;
- capacità di acquisire in modo autonomo nuove conoscenze specialistiche dalla letteratura scientifica e tecnica del settore, sia nell'ambito delle tematiche approfondite nel proprio percorso formativo, sia in altri ambiti dell'Ingegneria Informatica.

Docenti

Letizia LEONARDI