Situato nel primo semestre del terzo anno, il corso si "Sistemi opertivi" è essenziale e obbligatorio per un ignegnere informatico ed è pensato per fornire un vantaggio decisivo nella comprensione e nell'utilizzo avanzato dei sistemi operativi. Questo insegnamento vi guiderà attraverso gli elementi cardine dell'architettura dei sistemi operativi, per poi equipaggiarvi con le conoscenze e le abilità pratiche indispensabili nella programmazione di sistema e nella gestione dei processi concorrenti. Vi specializzerete nei sistemi operativi UNIX-like, con un focus intensivo su Linux. Imparerete a sfruttarne appieno le potenzialità, non solo attraverso l'uso esperto dei comandi utente e di amministrazione, ma anche sviluppando la capacità di programmare direttamente a contatto con le funzionalità più profonde del sistema.

Con il completamento di questo insegnamento, avrai sviluppato le seguenti capacità: • Capacità di discernimento tra i principali sistemi operativi moderni e le loro caratteristiche distintive. • Comprensione operativa delle funzionalità essenziali che un sistema operativo mette a disposizione. • Abilità pratica nell'amministrazione di sistemi UNIX/Linux, attraverso l'uso avanzato di comandi, shell, filtri e script. • Visione architetturale di un sistema operativo come organizzatore e gestore ottimale delle risorse del computer. • Competenza nella gestione avanzata di processi e thread, inclusa l'applicazione di tecniche chiave per la loro creazione, sincronizzazione e terminazione. • Destrezza nell'impiego delle chiamate di sistema (system call) per il controllo granulare di processi e thread. • Abilità nel risolvere problemi elementari mediante l'applicazione di paradigmi di programmazione concorrente. • Capacità analitica nell'affrontare e risolvere i classici problemi di sincronizzazione in contesti concorrenti.

Per affrontare con successo questo insegnamento, è essenziale possedere solide basi nelle seguenti aree: • Architettura dei Sistemi di Elaborazione: o Profonda comprensione dell'architettura di un calcolatore, con particolare attenzione alla struttura della CPU, all'organizzazione gerarchica della memoria e alla rappresentazione dei tipi di dato. o Conoscenza del funzionamento e dell'utilizzo dei meccanismi di interruzione (interrupt). • Programmazione Avanzata e Problem Solving in C: o Padronanza completa della sintassi del linguaggio C, dai costrutti fondamentali a quelli più avanzati. o Abilità nell'utilizzare e implementare strutture dati statiche e dinamiche (ADT), quali vettori, matrici, liste, code, pile, alberi, ecc. o Comprovata capacità di risolvere problemi di complessità elevata attraverso la progettazione e la scrittura di programmi efficienti in linguaggio C.

• Architettura di un sistema operativo (3.0 h): o Introduzione e classificazione dei sistemi operativi. o Struttura di un sistema operativo, risorse gestite e moduli principali. o Possibili organizzazioni di un kernel. • Aspetti base del sistema operativo Linux (6.0 h): o Comandi utente. o Comandi per la gestione del sistema. o Demo sui comandi, esempi ed esercizi. • Aspetti avanzati del sistema operativo Linux (5.5 h): o Shell. o Linguaggi di script. o Esempi ed esercizi. • Il file system (3.0 h): o File e allocazione. o Architettura di un file system. o Esempi ed esercizi. • Processi (11.0 h): o Introduzione ai processi e alla programmazione concorrente (system call fork e wait). o Controllo avanzato dei processi (system call exec e system). o Segnali. o Gestione e comunicazione tra processi (pipe). o Esempi ed esercizi. • Thread (6.0 h): o Concetti principali (esecuzione, passaggio parametri, attesa, etc.). o Differenze tra thread e processi. o Tipologie e caratteristiche dei thread. o La libreria Pthread in ambiente UNIX-like. o Esempi, esercizi e risoluzione di problemi paralleli. • Sincronizzazione di processi e thread (7.5 h): o Soluzioni software e hardware al problema della sincronizzazione. o Variabili e primitive semaforiche. o Problemi di sincronizzazione classici (produttore e consumatore, lettori e scrittori, filosofi, etc.). o Esempi, esercizi si sincronizzazione e risoluzione di problemi paralleli. • Lo scheduling dei processi (1.5 h). o Esempi ed esercizi. • Il problema dello stallo (1.5 h). o Esempi ed esercizi. • Esercitazioni di laboratorio su tutti gli argomenti precedentemente indicati su un sistema operativo Linux (15.0 h).

L'insegnamento è organizzato in lezioni, esercitazioni e laboratori. Non vi è alcuna distinzione formale tra ore di lezione e ore di esercitazione. Le esercitazioni, relative ai vari argomenti, sono svolte contestualmente alla trattazione della parte teorica. L'insegnamento comprende inoltre circa 15 ore di esercitazioni in laboratorio assistite da esercitatori e borsisti. L’attività di laboratorio comprende esercitazioni pratiche su tutti gli argomenti trattati durante le lezione e le esercitazioni in aula. Per questo motivo i laboratori sono parte integrante e fondamentale del corso. Le esercitazioni di laboratorio sono svolte utilizzando un sistema operativo Linux (Ubuntu o similare) e prevedono l’utilizzo di tutti gli strumenti base del sistema operativo stesso, dai comandi e dai linguaggi di shell, alla scrittura di script, al file-system a la sua gestione, allo sviluppo di programmi concorrenti in linguaggio C.

• Materiale fornito dal docente: o Trasparenze proiettate in aula. o Materiale utilizzato in laboratorio, con particolare riferimento alle eserctazioni di laboratorio e alle relative soluzioni. o Dispense e opuscoli su argomenti specifici. • Materiale (didattico e non) a disposizione sul World Wide Web. • Testi in forma cartacea: o A. Silbershatz, P. Galvin, G. Gagne, " Sistemi Operativi. Concetti ed Esempi ", Pearson Education Italia. o A. S. Tanenbaum, H. Bos, “I moderni sistemi operativi”, Pearson Education Italia. o W. R. Stevens, S. A. Rago, "Advanced programming in the UNIX Environment", Addison-Wesley Publishing Company.

Slides; Dispense; Libro di testo; Libro di esercitazione; Esercizi; Esercizi risolti; Esercitazioni di laboratorio; Esercitazioni di laboratorio risolte; Video lezioni dell’anno corrente; Video lezioni tratte da anni precedenti; Strumenti di auto-valutazione;

Modalità di esame: Test informatizzato in laboratorio;

Exam: Computer lab-based test;

... L’esame consiste in un’unica prova scritta effettuata mediante computer, utilizzando la piattaforma "Esami". Il corso non include alcuna prova orale. L'esame sarà effettuato con modalità vis-à-vis, in un'aula. Gli studenti devono provvedere a presentarsi muniti del laptop. Gli istruttori effettueranno l'assistenza e la consulenza necessaria. Tutti gli studenti sono tenuti a documentarsi sulle regole dell'Università in relazione alle modalità di esame, a procurarsi i necessari strumenti hardware e software per poter effettuare le prove e a verificarne il corretto funzionamento (e aggiornamento) prima della prova. Tutti gli studenti sono tenuti a rispettare il codice etico dell’Ateneo. In caso di problemi di natura infrastrutturale, gli studenti devono comunicare prontamente tali problemi. In caso esistano sospetti relativi ad illeciti compiuti durante la prova scritta, i docenti si riservano il diritto di annullare la prova stessa oppure di procedere alla valutazione del candidato mediante una ulteriore verifica di tipo orale. La prova scritta include da 6 a 18 domande aperte (con correzione manuale) oppure chiuse (con correzione automatica da parte della piattaforma di esame). Tutte le risposte a correzione automatica richiedono precisione nell'inserzione della risposta e il formato specificato deve essere rigorosameente rispettato. Risposte errate possono implicare una penalità nel punteggio finale. Le domande sono volte a verificare: • Le conoscenze acquisite durante il corso e relative tanto agli aspetti teorici quanto a quelli più pratici. • Le capacità di risolvere problemi che coinvolgano le conoscenze teoriche e pratiche acquisite, con particolare attenzione in relazione ai comandi di shell, ai linguaggi di script, agli aspetti principali della programmazione di sistema e alla programmazione concorrente. La prova scritta ha una durata di 130 minuti. Durante la prova non è ammesso l’utilizzo di appunti, libri di testo, né altro materiale. Computer portatili, cellulari, palmari, etc., sono proibiti. Eventuali dispense predisposte dal docente (per esempio quelle relative ai comandi di shell Linux, agli script BASH e alla libreria Pthread), e ritenute necessarie per lo svolgimento della prova, saranno rese disponibili direttamente all'interno della piattaforma "Esami". Stessa considerazione vale per la calcolatrice inserita automaticamente all'interno della piattaforma. Il voto massimo acquisibile è pari a 36 punti. Tutti voti vengono arrotondati per eccesso. Voti superiori a 32 o a 33 (a seconda della prova scritta) saranno automaticamente convertiti in 30 con lode.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.