Corso di laurea magistrale in Informatica

Agli studenti è richiesta una conoscenza di base dell’architettura di un computer (secondo quanto studiato nel corso di Architetture degli Elaboratori I) e dei concetti di base di programmazione (secondo quanto studiato nel corso di Programmazione I). Gli studenti dovranno inoltre essere in grado di padroneggiare i sistemi di enumerazione binario (base due) ed esadecimale (base sedici).
Insegnamenti propedeutici (forniscono le competenze attese in ingresso): Costituiscono prerequisiti i contenuti dei corsi di:* Architettura degli Elaboratori I

   * Programmazione I

   * Computer Architecture I
   * Computer Programming I

Il sistema operativo costituisce l’interfaccia fondamentale tra l’utilizzatore di un computer e il computer stesso. Parte essenziale del curriculum di base di una laureata o  laureato in informatica è la conoscenza di come il sistema operativo sia in grado di amministrare le varie componenti hardware di cui è composto un computer. Queste modalità di amministrazione devono essere il più possibile trasparenti alla generica utilizzatrice o al  generico utilizzatore del computer, ma devono essere conosciute a fondo da ogni specialista del settore. L’insegnamento fornisce dunque una conoscenza di base dell'architettura interna e del funzionamento dei moderni sistemi operativi, e di come, ai fini di garantire un ragionevole compromesso tra efficienza, sicurezza e facilità d’uso, vengono amministrate le risorse fondamentali della macchina su cui il sistema operativo è installato: il processore, la memoria principale e la memoria secondaria. L'obiettivo di insegnare i sistemi operativi fa dunque parte degli Obiettivi formativi specifici del CdS in Informatica (LM18), in particolare è tra quelli relativi all'area informatica di base di tutti gli indirizzi della laurea magistrale. Per la parte di laboratorio gli obiettivi formativi sono l’apprendimento del linguaggio C, utilizzato per la programmazione nell’ambiente del sistema operativo Unix. La parte di laboratorio mira a fornire alla studentessa e allo studente una conoscenza (teorica e pratica) di base sui comandi della shell, sulla gestione dei processi, sugli strumenti di inter-process communication e sulla gestione dei segnali forniti dal sistema, oltre che alcuni rudimenti di programmazione bash. I temi introdotti durante il laboratorio corredano e integrano le conoscenze derivanti dalla parte teorica (knowledge and understanding), al tempo stesso presentando esempi di problemi realistici di comunicazione e sincronizzazione su cui studentesse e studenti sono sollecitati a cimentarsi, anche investigando soluzioni alternative (applying knowledge and understanding). La preparazione e la discussione del progetto sono inoltre volte a stimolare le capacità di organizzare il lavoro in piccoli gruppi (2-3 studentesse/studenti), e poi di illustrare verbalmente le soluzioni adottate (communication skills). TUTTE LE INFORMAZIONI SUL CORSO E IL MATERIALE DIDATTICO SI TROVERANNO IN MOODLE.

Le studentesse e gli studenti acquisiranno la conoscenza dell'architettura e del funzionamento dei moderni sistemi operativi, e dovranno essere in grado di ragionare sulle prestazioni fornite dal sistema e su eventuali inefficienze. Avranno inoltre appreso i fondamenti della programmazione C e concorrente e la capacità di sviluppare programmi concorrenti in grado di interagire fra loro senza causare anomalie o blocchi del sistema. Infine, avranno una conoscenza di base di come le risorse della macchina (in particolar modo il tempo di CPU, lo spazio di memoria primaria e lo spazio di memoria secondaria) possano essere sfruttate al meglio. Le studentesse e gli studenti dovranno essere in grado di sviluppare programmi scritti nel linguaggio C, e programmi di sistema e concorrenti codificati con i comandi propri dell’ambiente del sistema operativo Unix; dovranno inoltre essere in grado di ragionare su alcuni problemi di comunicazione fra processi e sincronizzazione utilizzando gli strumenti introdotti durante il laboratorio.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: le studentesse e gli studenti acquisiranno la padronanza della terminologia tecnica dei sistemi operativi e del loro funzionamento, in particolare del modo in cui riescono ad amministrare tutte le risorse di un computer e di come garantiscono in modo trasparente agli utenti i diversi tipi di servizi forniti. La conoscenza del linguaggio C e dell'ambiente Unix permetterà loro di ragionare sul caso più paradigmatico di sistema operativo oggi esistente.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: le studentesse e gli studenti acquisiranno le competenze di base per ragionare sul funzionamento (ed eventuale mal funzionamento) di un generico sistema operativo, e su come si possa intervenire per modificare o migliorare le prestazioni in base allo specifico sistema e al contesto in cui è utilizzato.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO: le studentesse e gli studenti saranno in grado di compiere in modo autonomo scelte e decisioni che impattano sull'installazione di un sistema operativo, sulla sua configurazione e sul suo funzionamento, incluse eventualmente le caratteristiche hardware che deve avere la macchina su cui il sistema operativo viene installato.

ABILITÀ COMUNICATIVE: la terminologia specifica dei sistemi operativi e la loro configurazione interna, acquisita dalle studentesse e dagli studenti e testata in fase di esame, permetterà loro di interloquire con altre figure professionali informatiche nonché con utenti eventualmente non competenti in materia.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: acquisizione di capacità autonome di apprendimento e di autovalutazione sugli argomenti del corso.

NOTA: Par la parte di teoria, il programma è basato sul TESTO DI RIFERIMENTO. PARTE DI TEORIA:

   * Introduzione al Corso di Sistemi Operativi

   * PARTE I: GENERALITA'

         o Introduzione (cap. 1)

         o Strutture dei Sistemi Operativi (cap. 2)

   * PARTE II: GESTIONE DEI PROCESSI

         o Processi (cap. 3) 

         o Thread (cap. 4) 

         o Scheduling della CPU (cap. 5) 

         o Sincronizzazione dei Processi (cap. 6) 

         o Deadlock (Stallo di Processi) (cap. 7) 

   * PARTE III: GESTIONE DELLA MEMORIA (PRIMARIA)

         o Memoria Centrale (cap. 8) 

         o Memoria Virtuale (cap. 9) 

   * PARTE IV: GESTIONE DELLA MEMORIA SECONDARIA

         o Interfaccia del File System (cap. 10) 

         o Realizzazione del File System (cap. 11) 

         o Memoria Secondaria e Terziaria (Gestione dell'Hard disk) 

==================== PARTE DI LABORATORIO:

• Linguaggio C
• Introduzione a Unix (comandi, shell, file system, diritti d'accesso, ridirezione, pipe)
• Make e makefile
• System call per la creazione e la sincronizzazione di processi
• System call per l'Inter-Process Communication e per la gestione di segnali
• Esercitazioni pratiche, in particolare: esercitazioni finalizzate ad imparare il linguaggio C, ad utilizzare Unix e a sviluppare programmi concorrenti

   * Introduction to Operating systems

   * PART I: GENERALITIES

         o Introduction (chap. 1)

         o Structure of Operating Systems (chap. 2)

   * PART II: PROCESS MAMAGEMENT

         o Processes (chap. 3) 

         o ThreadS (chap. 4) 

         o CPU Scheduling (chap. 5) 

         o Process syncronization (chap. 6) 

         o Deadlock (chap. 7) 

   * PART III: MEMORY ADMINISTRATION

         o Central Memory (chap. 8) 

         o Virtual Memory (chap. 9) 

   * PART IV: SECONDARY MEMORY ADMINISTATION

         o File System Interface (chap. 10) 

         o File System Implementation (chap. 11) 

         o Secondary and Tertiary memory (chap. 12) 

L’insegnamento è diviso in una parte di teoria e una di laboratorio. Per la parte di teoria sono previste 48 ore di lezione frontali che seguono il programma riportato qui sopra, integrate da casi di studio e da esercitazioni volte ad illustrare l’applicazione pratica dei concetti appena studiati. La parte di laboratorio è articolata in due moduli da 30 ore ciascuno, il primo avente per oggetto l’insegnamento del linguaggio C, e il secondo rivolto alla programmazione in ambiente UNIX. Le lezioni si svolgono in maniera interattiva e sono corredate da vari esercizi miranti a fornire esempi pratici.

Per superare l'esame di Istituzioni di sistemi operativi le studentesse e gli studenti devono ottenere un punteggio sufficiente (almeno 18) nelle prove in cui si articola l’esame, che dovranno essere sostenute nel seguente ordine: - 1) Prova di laboratorio: consiste nella discussione individuale del progetto di laboratorio ed è finalizzata a valutare le competenze acquisite nei moduli di laboratorio. Più precisamente saranno valutati sia gli strumenti insegnati nel modulo Unix, sia le competenze inerenti il linguaggio C. - 2) Prova scritta: è finalizzata a valutare le competenze acquisite sugli argomenti insegnati nel modulo di teoria e C. In generale potrà essere composta da domande aperte, domande chiuse a scelta multipla, esercizi. - 3) Orale facoltativo. Può essere sostenuto solo avendo preso nella prova scritta almeno 26/30. Integra il voto ottenuto sostenendo le parti di esame 1) e 2), e permette di prendere un voto massimo di 30/30 e lode. Il voto finale sarà ottenuto come somma pesata dei voti conseguiti nelle prove descritte.