Il corso si articola in due parti: la prima affronta gli aspetti interni ("internals") di un sistema operativo, illustrandone l'architettura e la progettazione dei sotto-sistemi, nella seconda si trattano le interfacce di programmazione per l'utilizzo delle risorse di sistema e per la programmazione concorrente. La parte I (internals) affronta i moduli di un sistema operativo, e si approfondiscono i concetti e le tecniche di gestione efficiente delle risorse di un sistema di elaborazione (processori, memorie, dispositivi periferici, file, ecc.). Nella parte II (interfaccia al sistema e programmazione concorrente) si presentano le tecniche di programmazione di sistema mediante l'analisi e l'utilizzo delle chiamate di sistema, per sistemi operativi quali Unix/Linux e Windows. Vengono introdotte ed utilizzate tecniche avanzate di programmazione concorrente.

Parte I - Conoscenza dell'architettura dei sistemi operativi come insieme di gestori di risorse - Conoscenza dei moduli del nucleo del sistema operativo, e capacità di implementare nuovi moduli - Capacità di usare system call per la creazione, sincronizzazione e terminazione di processi e thread - Conoscenza del meccanismo della memoria virtuale - Capacità di analizzare e implementare algoritmi di gestione della memoria virtuale - Conoscenza delle tecniche di gestione dei dispositivi periferici - Capacità di analizzare ed implementare device drivers - Conoscenza dell'organizzazione dei moderni file system e capacità di gestione degli stessi Parte II - Conoscenza di interface (API) per programmazione di sistema (system calls) - Capacità di analizzare e realizzare programmi basati su system call - Capacità di analizzare e realizzare programmi con tecniche avanzate di interazione con un file system, quali accesso sequenziale, diretto e condiviso a file, e uso dei direttori - Capacità di analizzare e realizzare programmi con tecniche di gestione di eccezioni e segnali - Capacità di analizzare e realizzare programmi con tecniche di gestione avanzata della memoria, quali allocatori, mamory mapping di file, librerie dinamiche. - Capacità di analizzare e realizzare programmi basati su processi e/o thread concorrenti - Capacità di analizzare e realizzare programmi concorrenti con tecniche avanzate di sincronizzazione, scambio di messaggi, andivisione di dati

- Conoscenza dell'architettura dei sistemi di elaborazione: in particolare struttura del processore e organizzazione della memoria - Conoscenza del meccanismo delle interruzioni e dei fondamenti di un linguaggio assembler - Conoscenza dei fondamentali tipi di strutture dati ed algoritmi - Capacità di sviluppare programmi in linguaggio C - Conoscenza delle tecniche di base per la programmazione concorrente.

Parte I Richiami di Architettura del Sistema Operativo (3 ore) - moduli di gestione delle risorse di un sistema di elaborazione - gestione di processi e thread (richiami) Gestione della memoria (9 ore) - indirizzi fisici e logici, MMU, TLB - paginazione - memoria virtuale e paginazione a richiesta Gestione delle unità periferiche (3 ore) - driver e gestione dispositivi - gestione degli accessi a disco Gestione dei file (6 ore) - organizzazione di un file system, - organizzazione e operazioni su file e direttori Sistema operativo didattico OS161 (9 ore) - architettura del sistema, struttura dei sogenti, compilazione, esecuzione, debug - creazione si semplici system calls per input/output - gestione di thread e processi user - implementazione di primitive di sincronizzazione - implementazione di semplice supporto per I/O su file - gestione di semplici operazioni di IO per dispositivo a caratteri Parte II Introduzione al linguaggio C++ e alla programmazione concorrente in C11: (15 ore) - classi, ereditarietà e polimorfismo - gestione delle eccezioni e supporto runtime - programmazione generica - programmazione concorrente Programmazione di sistema e concorrente in Linux e Win32: (12 ore) - gestione di file e direttori - gestione di processi e thread - sincronizzazione - gestione di eccezioni e segnali - gestione della memoria - I/O sincrono e asincrono - comunicazione tra processi Esempi di applicazioni Win32 e/o Linux: (5 ore) - programmazione reattiva - progetto e implementazione di interfacce grafiche e gestione dell'interazione con l'utente Macchine Virtuali: (3 ore) - principi generali - l'ambiente .NET

A) Lezioni/esercitazioni in aula (64 ore) B) Esercitazioni in laboratorio (36 ore) Parte I - Modificare e installare il kernel OS161 (sistema operativo didattico ispirato a Unix) - Il bootstrap di un Sistema Operativo - Creare una system call - Supporto per gestione di processi e thread - Primitive di sincronizzazione - Creazione e terminazione di un processo - Supporto per file system e struttura dei device driver Parte II - Chiamate di sistema relativi a un file system, gestione di file e direttori - Programmazione concorrente basata su thread e processi - Primitive di sincronizzazione e schemi di programmazione concorrente - Programmi con gestione di eccezioni e/o segnali - Programmi con gestione avanzata di memoria dinamica, tecniche di memory mapping per file, librerie dinamiche, inter-process communication. C) Progetto: opzionale, realizzato in gruppi di lavoro, su approfondimenti relativi alla prima o alla seconda perte del corso

I testi, scelti tra quelli elencati, saranno comunicati a lezione dal docente titolare dell'insegnamento Silberschatz, Galvin, Gagne: 'Operating System Concepts', 7th Edition, John Wiley & son, 2003, ISBN: 0-471-69466-5 W.R. Stevens "Advanced programming in the UNIX Environment", Addison-Wesley Publishing Company Johnson M. Hart, 'Windows System Programming', Addison-Wesley Publishing Company - Materiale didattico a disposizione su Web - Trasparenze proiettate in aula - Esercizi e soluzioni

Modalità di esame: Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo; Elaborato progettuale in gruppo;

L'esame è costituito da una prova scritta, della durata complessiva di 150 minuti, suddiviso in due parti, ognuna di circa 75 minuti, con esercizi e/o domande sugli argomenti svolti a lezione, relativi a: • realizzazione e moduli interni di un sistema operative • chiamate di sistema e programmazione concorrente Entrambe le parti dell'esame si propongono di accertare tutti i relativi obiettivi formativi, sia in termini di conoscenze che di capacità acquisite. Durante lo svolgimento dell’esame non è possibile consultare testi o appunti. Le due parti possono essere sostenute in appelli diversi, all'interno di una finestra temporale di 4 appelli, che corrispondono a circa un anno solare. Il punteggio finale si ottiene sommando quello delle due parti, che ricevono ognuna un punteggio massimo di 13. Gli scritti possono quindi ottenere un punteggio massimo di 26. L'esame non è superato se il punteggio relativo ad una delle due parti è inferiore a 7, oppure se la somma non raggiunge 18. Allo scritto si aggiunge un progetto (lavoro di gruppo) facoltativo su una delle due parti del corso, con punteggio fino a un massimo di 6. Un voto complessivo di 31 o 32 porta a 30 con Lode. Il progetto accerta prevalentemente gli obiettivi formativi in termini di capacità acquisite. Modalità e scadenze per l'assegnazione dei progetti sono indicate dai docenti nell'ambito del corso. Modalità di svolgimento dell’esame scritto in remoto L’esame scritto sarà a risposta aperta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus). Le due parti saranno svolte indipendentemente, ognuna in una finestra temporale maggiore (di almeno 20 minuti) della durata effettiva, per tener conto di eventuali problemi di accesso. Una volta iniziata l’una o l’altra parte, la durata è quella specificata (circa 75 minuti). In ciascuna delle 2 parti il candidato potrà scorrere le domande avanti e indietro non essendo imposta alcuna sequenzialità. Materiale consultabile e/o utilizzabile durante lo scritto: • NON è possibile consultare testi, appunti, dispense, etc. • NON è possibile utilizzare supporti di tipo elettronico oltre al PC (cellulari, palmari, portatili, ecc.) • E' possibile utilizzare la calcolatrice scientifica fornita in Exam con Respondus. • E' possibile usare carta e penna per svolgere calcoli o altro in brutta copia. Si intende tuttavia che tale materiale non è oggetto di valutazione, che è limitata alle sole risposte fornite nella piattaforma Exam. Sperimentazione della piattaforma Exam con Respondus Come indicato nelle norme di Ateneo, lo studente è tenuto: • a verificare con largo anticipo di essere dotato degli strumenti hardware, software e di rete necessari allo svolgimento dell’esame • ad effettuare una simulazione, sul portale della didattica nella sezione "Esami in Remoto”, per poter identificare e risolvere eventuali criticità. Una simulazione con soluzioni di un appello passato erogata in remoto è disponibile sulla pagina del corso. In caso si riscontrino problemi, per questioni di dotazione hardware/software/rete lo studente deve aprire un ticket come indicato nelle norme di Ateneo. Nel caso si riscontrino problemi specifici al corso, lo studente invii al più presto una segnalazione email al docente. Comunicazione con i docenti durante l’esame Una volta fatto accesso alla piattaforma Exam con Respondus per ciascuna delle 2 parti, sarà reso disponibile un link a una Virtual Classroom in cui docenti e studenti potranno comunicare mediante un canale opportuno. Sarà comunque disabilitata qualsiasi forma di comunicazione tra studenti mediante Virtual Classroom. Al termine dello scritto, lo studente riceve tramite la piattaforma Exam un file .pdf con il suo elaborato, che consente la verifica del caricamento corretto delle risposte. Comportamento in caso di problemi tecnici Nel caso insorgano problemi in fase di esame: • lo studente non riesce a connettersi correttamente alla piattaforma Exam con Respondus: innanzitutto è opportuno riprovare più volte, ma, trascorsi non più di 10 minuti dall’inizio della prova deve contattare via e-mail il docente (o utilizzare altro strumento indicato da quest'ultimo) per segnalarlo • se lo studente non risulta essersi connesso dal log della piattaforma Exam con Respondus e se non ha segnalato alcuna difficoltà, lo si considera non presentato all’appello • se lo studente si connette correttamente alla piattaforma Exam con Respondus, ma poi insorgono problemi tecnici (es. mancanza di connessione) che non consentano il regolare svolgimento della prova di esame, vale quanto definito nelle norme di Ateneo del 30 maggio 2020 al punto c). In particolare lo studente deve segnalare IMMEDIATAMENTE il problema direttamente mediante messaggio email al docente (o altro strumento indicato da quest'ultimo). Se il problema sussiste ed impedisce di portare a termine l’esame, successivamente dovrà presentare specifica autocertificazione, di cui l’Ateneo fornisce fac-simile, in cui siano riportati con precisione la tipologia di problemi riscontrati, l’orario in cui i problemi si sono verificati, indirizzo del luogo dove si è svolta la prova e indicazione del provider per consentire l’eventuale effettuazione di controlli. Tale documento dovrà essere trasmesso di email al docente entro 60 minuti dal termine dell’esame.

Modalità di esame: Test informatizzato in laboratorio; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo; Elaborato progettuale in gruppo;

L'esame è costituito da una prova scritta, della durata complessiva di 150 minuti, suddiviso in due parti, ognuna di circa 75 minuti, con esercizi e/o domande sugli argomenti svolti a lezione, relativi a: • realizzazione e moduli interni di un sistema operative • chiamate di sistema e programmazione concorrente Entrambe le parti dell'esame si propongono di accertare tutti i relativi obiettivi formativi, sia in termini di conoscenze che di capacità acquisite. Durante lo svolgimento dell’esame non è possibile consultare testi o appunti. Le due parti possono essere sostenute in appelli diversi, all'interno di una finestra temporale di 4 appelli, che corrispondono a circa un anno solare. Il punteggio finale si ottiene sommando quello delle due parti, che ricevono ognuna un punteggio massimo di 13. Gli scritti possono quindi ottenere un punteggio massimo di 26. L'esame non è superato se il punteggio relativo ad una delle due parti è inferiore a 7, oppure se la somma non raggiunge 18. Allo scritto si aggiunge un progetto (lavoro di gruppo) facoltativo su una delle due parti del corso, con punteggio fino a un massimo di 6. Un voto complessivo di 31 o 32 porta a 30 con Lode. Il progetto accerta prevalentemente gli obiettivi formativi in termini di capacità acquisite. Modalità e scadenze per l'assegnazione dei progetti sono indicate dai docenti nell'ambito del corso. Modalità di svolgimento dell’esame scritto in remoto L’esame scritto sarà a risposta aperta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus). Le due parti saranno svolte indipendentemente, ognuna in una finestra temporale maggiore (di almeno 20 minuti) della durata effettiva, per tener conto di eventuali problemi di accesso. Una volta iniziata l’una o l’altra parte, la durata è quella specificata (circa 75 minuti). In ciascuna delle 2 parti il candidato potrà scorrere le domande avanti e indietro non essendo imposta alcuna sequenzialità. L'esame scritto sarà svolto contemporaneamente in remoto e in presenza, quest'ultima in locali dell'Ateneo dotati di adeguate attrezzature, quali i LAIB. Materiale consultabile e/o utilizzabile durante lo scritto: • NON è possibile consultare testi, appunti, dispense, etc. • NON è possibile utilizzare supporti di tipo elettronico oltre al PC (cellulari, palmari, portatili, ecc.) • E' possibile utilizzare la calcolatrice scientifica fornita in Exam con Respondus. • E' possibile usare carta e penna per svolgere calcoli o altro in brutta copia. Si intende tuttavia che tale materiale non è oggetto di valutazione, che è limitata alle sole risposte fornite nella piattaforma Exam. Sperimentazione della piattaforma Exam con Respondus Come indicato nelle norme di Ateneo, lo studente è tenuto: • a verificare con largo anticipo di essere dotato degli strumenti hardware, software e di rete necessari allo svolgimento dell’esame • ad effettuare una simulazione, sul portale della didattica nella sezione "Esami in Remoto”, per poter identificare e risolvere eventuali criticità. Una simulazione con soluzioni di un appello passato erogata in remoto è disponibile sulla pagina del corso. In caso si riscontrino problemi, per questioni di dotazione hardware/software/rete lo studente deve aprire un ticket come indicato nelle norme di Ateneo. Nel caso si riscontrino problemi specifici al corso, lo studente invii al più presto una segnalazione email al docente. Comunicazione con i docenti durante l’esame Una volta fatto accesso alla piattaforma Exam con Respondus per ciascuna delle 2 parti, sarà reso disponibile un link a una Virtual Classroom in cui docenti e studenti potranno comunicare mediante un canale opportuno. Sarà comunque disabilitata qualsiasi forma di comunicazione tra studenti mediante Virtual Classroom. In presenza: sono presenti docenti che vigilano cui lo studente si può rivolgere. Al termine dello scritto, lo studente riceve tramite la piattaforma Exam un file .pdf con il suo elaborato, che consente la verifica del caricamento corretto delle risposte. Comportamento in caso di problemi tecnici Nel caso insorgano problemi in fase di esame: • lo studente non riesce a connettersi correttamente alla piattaforma Exam con Respondus: innanzitutto è opportuno riprovare più volte, ma, trascorsi non più di 10 minuti dall’inizio della prova deve contattare via e-mail il docente (o utilizzare altro strumento indicato da quest'ultimo) per segnalarlo • se lo studente non risulta essersi connesso dal log della piattaforma Exam con Respondus e se non ha segnalato alcuna difficoltà, lo si considera non presentato all’appello • se lo studente si connette correttamente alla piattaforma Exam con Respondus, ma poi insorgono problemi tecnici (es. mancanza di connessione) che non consentano il regolare svolgimento della prova di esame, vale quanto definito nelle norme di Ateneo del 30 maggio 2020 al punto c). In particolare lo studente deve segnalare IMMEDIATAMENTE il problema direttamente mediante messaggio email al docente (o altro strumento indicato da quest'ultimo). Se il problema sussiste ed impedisce di portare a termine l’esame, successivamente dovrà presentare specifica autocertificazione, di cui l’Ateneo fornisce fac-simile, in cui siano riportati con precisione la tipologia di problemi riscontrati, l’orario in cui i problemi si sono verificati, indirizzo del luogo dove si è svolta la prova e indicazione del provider per consentire l’eventuale effettuazione di controlli. Tale documento dovrà essere trasmesso di email al docente entro 60 minuti dal termine dell’esame. Comportamento in caso di problemi tecnici per esame in presenza Nel caso insorgano problemi in fase di esame: • lo studente avverte immediatamente i docenti che vigilano.