Corso di Sistemi Operativi Ingegneria Elettronica e Informatica prof. Rocco Aversa. Raccolta prove scritte. Prova scritta

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1 Corso di Sistemi Operativi Ingegneria Elettronica e Informatica prof. Rocco Aversa Raccolta prove scritte Realizzare una classe thread Processo che deve effettuare un numero fissato di letture da una memoria condivisa di 8k interi. Per ogni lettura il singolo thread: Genera in modo casuale un indirizzo logico della locazione di memoria da leggere (il numero deve essere compreso tra 0 e 16k-1). Utilizzare la funzione Math.random() che genera un numero casuale reale tra 0 e 1. Trasforma l indirizzo logico in un indirizzo fisico utilizzando una tabella delle pagine interna (dimensione della pagina=1k). La tabella delle pagine deve contenere per ogni pagina logica l indicazione della presenza o meno della pagina in memoria (bit di validità) e del numero di pagina fisica corrispondente. La tabella delle pagine del singolo processo deve essere inizializzata allocando le prime 8 pagine logiche nelle prime 8 pagine fisiche della memoria supponendo di avere a disposizione tutta la memoria fisica. Nel caso si verificasse un page fault, il thread attende 10 millisecondi, aggiorna la tabella delle pagine utilizzando un algoritmo di sostituzione qualsiasi e fornisce l indirizzo fisico aggiornato (PARTE FACOLTATIVA). Effettua l operazione di lettura. La memoria condivisa (oggetto della classe MEM) è costituita da un array di 8k interi. La lettura del singolo intero deve avvenire in mutua esclusione da parte dei processi. Per semplicità, l aggiornamento del contenuto della memoria non va effettuato. Infine scrivere una programma che crei un oggetto della classe MEM e avvii l esecuzione di 3 thread Processo che dovranno effettuare rispettivamente 3, 12, e 8 operazioni di lettura. Calcolare la dimensione (in bytes) della FAT per un disco da 512MB con blocchi da 16 KB e quanti blocchi occupa sul disco (come dimensione del campo di indirizzamento del blocco si utilizzi un numero intero di byte).

2 Realizzare una classe thread consumatore che deve effettuare un numero fissato di letture da una coda condivisa (n posti) e una classe thread produttore che effettua un numero fissato di scritture sulla stessa struttura dati. Realizzare un alternanza tra k scritture e k letture (con k<n). La coda condivisa (oggetto della classe CODA) è costituita da un array di n interi. Scrivere una programma che crei un oggetto della classe CODA e avvii l esecuzione di 2 thread produttore e 3 thread consumatore. Si consideri un file system di tipo unix in cui gli i-nodi contengono 7 puntatori, di cui i primi 5 puntatori sono riferimenti diretti, il 6 puntatore è un riferimento di tipo single indirect e il 7 puntatore è di tipo double indirect. Si consideri un i-nodo abbia il seguente contenuto: (504, 333, 182, 910, 532, 334, 667) e supponiamo inoltre che i blocchi 334, 667 contengano rispettivamente gli indirizzi: blocco 334: (468, 469, 470,.) blocco 667: (440, 445, 450,.) Nell ipotesi che i blocchi abbiano dimensione 2KB (2048 byte), dire in quale blocco fisico del disco sono memorizzati i seguenti bytes del file descritto dall i-nodo in questione: a- byte 5121 b- byte Realizzare una classe thread lettore che deve effettuare un numero fissato di letture da una memoria e una classe thread scrittore che effettua un numero fissato di scritture sulla stessa memoria. Le operazioni di scrittura devono avvenire in mutua esclusione (un operazione di scrittura alla volta), mentre i lettori possono accedere alla memoria contemporaneamente ad uno scrittore e ad altri lettori. La memoria condivisa (oggetto della classe MEM) è costituita da un array di n interi. Per ogni lettura/scrittura il singolo thread (lettore/scrittore) genera in modo casuale un indirizzo logico della locazione di memoria da leggere/scrivere (il numero deve

3 essere compreso tra 0 e n-1). Utilizzare la funzione Math.random() che genera un numero casuale reale tra 0 e 1. Scrivere una programma che crei un oggetto della classe MEM e avvii l esecuzione di 3 thread lettore e 2 thread scrittore. Si consideri un processo A con 8 pagine logiche di 1K, e le seguenti configurazioni della tabella delle pagine Presente Assente P. Fisica e del TLB (memoria con accesso per chiave) di 4 posizioni Valido PaginaVirtuale Pagina Fisica Discutere cosa accade quando A cerca di accedere alle seguenti parole: a) 670 b)2102 c) 1130 Realizzare una classe thread Processo che deve effettuare un numero fissato di elaborazioni. Per ogni elaborazione il singolo thread: chiede l uso della risorsa di calcolo che gli è stata assegnata(classe CPU); una volta ottenuta, la mantiene occupata per un numero random di millisecondi (utilizzare il metodo sleep()); rilascia la risorsa al termine dell elaborazione.

4 La classe Processo ha come campi: il numero di esecuzioni che il singolo thread deve effettuare e la risorsa di calcolo (un oggetto della classe CPU) che gli viene assegnata. La risorsa di calcolo (oggetto della classe CPU) può essere utilizzata in mutua esclusione dai thread Processo. Scrivere, dunque, due metodi che regolano l accesso e il rilascio della risorsa di calcolo, realizzando una turnazione stretta tra i processi (P1,P2,P3,P1,P2,P3,..). Infine scrivere una programma che crei un oggetto della classe CPU e avvii l esecuzione di 3 thread Processo a cui sia stata assegnata la stessa risorsa di calcolo. Ciascun thread Processo dovrà eseguire 4 elaborazioni. Calcolare la dimensione (in bytes) della FAT per un disco da 1GB con blocchi da 16 KB e quanti blocchi occupa sul disco (come dimensione del campo di indirizzamento del blocco si utilizzi un numero intero di byte). Si calcoli, inoltre, quanti accessi alla memoria centrale e quanti accessi al disco sarebbero necessari per leggere il byte n =65546 (=2^16+10) di un file nell'ipotesi che la directory del file e tutta la FAT risiedano in memoria centrale. Realizzare una classe thread Lettore che deve effettuare un numero fissato di letture da una coda di messaggi (eliminando il messaggio letto) e una classe thread Scrittore che genera e mette in coda un numero fissato di messaggi. La classe Lettore/Scrittore ha come parametri il numero di letture/scritture che il singolo thread deve effettuare e la coda dei messaggi (un oggetto della classe Queue) che gli viene assegnata. La coda dei messaggi di capacità pari a n (oggetto della classe Queue) deve essere utilizzata in mutua esclusione dai thread. Infine scrivere una programma che crei un oggetto della classe Queue e avvii l esecuzione di 3 thread Lettore e 2 thread Scrittore. Si consideri il seguente frammento di FAT: Blocco Fisico - valore nella FAT

5 e di directory D1 : nome file - primo blocco A 32 Nell ipotesi che i blocchi abbiano dimensione 4KB ( 4096 byte), dire in quali blocchi fisici sono memorizzati i seguenti byte del file A della directory D1 : a- byte di A b- byte 8192 di A c- byte 1192 di A d- byte 5002 di A Esercizio (multithread) Realizzare una classe thread Thread che deve effettuare un numero fissato di letture in memoria. La memoria fisica è pari a 8k byte mentre lo spazio di indirizzamento virtuale è di 32k byte e la dimensione della pagina di 2k byte. I Thread condividono lo spazio di memoria del processo e la tabella delle pagine. Per ogni lettura il singolo thread: Genera in modo casuale un indirizzo logico della locazione di memoria da leggere. Utilizzare la funzione Math.random() che genera un numero casuale reale tra 0 e 1. Invoca il metodo traduci di una classe MMU che trasforma l indirizzo logico in un indirizzo fisico utilizzando la tabella delle pagine del processo. La tabella delle pagine condivisa dai Thread deve contenere per ogni pagina logica l indicazione della presenza o meno della pagina in memoria (bit di validità) e del numero di pagina fisica corrispondente. La tabella delle pagine deve essere inizializzata allocando le prime 4 pagine logiche nelle prime 4 pagine fisiche della memoria supponendo che il processo abbia a disposizione tutta la memoria fisica. In caso di page fault il metodo traduci restituisce al Thread un

6 indirizzo non valido. Il Thread, in caso di page fault, attiva il metodo sostituisci della MMU (che implementa un algoritmo di sostituzione a piacere), e riprova ad effettuare la traduzione. Infine scrivere una programma che crei un oggetto della classe MMU e avvii l esecuzione di 3 thread Thread che dovranno effettuare rispettivamente 5, 10, e 3 operazioni di lettura. Esercizio sulla gestione dei processi 1. Che cos'è il process control block (PCB)? Elencare quali informazioni principali sono tipicamente contenute nel PCB motivandone la presenza. Esercizio sulle chiamate di sistema 2. Scrivere un programma C che esegue le seguenti attività: crea due pipe (pipe1 e pipe2) attiva in sequenza 3 figli (P1, P2,P3) comunica il pid di P3 a P1 e P2 utilizzando rispettivamente pipe1 e pipe2 attende la terminazione dei 3 figli I processi P1 e P2 si scambiano il proprio pid utilizzando pipe1 come canale monodirezionale tra P1 e P2 e pipe2 tra P2 e P1. A questo punto, prima di terminare, P1 invierà un segnale SIGUSR1 a P3 e P2 invierà il segnale SIGUSR2 a P3. Il processo P3, una volta attivato, esegue una exec. Il processo attivato dalla exec, prima di iniziare l attività, attende l arrivo dei due segnali da P1 e P2. Scrivere un unica funzione che gestisca la ricezione sia di SIGUSR1 che di SIGUSR2 e che si assicuri dell arrivo di entrambi. Esercizio sulla gestione dei processi 1. Si consideri il seguente insieme di processi: ad ognuno è associata la durata del prossimo CPU-burst e la priorità. PROC CPU-burst PRIOR T. ARRIVO P P

7 P P P Si illustri attraverso diagrammi di Gantt l'ordine di esecuzione dei processi utilizzando gli algoritmi SJF, priorità (numeri piccoli = priorità alta) e Round Robin con quanto di tempo di 1 unità Calcolare in ciascun caso il tempo di turnaround e il tempo di attesa di ogni processo. Quale algoritmo permette di ottenere il minor tempo medio di turnaround? Esercizio sulle chiamate di sistema 2. Scrivere un programma C (P0) che esegue le seguenti attività: attiva in sequenza 2 figli (P1, P2) creando due canali di comunicazione monodirezionali distinti utilizzando 2 pipe (pipe1 tra P0 e P1; pipe2 tra P0 e P2); comunica il pid di P2 a P1 e di P1 a P2 attraverso le pipe; attende la terminazione dei 2 figli. I processi P1 e P2, dopo aver ricevuto il pid del fratello dal padre, eseguono entrambi una exec di un nuovo processo (stesso eseguibile), passando come parametro il pid del fratello. Il nuovo processo, una volta attivato, se risulta essere il fratello maggiore (pid minore) invia un segnale SIGUSR1 al fratello minore e termina. Il fratello minore, invece, attende l arrivo del segnale SIGUSR1 e subito dopo termina le attività.

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