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1 Data 25/9/2013 N. _1,2 Data 26/9/2013 N. _3.4 Argomento Discussione sul sito del corso: modalita' esame, iscrizione alla mailing list programma corso:4 argomenti principali: teoria statistica, concorrenza in java, linguaggio C, Linux. La concorrenza: cos'e'? utilita': multicore. cose' un processo: filo di istruzioni struttura dei SO: strati, monoltico Argomento terminata la struttura dei so. Puntualizzato il processo con un esempio: while(true){if(x>0) x-=5; else if(x<0) x+=5; else x-=2;} la sequenza di istruzioni in esecuzione cambia a seconda del valore di x; sequenza di istruzioni= processo. Cenni di architetture, microcodice, registri, alu, memoria. Interrupt sw e hw. Ore 2 Ore 2 Data 27/9/2013 N. _5,6.7 Argomento ripresa la architettura, cache, tempo d'accesso effettivo. ripreso l'interrupt: spiegazione sp mediante classe stack.class stack{ private int arr[]; private int punt; stack() {punt=10; arr=new int[10]}; void push(int x){arr[-- punt]=x;}; int pop(){return(arr[punt++]} } meccanismo di interfacciamento utente/stack, trap handler, modalita' utente/sistema.cos'e' un processo? sfera inconpenetrabile, spazi di indirizzamento distinti condividere i dati, ipc -> passare attraverso il kernel con una system call rappresentare il processo con una sequenza lineare generare concorrenza: multiprogrammazione Ore 3 Data 2/10/2013 N. _8,9 Argomento_ripresa multiprogrammaz. multitasking cooperativo (WINNT, MacOs...), coroutine (java, linguaggi) time sharing, pseudocode, diagramma temporale. PCB. slide DEFINIZIONI. contesto, cambiamento di contesto... Thread-condivisione spazio di indir., efficienza, blocco delle chiamate bloccanti non bloccano il processo Topologie di reti. statistica, qualche definizione. Ore 2 Data 21/12/2011 Data 3/10/2013 N. N. _10,11 _ Argomento Cominciato col modello di coda MM1. Popolazione arrivi, popolaz. partenze. Sono VA quindi comiciato a parlare di VA. Istogrammi. Funzione cumulativa. Caratteristiche principali. Istogrammi continui->funzione densita'. Caratteristiche principali. Momenti. calcolo della varianza ome E(x^2)-E^2(x). Due VA. media e varianza della somma di 2 VA. funzioni notevoli. Legame tra Poisson e expon. Gli arrivi: significato di lambda e mu. caso lambda < mu ma non <<. Esempio grafico. Caso che a noi interessa: pcb in coda. arrivi e partenze con Poisson. Taylor della esponenziale 2 Data 4/10/2013 N. _12,13,14 Ripresa la conservazione del flusso: rapp. grafica. Dimostrazione della confluenza di canali poissonoani. Derivazione del risultato fondamentale: P_n=rho^n P_0. Esercizi Ore 3

2 Data 9/10/2013 N. _15,16 Data 10/10/2013 N. _17,18 Argomento_Ribadito l'approccio seguito: rapporto incrementale, limite per Delta_t ->-0 Ribadito il fatto che per Delta_t che tende a zero, le potenze di Delta_t sono infinitesimi di ordine superiore. Dal risultato della lezione precedente, cioe' P_n=rho^nP_0, fatta la derivazione per ottenere P_0 e E(n). Ricavato il numero medio di utenti in coda. Con la formula di Little,calcolato il tempo d'attesa. Fatto qualche esercizio fino alle due code in tandem. Ore 2 Data 11/10/2013 N. _19,20,21 Esercizi su reti di code aperte. modalita' di soluzione con le ipotesi di jackson. Esercizio sul calcolo della probabilita': p(t<tau + x t>tau). Cenni di processi stocastici e processi di Markov. Argomento Riprese l'esercizio delle due code in tandem. Giustificazione intuitiva della conservazione del flusso. Il motivo e' essenzialmente la stabilita' della coda. Parlato della Coda ciclica: caso piu' semplice delle code chiuse. Fatte le derivazioni relative fino ad ottenere P_0 e P_n. Coefficiente di utilizzazione CPU. Nella coda ciclica rho puo' essere minore o maggiore di 1 perche' sono code stabili. Se rho e' minore di 1, si vede il comportamento di multiprogrammazione: l'utilizzazione cresce con N. Poi decresce per l'overhead di context switching. Code chiuse piu' complesse richiedono altri approcci di soluzione. Fatto un esercizio di coda ciclica. Fatto un esercizio di code aperte: col teorema di jackson si considerano le varie parti indipendentemente. Ore 2 Data 16/10/2013 N. _22,23 Processi di Markov. Modalita' di soluzione. Soluzione della coda con frequenze variabili e della coda con piu' cpu. caso di coda chiusa: modalita' di soluzione. cenni di reliability. Ore _3 Ore 2 Data 17/10/2013 N. _24,25 Fine reliabilty, reliability con ridondanza a due guasti. Iniziato a parlare dei processi concorrenti: definizioni, esempio di thread concorrenti che leggono, elaborano, scrivono record seriali. Primitive linguistiche cobeg, coend, fork, join. Data 18/10/2013 N. _26,27,28 Esempi di implementazione di fork-join da grafici di precedenza. Semplificazione di grafi. Calcolo del empo di esecuzione in modo mono e multicore. Determinatezza. Definizioni e condizioni sufficienti. Esempio di provette. Programmazione in Java. Richiami delle caratteristiche principali. Ore 2 Ore 3

3 Data 24/ N. _29,30 Data 25/10/2013 N. _31,32,33 Riepilogo della caratteristiche fondamentali di java. Programmazione concorrente in Java: thread, modalita' di creazione. Metodi della classe thread. Esempi di traduzione di grafi di precedenze in java Ore 2 Riepilogo della concorrenza. Esempio di mutua esclusione: somma di una variabile. Soluzione: serializzare i thread. Disabitare interrupt: soluzione non possibile. Soluzione TSL,e Swap. Soluzioni software: prima, seconda terza e quarta. Peterson per 3 processi. Esecuzione del programma Peterson.java per 3 processi. Ore 3 Data 30/10/2013 N. _34,35 Ripresa la variante del secondo tentativo per mostrare che non protegge la sezione critica. Soluzione di Lamport per due thread per tentativi fino al confronto tra i ticket esteso al ticket e al suo indice. Concetto dei Monitor e Monitor in java: il qualificatore synchronized. Semafori spinlock e waitlock. Cenno all'uso dei semafori binari e semafori contatori. Semafori in java. Primo cenno alla mutua esclusione distribuita. Data 31/10/2013 N. _36,37 Ripresi i concetti di ieri: lamport per n thread, monitor, semafori. mutua esclusione distribuita, sincronizzazione clock, approccio centralizzato e distribuito. Iniziato stallo: definizioni, esempio di rivelazione di stallo Data 6/11/2013 N. _38,39 riepilogo degli argomenti trattati: architetture, interrupt, chiamate di sistema. Code d'attesa, procedura per ottenere le equazioni differenziali della probabilita' di avere n provessi in t. Metodo dei processi di markov per arrivare allo stesso risultato. Data 7/11/2013 N. _40,41 fine riepilogo: mutua esclusione, alternanza stretta, Peterson. Ripreso lo stallo. Esercizio sullo stallo.

4 Data 8/11/2013 N. _42,43,44 Data 8/11/2013 N. _45,46 prima provetta. Totale di 33h di lezione. lezione in inglese per le studentesse turche 9h:architetture (27%), 16h:statistica (50%), 8h:prog.concorrente fino a Peterson (23%) Ore 3 Data 14/11/2013 N. _47,48 Argomento stallo: diagramma degli stati, diagramma dell'allocazione risorse --> condizioni sufficienti. Le soluzioni allo stallo: prevenzione, Rilevazione e recupero, passaggio per stati sicuri per evitare lo stallo. Algoritmo del banchiere per piu' risorse. Esercizio svolto. Uso del programma disponibile sul sito. Prevenzione: negazione delle condizioni necessarie, sono tutte problematiche, se si puo' usare lo spooling almeno la condizione di ME e' alleviata. Sincronizzazione mediante semafori. L'uso delle primitive down e up in diversi punti del thread introduce diversi tipi di serializzazione. Scrittura di un diagramma di precedenze mediante semafori. Rivista la soluzione semaforica al produttore/consumatore, effetto dell'errore delle down. I semafori mutex all'interno si possono sostituire con qualsiasi soluzione software. Visualizzato il monitor per risolvere il produttore/consumatore con la condizione software sugli indici in e out. Ore 2 Data 20/11/2013 N. 52,53_ Ultima chiosa sull'algoritmo del banchiere come metodo per evitare lo stallo. Programmazione in C: struttura del programma, file singolo o diviso in moduli. Comando make. Comando gcc. Prompt di sistema, shell. Struttura del file system, Comandi di sistema. Gestione file. File standard. Introduzione ai puntatori. Ore 2 Data 15/11/2013 N. _49,50,51 Riepilogo dello stallo: ripresa algoritmo del banchiere. Soluzioni semaforiche ai problemi classici: produttore/consumatore con tre semafori, 5 filosofi con un semaforo per ogni forchetta, atomicita' della acquisizione forchette, soluzione con array di stato e un semafprp per ogni filosofo, lettori scrittori (protezione di un sito web dalla scrittura), barbiere con due semafori: cliente e barbiere. Inizio programmazione in C: struttura di un programma C, file unico, file suddiviso in parti: header, funzioni, algoritmo. Ore 3 Data 21/11/2013 N. _54,55 Puntatori a interi. Puntatori a byte vs puntatori a interi. Puntatori ad array. Copia di array. Array bidimensionali statiche e dinamiche. Creazione di array bidimensionali dinamici con malloc e con associazione di array. Puntatori a funzioni. Ore _2 Ore 2

5 Data 22/11/2013 N. _56,57,58 Data 27/11/2013 N. _59,60 Argomento Programmazione multithread in C. Creare un thread. Attributi di un thread. Modificare un attributo per la schedulazione, ad esempio. Passaggio di parametri ad un thread. Esempi. Sincronizzazione tra thread. Mutex. Esempi. Variabili condizioni, monitor: cond wait, cond signal. Puntualizzato i fatto che l'argomento trattato e' la programmazione in C e che nella provetta cisono semplici programmi in C. Completata la presentazione della programm. multithread con i semafori. Fatto un riepilogo dei punti salienti della progr. multithread. Identificatori dei processi. Iniziato a parlare del fork. Ore 3 Ore 2 Data 28/11/2013 N. _61,62 Chiamata fork per generare processi. Programma per la generazione multipla di figli. Chiamata wait/waitpid. Scrittura di un grafo delle precedenze in C con la fork. Grafo precedenze con generazioni multiple: che descrittore devo aspettare? Tabelle per la gestione file. La chiamata di sistema exec: funzione e utilità. Cosa viene ereditato nella exec? Ore 2 Data 29/11/2013 N. 63,64,65_ Argomento Richiamato il discorso sui puntatori a funzione: il nome della funzione è i suo indirizzo quindi è il puntatore. Ripreso il programma di generazioni multiple di figli. Verifica del fatto che se il padre muore, il figlio è ereditato dal processo 1. Tabella dei processi, riuso del numero dei pid. Rifatto lo schema semplificato della shell. Carattere da linea comando per eseguire in Background. Bozza di programma C. Segnali, tabella dei segnali. Tabella processi. Tabelle per la gestione dei file: ufdt, ft, it con descrizione dei link. Redirezione, mediante uso della dup e non. Carattere della redirezione e accodamento da linea comando. Bozza di programma C per generare redirezione. Terminazione normali e anomale di un processo.system call per gestione file: open read write close. Iniziate le pipe Ore 3 Data 4/12/2013 N. _66,67 Continuate le IPC: come si creano, come funzionano le pipe, necessità che siano usate tra processi imparentati. Programma d'esempio che implementa ls wc. Le pipe non hanno nome. Struttura delle fifo: sono funzionalmente identiche alle pipe ma hanno un nome. Si creano con la chiamata mkfifo. Programma d'esempio per realizzare ls wc con le fifo. Comandi di linea di linux: id, man, finger, ls, ps, rm. Standard input, standard output, standard error. Redirezione. Processi in background, operatore & Data 5/12/2013 N. _68,69 Riepilogo degli argomenti trattati, dalla lista inviata agli studenti Ore 2 Ore 2

6 Data 6/12/2013 N. _70,71,72 Data 6/12/2013 N. _73,74 seconda provetta lezione in inglese per studentesse turche Ore 3 Ore 2 Data 11/12/2013 N. _75,76 Segnali inviati da tastiera al processo in background. Comandi principali di linux: whereis, pwd, ls con le opzioni più usate. cd, mkdir, rmdir, cp, mv. Struttura delle directory. Comandi di link hard e simbolico. Protezione dei file. chmod. Struttura del disco. comando find. Sequenza di blocchi, Struttura dell'inode (descrittore file). Comando env (lista variabili d'ambiente), Comando ps, kill. Comando tail, head, less, more. Filtri in unix, comando cat, cut, paste, wc. Ore 2 Data 12/12/2013 N. _77,78 Argomento Programmazione in bash shell. Attivazione degli script. Parentesi. Metacaratteri e significato particolare degli stessi. Quoting: significato degli accenti. variabili, dichiarazione variabili intere. Operazioni aritmetiche. Attenzione: ci sono solo variabili intere. Conversione automatica stringa->intero. Condizioni e contronti. Struttura di controllo if. Istruzione while e for. Parametri di linea ad uno script. Funzioni, uscita da una funzione. Esempi di semplici programmi: mygrep, dimensione totale del file system, parsing di una stringa. Variabile separatore IFS. Ore 2 Data 13/12/2013 N. _79,80,81 Argomento Scritto uno script in bash: ricerca di sottostringa di 3 caratteri in un file. Gestione della memoria contigua, regola del 50%, costo del compattamento, minimizzare la frammentazione vuol dire minimizzare la percentuale spaziolibero/occupato. Indirizzi virtuali e fisici. Sistema a partizioni fisse -> frammentazione interna, a partisioni variabili -> frammentazione esterna. politiche di allocazione e rilascio. Gestione con le liste concatenate. Dimensione delle strutture liste e bitmap. Rilascio delle partizioni allocate: fusione delle partizioni libere. Gestione delle partizioni libere con le bitmap.esercizi sulla memoria contigua. Ore 3 Data 18/12/2013 N. _82,83 Memoria paginata. Principio: pagine virtuale messe nelle pagine fisiche. nr pagina virtuale, nr pagina fisica, spazio di indirizzmento virtuale e fisico. Indirizzo virtuale: nr pag virtuale offsett nella pagina nella memoria organizzata in byte. Indirizzo fisico: nr pag. fisica offsett nella pagina. Tabella delle pagine(pmt), bit di validità. Traduzione virtuale -> fisico. Page fault. Atenzione: ogni processo ha la sua PMT distinta Dimensione pagine. Rimpiazzamento delle pagine. Algoritmi Fifo (sostituisce la pagina piu' vecchia), Lru (rimpiazza, Ottimo. Frammentazione(interna)= 50% della dimensione della pagina. Ore 2

7 Data 19/12/2013 N. _84,85 esercizi sulla memoria paginata dai file con esercizi. Costo del page fault: il tempo di gestione puo' essere molto alto. L'unico modo di ridurlo è di ridurre la percentuale di page fult. Calcolo della percentuale di page fault. Protezione dei file. Qualche esercizio di protezione dei file. Script in bash. Analisi dei singoli caratteri di una stringa Ore 2 Data 20/12/2013 N. _86,87,88 Argomento Moduli di linux: struttura facendo riferimento a hello.c Programmi per la gestione dei moduli, dipendenze fra i moduli. Utilizzo dei moduli. Una mappe dei moduli. Uso della printk che scrive nel ring buffer e poi in /var/log: nel kernel non si usano le chiamate disponibili in strato utente. Compilazione del kernel: scaricamento, scompattamento, make menuconfig per modificare il makefile. Il kernel si compila poi con make e il file prodotto si mette in /boot.device driver: tutte le periferiche sono identificate con un file in /dev. Ciascuno di questi file ha un major number e un minor number usati per costruire la Device Table. I device driver hanno una lista di operazioni il cui puntatore viene messo nella device table. Ore 3 Data 10/1/2014 N. 89,90,91 Ultima provetta Data N. _ Argomento t Ore 3 Ore

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