Corso di Sistemi Operativi

Dimensione: px
Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "Corso di Sistemi Operativi"

Transcript

1 Corso di Sistemi Operativi Sincronizzazione tra processi a.a. 2012/2013 Francesco Fontanella

2 Modello concorrente In un sistema operativo coesistono un gran numero di attività che vengono eseguite più o meno contemporaneamente È necessario un modello adeguato che renda possibile la coesistenza delle diverse attività Questo modello prende il nome di modello concorrente e si basa sul concetto (astratto) di processo a.a. 2012/2013 2

3 Finite progress assumption Il modello concorrente si basa sulla seguente assunzione (Finite progress assumption): a tutti i processi pronti è garantito di poter progredire in un tempo finito NOTA la velocità dei diversi processi non è nota a.a. 2012/2013 3

4 Concorrenza Negli S.O. riguarda la gestione di processi multipli: Multiprogramming più processi su un solo processore (parallelismo apparente) Multiprocessing Più processi su una macchina con processori multipli (parallelismo reale) Distributed processing più processi su un insieme di computer distribuiti e indipendenti (parallelismo reale) a.a. 2012/2013 4

5 Concorrenza Due programmi sono in esecuzione concorrente se vengono eseguiti in parallelo (con parallelismo reale o apparente) I principali problemi associati alla concorrenza sono: Comunicazione (IPC) Sincronizzazione a.a. 2012/2013 5

6 Concorrenza: esempi Applicazioni multiple la multiprogrammazione è stata inventata affinchè più processi indipendenti condividano il processore Applicazioni strutturate su processi estensione del principio di progettazione modulare; alcune applicazioni possono essere progettate come un insieme di processi o thread concorrenti Struttura del sistema operativo molte funzioni del sistema operativo possono essere implementate come un insieme di processi o thread a.a. 2012/2013 6

7 Multiprogramming vs Multiprocessing Multiprogramming (singolo processore fisico): processi multipli sono "alternati nel tempo" per dare l'impressione di avere un multiprocessore (interleaved execution) ad ogni istante, uno solo processo è in esecuzione Multiprocessing (due o più processori fisici) più processi vengono eseguiti simultaneamente su processori diversi (overlapped execution) a.a. 2012/2013 7

8 Programmazione concorrente: problemi L'accesso concorrente a risorse condivise può provocare incosistenza dei dati. Per preservare la consistenza sono necessari meccanismi che assicurino l'esecuzione ordinata dei processi cooperanti. a.a. 2012/2013 8

9 Concorrenza: esempio Si consideri il codice seguente: Codice C void modifica(int valore) { totale = totale + valore Codice assembly.text modifica: lw $t0, totale add $t0, $t0, $a0 sw $t0, totale jr $ra Supponiamo che: Esista un processo P1 che esegue modifica(+10) Esista un processo P2 che esegue modifica(-10) P1 e P2 siano in esecuzione concorrente totale sia una variabile condivisa tra i due processi, con valore iniziale 100 Alla fine, totale dovrebbe essere uguale a 100. Giusto? a.a. 2012/2013

10 Scenario 1: multiprogramming (corretto) P1 lw $t0, totale totale=100, $t0=100, $a0=10 P1 add $t0, $t0, $a0 totale=100, $t0=110, $a0=10 P1 sw $t0, totale totale=110, $t0=110, $a0=10 S.O. interrupt S.O. salvataggio P1 S.O. ripristino P2 totale=110, $t0=?, $a0= 10 P2 lw $t0, totale totale=110, $t0=110, $a0= 10 P2 add $t0, $t0, $a0 totale=110, $t0=100, $a0= 10 P2 sw $t0, totale totale=100, $t0=100, $a0= 10 a.a. 2012/2013

11 Scenario 2: multiprogramming (errato) P1 lw $t0, totale totale=100, $t0=100, $a0=10 S.O. interrupt S.O. salvataggio P1 S.O. ripristino P2 totale=100, $t0=?, $a0= 10 P2 lw $t0, totale totale=100, $t0=100, $a0= 10 P2 add $t0, $t0, $a0 totale=100, $t0=90, $a0= 10 P2 sw $t0, totale totale= 90, $t0=90, $a0= 10 S.O. interrupt S.O. salvataggio P2 S.O. ripristino P1 totale=90, $t0=100, $a0=10 P1 add $t0, $t0, $a0 totale= 90, $t0=110, $a0=10 P2 sw $t0, totale totale=110, $t0=110, $a0=10 a.a. 2012/2013

12 Scenario 3: multiprocessing (errato) I due processi vengono eseguiti simultaneamente da due processori distinti Processo P1 lw $t0, totale add $t0, $t0, $a0 sw $t0, totale Processo P2 lw $t0, totale add $t0, $t0, $a0 sw $t0, totale Nota i due processi hanno insiemi di registri distinti l'accesso alla memoria su totale non può essere simultaneo a.a. 2012/2013

13 Concorrenza: osservazioni Non vi è sostanziale differenza tra i problemi relativi a multiprogramming e multiprocessing Si assume la presenza di un "processore ideale" per ogni processo I problemi derivano dal fatto che: non è possibile predire gli istanti temporali in cui vengono eseguite le istruzioni (finite proggress assumption) i due processi accedono ad una o più risorse condivise a.a. 2012/2013

14 Sezione critica (Race condition) Un insieme di processi concorrenti presenta una sezione critica (race condition) se il risultato finale dipende dalla temporizzazione con cui i processi vengono eseguiti Nella programmazione concorrente divente quindi di fondamentale importanza individuare ed eliminare eventuali sezioni critiche a.a. 2012/2013

15 Sezione critica (Race condition) la correttezza di un programma concorrente non dipende (solo) dall'esattezza dei passi svolti da ogni singola componente del programma, ma anche dalle interazioni tra le varie possibili istanze Il debuging delle applicazioni concorrenti è molto difficile: Gli effetti negativi delle condizioni critiche potrebbero presentarsi in pochissimi casi, e pertanto sono difficili da individuare in fase di debug a.a. 2012/2013

16 Sezione Critica:Produttore/Consumatore Problema del produttore consumatore: I due processi condividono: un buffer, e una variabile contatore (incrementata dal consumatore e decrementata dal produttore) Produttore while (true) { while (count == BUFFER_SIZE) ; // do nothing buffer [in] = nextproduced; in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; count++; while (true) { while (count == 0) ; // do nothing nextconsumed = buffer[out]; out = (out + 1) % BUFFER_SIZE; count--; Consumatore /* consume the item in nextconsumed a.a. 2012/

17 Programma con sezione critica do { in section critical section out section remainder section (not critical) while (true); a.a. 2012/

18 Proprietà di un programma Una proprietà di un programma concorrente è un attributo che rimane vero per ogni possibile esecuzione del programma stesso. Due tipi di proprietà: Safety: Il programma non esegue nessuna azione erronea ("nothing bad happens") Liveness: Il programma raggiunge sempre lo stato finale atteso ("something good eventually happens") a.a. 2012/2013

19 Proprietà dei programmi sequenziali Nei programmi sequenziali: le proprietà di safety esprimono la correttezza dello stato finale (il risultato è quello atteso) la principale proprietà di liveness è la terminazione a.a. 2012/2013

20 Programmi concorrenti: Safety I processi non devono "interferire" fra di loro nell'accesso alle risorse condivise ( non vale per i processi che cooperano tramite comunicazione) Può essere garantita per mezzo dei meccanismi di sincronizzazione. a.a. 2012/2013

21 Programmi concorrenti: liveness I meccanismi di sincronizzazione non devono prevenire l'avanzamento del programma Bisogna evitare di: Sospendere tutti i processi in attesa di eventi che possono essere generati da processi a loro volta sospesi (deadlock) un processo debba "attendere indefinitamente" prima di poter accedere ad una risorsa condivisa a.a. 2012/2013

22 Mutua esclusione (safety) l'accesso ad una risorsa è detto mutualmente esclusivo se, ad ogni istante, al più un processo può accedere a quella risorsa Esempi: due processi che accedono conteporaneamente ad una stampante due processi che comunicano per mezzo di un buffer condiviso a.a. 2012/2013

23 Deadlock (stallo) (liveness) la mutua esclusione può causare il blocco permanente dei processi Esempio: siano P 1 e P 2 due processi che devono accedere a R 1 e R 2 contemporaneamente, prima di poter terminare il programma supponiamo che il S.O. assegni R 1 a P 1, e R 2 a P 2 i due processi sono bloccati in attesa circolare P 1 e P 2 sono detti in deadlock a.a. 2012/2013

24 Starvation (inedia) (liveness) Esiste anche la possibilità che un processo non possa accedere ad un risorsa perché "sempre occupata" Esempio sia R una risorsa siano P 1, P 2, P 3 tre processi che accedono periodicamente a R supponiamo che P 1 e P 2 si alternino nell'uso della risorsa P 3 non può accedere alla risorsa, perché utilizzata in modo esclusivo da P 1 e P 2 P 3 è detto in starvation a.a. 2012/2013

25 Azioni atomiche Le azioni atomiche vengono compiute in modo indivisibile (o tutto o niente). La loro implementazione dipende dal tipo di parallelismo: Se è reale l'azione atomica non deve interferire con quelle di altri processi Se è apparente il context switch può avvenire solo prima o dopo l'azione a.a. 2012/2013

26 Azioni atomiche - Esempi Le singole istruzioni del linguaggio macchina sono atomiche Esempio: sw $a0, ($t0) parallelismo apparente: L'hardware delle CPU garantisce che gli interrupt vengano eseguiti prima o dopo un'istruzione, mai "durante" Parallelismo reale: se più istruzioni cercano di accedere conteporaneamente alla stessa cella di memoria (quella puntata da $t0), l'hardware del bus (arbitraggio) serializza l'accesso a.a. 2012/2013

27 Azioni atomiche - Controesempi In generale, sequenze di istruzioni in linguaggio macchina non sono azioni atomiche Esempio: lw $t0, ($a0) add $t0, $t0, $a1 sw $t0, ($a0) Attenzione: le singole istruzioni in linguaggio macchina sono atomiche le singole istruzioni in assembly possono non essere atomiche esistono le pseudoistruzioni! a.a. 2012/2013

28 Azioni atomiche in C In C l'atomiticità dipende da: processore compilatore Esempi a=0; /* int a */ questo statement è atomico; la variabile a viene definita come un intero di lunghezza "nativa" e inizializzata a 0 a=0; /* long long a */ questo statement non è atomico, in quanto si tratta di porre a zero una variabile a 64 bit; questo può richiedere più istruzioni a++; anche questo statement in generale non è atomico, ma dipende dalle istruzioni disponibili in linguaggio macchina a.a. 2012/2013

29 Azioni atomiche E nei compiti di concorrenza? Assumiamo che in ogni istante, vi possa essere al massimo un accesso alla memoria alla volta Questo significa che operazioni tipo: aggiornamento di una variabile incremento di una variabile valutazione di espressioni etc. non sono atomiche Operazioni tipo: assegnamento di un valore costante ad una variabile sono atomiche a.a. 2012/2013

30 Sezione critica: requisiti Esistono diverse soluzioni al problema della sezione critica Ogni possibile soluzione deve soddisfare tre requisiti fondamentali: Mutua esclusione Progresso Attesa limitata a.a. 2012/

31 Mutua esclusione il processo P è nella sua sezione critica nessun altro processo può essere eseguito nella sua sezione critica a.a. 2012/

32 Progresso nessun processo è nella sua sezione critica e più processi richiedono l'accesso alla sezione critica la scelta del prossimo processo che accederà alla sezione critica spetta ai processi in attesa e non può essere rinviata indefinitamente a.a. 2012/

33 Attesa limitata un processo P richiede l'accesso alla sua sezione critica, esiste un limite al numero di volte che si consente agli altri processi di accedere alla loro sezioni critiche, senza soddisfare la richiesta di P a.a. 2012/

34 Sezioni critiche: Possibili approcci Approcci software Le sezioni critiche sono gestite dai processi (o meglio dal programmatore) che accedono in maniera concorrente ad qualche risorsa problemi Possibili errori! costoso in termini di esecuzione (busy waiting) Approcci hardware utilizza istruzioni speciali del linguaggio macchina efficienti problemi Hardware dependent: poca portabilità a.a. 2012/2013

35 Sezioni critiche: Possibili approcci Altri approcci si basano sul supporto del S.O. o anche del linguaggio stesso La mutua esclusione è garantita appunto dal S.O. o dal linguaggio (e.g. Java) Esempi Semafori Monitor Message passing a.a. 2012/2013

36 La soluzione di Peterson È una soluzione SOFTWARE Poniamo di avere 2 processi Prevede la condivisione di due variabili: int turn; boolean flag[2]; La prima variabile indica quale processo può entrare nella sezione critica Il vettore flag indica se l'i-esimo processo è pronto ad entrare nella sua sezione critica a.a. 2012/

37 Accesso alla sezione critica per il P i do { flag[i] = true; turn = j; while (flag[j] && turn == j) ; Busy waiting critical section flag[i] = false; remainder section while (true); NOTA La soluzione di Peterson rispetta i tre requisiti di: mutua esclusione progresso attesa limitata a.a. 2012/

38 Sincronizzazione hardware Molti sistemi forniscono dei sistemi hardware per l'esecuzione di sezione critiche. Sistemi monoprocessore: Disabilitazione degli interrupts durante la modifica delle variabili condivise. Sistemi multiprocessore: La disabilitazione degli interrupt è troppo inefficiente; Vengono implementate particolari istruzioni dette atomiche: queste singole istruzioni non sono soggette ad interrrupt. a.a. 2012/

39 Sezione critica per mezzo di lock remainder section acquire lock critical section release lock remainder section a.a. 2012/

40 L'istruzione TESTandSET boolean TestAndSet (boolean *target) { boolean rv = *target; *target = true; return rv; a.a. 2012/

41 Realizzazione hardware di TESTandSET L'istruzione TESTandSET viene realizzata per mezzo di una specifica istruzione del processore: TSL Register, Lock Quest'istruzione realizza una duplice azione: Carica il contenuto della variabile Lock in Register Scrive nella variabile Lock un valore non nullo Queste due operazioni sono garantite come indivisibili dal hardware Questa indivisibilità è garantita chiudendo il bus di accesso alla memoria a.a. 2012/

42 Uso di TESTandSET remainder section while ( TestAndSet (&lock )) ; // do nothing critical section lock = false; remainder section NOTA non soddisfa il requisito dell'attesa limitata a.a. 2012/

43 L'istruzione SWAP void swap (boolean *a, boolean *b) { boolean temp = *a; *a = *b; *b = temp: a.a. 2012/

44 Realizzazione hardware di SWAP L'istruzione SWAP è realizzata per mezzo dell'istruzione del processore: XCHG Register, lock Quest'istruzione scambia il contenuto del registro e della variabile lock in maniera atomica (bus bloccato). Tutte le CPU INTEL a partire dalla x86 implementano ques'istruzione per fornire sincronizzazione hardware a.a. 2012/

45 Mutua esclusione con swap remainder section key = true; while ( key == true) swap (&lock, &key ); critical section lock = false; remainder section NOTA non soddisfa il requisito dell'attesa limitata a.a. 2012/

46 Attesa limitata e mutua esclusione do { waiting[i] = true; key = true; while (waiting[i] && key) key = TestAndSet(&lock); waiting[i] = false; critical section j = (i + 1) % n; while ((j!= i) &&!waiting[j]) j = (j + 1) % n; if (j == i) lock = false; else waiting[j] = false; remainder section while (true); a.a. 2012/

47 INTEL: Il prefisso LOCK L'instruction set delle CPU INTEL più moderne, prevedono l'utilizzazione del prefisso LOCK che rende atomiche le istruzioni che lo seguono. Può essere usato con tutte le istruzioni di accesso alla memoria Il suo effetto è quello di inviare un lock signal al bus di memoria ES: lock sw $a0, ($t0) a.a. 2012/

48 Semafori a.a. 2012/

49 Semafori Sono un paradigma di sincronizzazione Viene implementato per mezzo di segnali che due o più processi possono scambiarsi al fine di cooperare Un processo può essere bloccato in un specifico punto finché non riceve un segnale da un altro processo a.a. 2012/

50 Semafori E' un tipo di dato astratto. Può essere visto come una variabile intera. Sono definite due operazioni signal(): è invocata per inviare un segnale, che indica il verificarsi di un evento o il rilascio di una risorsa wait() : è invocata per attendere il segnale (ovvero, per attendere un evento o il rilascio di una risorsa) a.a. 2012/

51 Semafori Ad un semaforo S si può accedere solo tramite operazioni atomiche wait(s): esegue due azioni: attende che il valore del semaforo sia positivo Ne decrementa il valore signal(s): incrementa il valore del semaforo S a.a. 2012/

52 Definizione di semaforo class Semaphore { private int val; Semaphore(int init) { val = init; void wait() { while (val<=0) ; // no op. val ; NOTA Questa a fianco è una definizione Che definisce la semantica delle operazioni wait e signal L' atomicità di queste operazioni può essere garantita con l'istruzione xchg void signal() { val++; a.a. 2012/

53 Semafori binari e contatore Semafori binari: possono assumere due soli valori e garantiscono la mutua esclusione (sono detti lock mutex). Semafori contatore: possono assumere valori > 1. sono usati per condividere una risorsa presente in un numero massimo di esemplari. a.a. 2012/

54 Semafori e mutua esclusione I semafori possono essere utilizzati per la mutua esclusione tra N diversi processi: Semaphore mutex = 1; // initialized to 1 do { mutex.wait(); critical section mutex.signal(); remainder section while (true); a.a. 2012/

55 Semafori per la condivisione di risorse Uso dei semafori; Semaphore s=x; do { s.wait(); critical Section Se x vale 1 si ottiene la mutua esclusione Se x > 1 si ottiene l'accesso controllato ad una risorsa presente in quantità x s.signal(); // remainder section while (true); a.a. 2012/

56 Semafori per la sincronizzazione Poniamo di avere due processi concorrenti P1 e P2, che eseguono rispettivamente le istruzioni S1 e S2: vogliamo che venga eseguita prima S1 e poi S2. Soluzione i processi possono condividere un semaforo sync: S1; P1 sync.signal(); sync.wait(); S2; P2 DOMANDA: a quanto deve essere inizializzato il valore della variabile sync? a.a. 2012/

57 Implementazione dei semafori La precedente definizione di semaforo prevedeva la cosiddetta attesa attiva (busy waiting): wait (S) { while S <= 0 ; // no-op S--; Impegna la CPU a vuoto! a.a. 2012/

58 Soluzione al problema del busy waiting La chiamata wait() provoca il blocco del processo P che l'ha invocata, se il semaforo S è non positivo: (P è rimosso dalla coda dei processi pronti è inserito nella lista dei processi in attesa di S Il processo P viene riattivato dopo l'esecuzione di una chiamata signal(). A tale scopo è necessario aggiungere alla classe Semaphore vista in precedenza una lista dei processi in attesa: Class Semaphore { int val; struct task_struct *list; semaphore; Può essere una coda FIFO a.a. 2012/

59 La nuova classe Semaphore class Semaphore { private int val; private struct task_struct *p_list; Semaphore(int init) { val = init; void wait(); void signal(); a.a. 2012/

60 Semafori senza busy waiting Semaphore::wait() { val ; if (val < 0) { add me to S >p_list; block(); Rimuove il chiamante dalla lista dei processi pronti Semaphore::signal() { val++; if (val <= 0) { remove the process P from S >list; wakeup(p); NOTA block() e wakeup() sono chiamate di sistema Reinserisce il chiamante nella lista dei processi pronti a.a. 2012/

61 Semafori senza busy waiting L'implementazione deve garantire che le operazioni signal() e wait()non siano eseguite conteporaneamente sullo stesso semaforo. Dal punto di vista pratico: I sistemi senza busy waiting sono convenienti solo se sono previste sezioni critiche molto lunghe (> di qualche sec) In tutti gli altri casi il busy waiting non crea problemi. a.a. 2012/

62 Situazioni di stallo Poniamo di avere due semafori S e Q condivisi dai processi P 0 e P 1 : P 0 P 1 wait (S); wait (Q); wait (Q); wait (S); signal (S); signal (Q); signal (Q); signal (S); Questa situazione è detta stallo (deadlock): Due o più processi sono in attesa di un evento che può essere provocato solo da uno dei processi in attesa a.a. 2012/

63 Attesa indefinita Una situazione fortemente connessa alle situazioni di stallo e quella dell'attesa indefinita (starvation): Un processo viene inserito in una coda d'attesa di un semaforo e mai rimosso Questa situazione si potrebbe presentare, ad esempio, nel caso in cui la coda di un semaforo sia di tipo LIFO a.a. 2012/

64 Inversione di Priorità Si verifica quando processi ad elevata priorità devono accedere a dati utilizzati anche da processi a priorità più bassa. Poniamo di avere 3 processi L,M e H, con priorità L<M<H: H richiede l'accesso alla risorsa R bloccata da L M diventa eseguibile (ready) con prelazione su L Risultato: M influenza il tempo di attesa di H, anche se ha priorità minore! Domanda: quale potrebbe una possibile soluzione a questo problema? a.a. 2012/

65 Esempio di mutua esclusione Poniamo di avere un parcheggio che può accogliere al più MAX auto. Le auto in arrivo: se c'è ancora posto entrano e ne occupano uno. se il parcheggio è pieno l'auto vanno via PROGRAMMA Scrivere un programma in C, che utilizzando la libreria pthread, regoli gli accessi al parcheggio. Ogni auto è rappresentata da un thread distinto. Mentre il parcheggio è rappresentato da una variabile condivisa. Se un thread trova posto aggiorna lo stato del parcheggio, altrimenti termina. Le auto (threads) parcheggiano per un tempo casuale e poi vanno via (il thread termina). a.a. 2012/

66 Esempio di mutua esclusione Poniamo di avere un parcheggio che può accogliere al più MAX auto. Le auto in arrivo: se c'è ancora posto entrano e ne occupano uno. se il parcheggio è pieno l'auto vanno via PROGRAMMA Scrivere un programma in C, che utilizzando la libreria pthread, regoli gli accessi al parcheggio. Ogni auto è rappresentata da un thread distinto. Mentre il parcheggio è rappresentato da una variabile condivisa. Se un thread trova posto aggiorna lo stato del parcheggio, altrimenti termina. Le auto (threads) parcheggiano per un tempo casuale e poi vanno via (il thread termina). a.a. 2012/

67 Mutua esclusione in Pthread La libreria pthread consente la mutua esclusione (MUtual EXclusion, MUTEX) fra due o più thread. È definito il tipo pthread_mutex_t È un semaforo binario Un mutex ha due possibili stati: Locked Unlocked Un solo thread può bloccare (lock) un mutex Se un altro thread tenta di bloccare un mutex viene sospeso finche quel mutex non viene rilasciato (unlocked) a.a. 2012/

68 Pthread mutex: funzioni int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *m, const pthread_mutexattr_t *m_attr) Inizializza il mutex puntato da m con gli attributi specificati da m_attr. Se m_attr vale NULL allora si usano quelli di default int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *m) Blocca il mutex puntato da m Se m è già bloccato da un altro thread allora il thread chiamante viene sospeso a.a. 2012/

69 Pthread mutex: funzioni int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex) Come la precedente tranne che il thread non viene sospeso se il mutex è già bloccato int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *m) Sblocca il mutex puntato da m Si assume che il mutex sia effettivamente bloccato e appartenga al chiamante a.a. 2012/

70 Pthread mutex: possibili problemi Cosa succede se un thread esegue pthread_mutex_lock(&m)... pthread_mutex_lock(&m) Cosa succede se un thread diverso da quello che lo possiede esegue pthread_mutex_unlock(&m) a.a. 2012/

71 Tipi di mutex normal: Non vengono effettuati controlli Le situazioni precedenti provocano problemi Error checking: Le situazioni precedenti vengono gestite restituendo degli errori al processo chiamante a.a. 2012/

72 Il thread auto pthread_mutex_t M; int in=0; void *thread_auto(void *arg) /*codice auto*/ { int id, t; id=*((int *)arg); srand((int)pthread_self()); Sezione critica pthread_mutex_lock(&m); if (in < CAPIENZA) // entrata { in++; printf("auto n %d parcheggiata ci sono %d auto nel parcheggio\n", id, in); pthread_mutex_unlock(&m); else { // Non ha trovato posto: termina pthread_mutex_unlock(&m); pthread_exit(); t = rand() % MAX_TIME; //durata parcheggio sleep(t); Continua.. a.a. 2012/

73 Il thread auto Sezione critica pthread_mutex_lock(&m); in ; printf("auto %d uscita ci sono %d auto nel parcheggio\n", id, in); pthread_mutex_unlock(&m); return t; a.a. 2012/

74 Il main main (int argc, char *argv[]) { pthread_t T[MAX]; pthread_mutex_init (&M, NULL); int i; for (i=0; i<max; i++) /* Creazione thread */ pthread_create (&T[i], NULL, thread_auto, (void *)&i); for (i=0; i < MAX; i++) { pthread_join(t[i], (void *)&A[i]); if (A[i]> 0) printf("il figlio %d e` rimasto in sosta %d secondi\n", i, A[i]); else printf("il figlio %d non e` entrato \n", i); return 0; a.a. 2012/

75 Semafori: Esempi Gestione di un pool di risorse equivalenti Produttore/consumatore Lettori/scrittori Cinque filosofi a.a. 2012/

76 Semafori: pool di risorse equivalenti Si può operare su una qualsiasi risorsa del pool purché libera. Necessità di un gestore che memorizzi lo stato delle risorse. Per operare su una delle risorse è necessario chiederne l allocazione al gestore. Il gestore assegna una risorsa libera (se esiste). È possibile operare sulla risorsa assegnata senza preoccuparsi della mutua esclusione. Al termine dell'operazione la risorsa deve essere restituita al gestore. a.a. 2012/

77 pool di risorse equivalenti: Soluzione 1 La struct risorsa: #define NUM_RISORSE 10 struct struct_risorsa { semaphore mutex = 1; /*semaforo di mutua esclusione*/ int risorse = N; /* #risorse disponibili. */ boolean libera[n]; /*indicatori di risorsa libera*/ ; void init(struct_risorsa) { int i; /*inizializzazione*/ for(i=0; i < N; i++) libera[i]=true; a.a. 2012/

78 int richiesta(struct_risorsa &r) { int i=0; wait(r.mutex); while(r.risorse == 0) signal(r.mutex); wait(r.mutex); while(!r.libera[i++]) ; r.libera[i]=false; signal(r.mutex); Busy waiting DOMANDA Funziona? Se SÌ, perche? return i; void rilascio(struct_risorsa &r, int i) { wait(r.mutex); r.libera[i] = true; r.n++; signal(r.mutex); a.a. 2012/

79 pool di risorse equivalenti: Soluzione 2 La struct risorsa: #define NUM_RISORSE 10 struct struct_risorsa { semaphore mutex = 1; /*semaforo di mutua esclusione*/ semaphore risorse = N; /*semaforo risorsa. */ boolean libera[n]; /*indicatori di risorsa libera*/ ; void init(struct_risorsa) { int i; /*inizializzazione*/ for(i=0; i < N; i++) libera[i]=true; a.a. 2012/

80 int richiesta(struct_risorsa &r) { int i=0; wait(r.risorse); wait(r.mutex); NO busy waiting while(!r.libera[i++]) ; r.libera[i]=false; signal(r.mutex); return i; void rilascio(struct_risorsa &r, int i) { wait(r.mutex); r.libero[i] = true; signal(r.mutex); signal(r.risorse); a.a. 2012/

81 Problema Produttore/Consumatore Due processi: Produttore: inserisce item in un buffer (circolare) Consumatore: estrae item Buffer circolare out in in out a.a. 2012/

82 void producer(item buffer[], int &in, int out) item tmp; while (true) { /* si produce un item*/.. DOMANDA Quali sono le sezione critiche? /* si aspetta che ci sia posto nel buffer */ while (( (in + 1) % BUFFER_SIZE ) == out) ; buffer[in] = item; in = (in + 1) % BUFFER SIZE; a.a. 2012/

83 void consumer(item buffer[], int in, int &out) { item tmp while (true) { while (in == out) ; // la coda è vuota: attesa // si estrae l'item tmp = buffer[out]; out = (out + 1) % BUFFER SIZE; DOMANDA Quali sono le sezione critiche? /* si consuma l'item*/.. a.a. 2012/

84 Produttore/Consumatore con semafori Possiamo usare un semaforo in mutua esclusione. Come? Cosa deve garantire il semaforo? Quali sono le variabili alle quali bisogna garantire l'accesso esclusivo? a.a. 2012/

85 semaphore mutex; void producer(item buffer[], int &in, int out) { Semaforo binario item tmp; while (true) { /* si produce un item*/.. /* si aspetta che ci sia posto nel buffer */ wait(mutex); while (( (in + 1) % BUFFER_SIZE ) == out){ signal(mutex); wait(mutex); buffer[in] = item; wait(mutex); in = (in + 1) % BUFFER SIZE; signal(mutex); a.a. 2012/

86 semaphore mutex; void consumer(item buffer[], int in, int &out) { item tmp while (true) { wait(mutex); while (in == out) // la coda è vuota: attesa signal(mutex); wait(mutex); // si estrae l'item tmp = buffer[out]; wait(mutex); out = (out + 1) % BUFFER SIZE; signal(mutex); /* si consuma l'item*/.. a.a. 2012/

87 Produttore/Consumatore con semafori Problema della soluzione precedente: Attesa busy waiting Possiamo eliminare l'attesa busy waiting con dei semafori? Quali sono le condizioni di busy waiting: Buffer vuoto Buffer pieno a.a. 2012/

88 Produttore/Consumatore con semafori Tutto il codice può essere semplificato utilizzando tre diversi semafori: empty (inizializzato a BUFFER_SIZE) full (inizializzato a 0) mutex (inizializzato a 1) while (true) { wait(empty); Produttore while (true) { wait(full); Consumatore // add an item // remove an item... wait(mutex); count++; signal(mutex) signal(full). wait(mutex) count ; signal(mutex) signal(empty) a.a. 2012/

89 Problema dei lettori e scrittori Descrizione un database è condiviso tra un certo numero di processi esistono due tipi di processi Lettori:accedono al database in lettura Scrittori: accedono al database per aggiornarne il contenuto Proprietà L'accesso degli scrittori deve avvenire in mutua esclusione; nessun altro lettore o scrittore può accedere al database se nessuno scrittore sta accedendo al database, un numero arbitrario di lettori può accedere al database in lettura a.a. 2012/

90 Problemi dei lettori e scrittori: soluzioni Quali sono le strutture dati necessarie? Di quante variabili e semafori abbiamo bisogno? Come deve essere fatto il processo scrittore? Di cosa deve tenere conto? Come deve essere fatto il processo lettore? a.a. 2012/

91 Lettori e Scrittori con Semafori Sono necessarie le seguenti strutture dati: semaphore mutex = 1, wrt = 1; int readcount = 0; Lettore do { wait(wrt); // writing... signal(wrt); while (true) Scrittore do { wait(mutex) ; readcount++ ; if (readcount == 1) wait(wrt) ; signal(mutex) // reading... wait (mutex) ; readcount ; if (readcount == 0) signal(wrt) ; signal(mutex) ; while (true); a.a. 2012/

92 Lettori e Scrittori con Semafori: Problemi La soluzione precedente presenta un problema di starvation, possibile sia per i lettori che per gli scrittori Come è possibile risolvere questo problema? Come deve essere modificato il codice? In quali parti? Di cosa bisogna tenere conto? a.a. 2012/

Capitolo 7: Sincronizzazione

Capitolo 7: Sincronizzazione Capitolo 7: Sincronizzazione Il problema della sincronizzazione. Il problema della sezione critica. Hardware per la sincronizzazione. Semafori. Problemi classici di sincronizzazione. Monitor (cenni). 7.1

Dettagli

Sommario. G. Piscitelli

Sommario. G. Piscitelli Sommario Sincronizzazione Inconsistenza di dati condivisi: i rischi dell'interleaving nei processi concorrenti La race condition Il problema della "sezione critica" dei processi concorrenti e la soluzione

Dettagli

Sistemi Operativi. Lezione 7 Comunicazione tra processi

Sistemi Operativi. Lezione 7 Comunicazione tra processi Lezione 7 Comunicazione tra processi Introduzione La soluzione sw al problema della mutua esclusione è abbastanza complessa Algoritmo di Peterson La soluzione hw mediante disabilitazione degli interrupt

Dettagli

Meccanismi di sincronizzazione: Semafori e Monitor

Meccanismi di sincronizzazione: Semafori e Monitor Meccanismi di sincronizzazione: Semafori e Monitor 1 Introduzione Nelle prossime lezioni vedremo alcuni meccanismi dei sistemi operativi e dei linguaggi di programmazione sviluppati per facilitare la scrittura

Dettagli

Introduzione. Meccanismi di sincronizzazione: Semafori e Monitor. Semafori - Definizione. Semafori - Descrizione informale

Introduzione. Meccanismi di sincronizzazione: Semafori e Monitor. Semafori - Definizione. Semafori - Descrizione informale Introduzione Meccanismi di sincronizzazione: Nelle prossime lezioni vedremo alcuni meccanismi dei sistemi operativi e dei linguaggi di programmazione sviluppati per facilitare la scrittura di programmi

Dettagli

SISTEMI OPERATIVI. Sincronizzazione dei processi. Domande di verifica. Luca Orrù Centro Multimediale Montiferru 30/05/2007

SISTEMI OPERATIVI. Sincronizzazione dei processi. Domande di verifica. Luca Orrù Centro Multimediale Montiferru 30/05/2007 2007 SISTEMI OPERATIVI Sincronizzazione dei processi Domande di verifica Luca Orrù Centro Multimediale Montiferru 30/05/2007 Sincronizzazione dei processi 1. Si descrivano i tipi di interazione tra processi?

Dettagli

Sincronizzazione dei processi

Sincronizzazione dei processi Sincronizzazione dei processi Sincronizzazione dei processi Background Il problema della sezione critica Hardware di sincronizzazione Semafori Problemi classici di sincronizzazione Monitor 6.2 Background

Dettagli

Il costrutto monitor [Hoare 74]

Il costrutto monitor [Hoare 74] Il monitor 1 Il costrutto monitor [Hoare 74] Definizione: Costrutto sintattico che associa un insieme di operazioni (entry o public) ad una struttura dati comune a più processi, tale che: Le operazioni

Dettagli

Il costrutto monitor [Hoare 74]

Il costrutto monitor [Hoare 74] Il monitor 1 Il costrutto monitor [Hoare 74] Definizione: Costrutto sintattico che associa un insieme di operazioni (entry, o public) ad una struttura dati comune a più processi, tale che: Le operazioni

Dettagli

Monitor. Introduzione. Struttura di un TDA Monitor

Monitor. Introduzione. Struttura di un TDA Monitor Monitor Domenico Cotroneo Dipartimento di Informatica e Sistemistica Introduzione E stato introdotto per facilitare la programmazione strutturata di problemi in cui è necessario controllare l assegnazione

Dettagli

Realizzazione di Politiche di Gestione delle Risorse: i Semafori Privati

Realizzazione di Politiche di Gestione delle Risorse: i Semafori Privati Realizzazione di Politiche di Gestione delle Risorse: i Semafori Privati Condizione di sincronizzazione Qualora si voglia realizzare una determinata politica di gestione delle risorse,la decisione se ad

Dettagli

Java Virtual Machine

Java Virtual Machine Java Virtual Machine programmi sorgente: files.java compilatore files.class bytecode linker/loader bytecode bytecode Java API files.class interprete macchina ospite Indipendenza di java dalla macchina

Dettagli

Perche le CPU multicore

Perche le CPU multicore Perche le CPU multicore I processi industriali producono chip sempre piu densi in termini di transistor 2000 Inoltre: Watt ~ Volt 2 x frequenza Frequenza ~ Volt Watt ~ frequenza 3 Il rapporto Watt/mm 2

Dettagli

Il costrutto monitor

Il costrutto monitor Il Monitor 1 Monitor Definizione del monitor Esempi d uso Realizzazione del costrutto monitor Realizzazione di politiche di gestione delle risorse Chiamate innestate a procedure del monitor Realizzazione

Dettagli

Java threads (2) Programmazione Concorrente

Java threads (2) Programmazione Concorrente Java threads (2) emanuele lattanzi isti information science and technology institute 1/28 Programmazione Concorrente Utilizzo corretto dei thread in Java emanuele lattanzi isti information science and

Dettagli

SISTEMI OPERATIVI 3 febbraio 2014 corso A nuovo ordinamento e parte di teoria del vecchio ordinamento indirizzo SR

SISTEMI OPERATIVI 3 febbraio 2014 corso A nuovo ordinamento e parte di teoria del vecchio ordinamento indirizzo SR SISTEMI OPERATIVI 3 febbraio 2014 corso A nuovo ordinamento e parte di teoria del vecchio ordinamento indirizzo SR Cognome: Nome: Matricola: 1. Ricordate che non potete usare calcolatrici o materiale didattico,

Dettagli

Implementazione dei monitor tramite semafori Attesa condizionale Sincronizzazione nei sistemi operativi reali Transazioni atomiche

Implementazione dei monitor tramite semafori Attesa condizionale Sincronizzazione nei sistemi operativi reali Transazioni atomiche Implementazione dei monitor tramite semafori Attesa condizionale Sincronizzazione nei sistemi operativi reali Transazioni atomiche 5.1 Implementazione dei monitor con i semafori Un monitor è un tipo di

Dettagli

Processi e thread. Dipartimento di Informatica Università di Verona, Italy. Sommario

Processi e thread. Dipartimento di Informatica Università di Verona, Italy. Sommario Processi e thread Dipartimento di Informatica Università di Verona, Italy Sommario Concetto di processo Stati di un processo Operazioni e relazioni tra processi Concetto di thread Gestione dei processi

Dettagli

Sincronizzazione tra processi

Sincronizzazione tra processi Sincronizzazione tra processi Sommario Introduzione Problema della sezione critica Consistenza dei dati Soluzioni basate su attesa attiva (busy waiting) Metodi software Metodi hardware Semafori Primitive

Dettagli

I thread nel sistema operativo LINUX: Linuxthreads

I thread nel sistema operativo LINUX: Linuxthreads I thread nel sistema operativo LINUX: Linuxthreads LinuxThreads: Caratteristiche Processi leggeri realizzati a livello kernel System call clone: int clone(int (*fn) (void *arg), void *child_stack, int

Dettagli

Processi parte V. Processi parte V. Sincronizzazione dei processi mediante monitor: Sintassi Funzionamento Implementazione

Processi parte V. Processi parte V. Sincronizzazione dei processi mediante monitor: Sintassi Funzionamento Implementazione Processi parte V Processi parte V Sincronizzazione dei processi mediante monitor: Sintassi Funzionamento Implementazione Monitor Il costrutto monitor permette di definire un tipo di dato astratto e di

Dettagli

Università di Roma Tor Vergata Corso di Laurea triennale in Informatica Sistemi operativi e reti A.A. 2015-16. Pietro Frasca.

Università di Roma Tor Vergata Corso di Laurea triennale in Informatica Sistemi operativi e reti A.A. 2015-16. Pietro Frasca. Università di Roma Tor Vergata Corso di Laurea triennale in Informatica Sistemi operativi e reti A.A. 2015-16 Pietro Frasca Lezione 15 Martedì 24-11-2015 Struttura logica del sottosistema di I/O Processi

Dettagli

CdL MAGISTRALE in INFORMATICA A.A. 2014-2015 corso di SISTEMI DISTRIBUITI. I Processi. buffering gestione failure indirizzamento processi naming

CdL MAGISTRALE in INFORMATICA A.A. 2014-2015 corso di SISTEMI DISTRIBUITI. I Processi. buffering gestione failure indirizzamento processi naming 29/10/14 CdL MAGISTRALE in INFORMATICA A.A. 2014-2015 corso di SISTEMI DISTRIBUITI Modulo 2 > I processi : proprietà e multi-threading Prof. S.Pizzutilo I Processi buffering gestione failure indirizzamento

Dettagli

I THREAD O PROCESSI LEGGERI Generalità

I THREAD O PROCESSI LEGGERI Generalità I THREAD O PROCESSI LEGGERI Generalità Thread: segmento di codice (funzione) Ogni processo ha un proprio SPAZIO DI INDIRIZZAMENTO (area di memoria) Tutti i thread genereti dallo stesso processo condividono

Dettagli

Sistemi Operativi Sincronizzazione tra Processi

Sistemi Operativi Sincronizzazione tra Processi Sistemi Operativi Processi Docente: Claudio E. Palazzi cpalazzi@math.unipd.it Crediti per queste slides al Prof. Tullio Vardanega 1 Processi indipendenti possono avanzare concorrentemente senza alcun vincolo

Dettagli

CAPITOLO 14 CONCORRENZA: MUTUA ESCLUSIONE E SINCRONIZZAZIONE

CAPITOLO 14 CONCORRENZA: MUTUA ESCLUSIONE E SINCRONIZZAZIONE CAPITOLO 14 CONCORRENZA: MUTUA ESCLUSIONE E SINCRONIZZAZIONE CONCORRENZA, MUTUA ESCLUSIONE, SINCRONIZZAZIONE Premesso che la trattazione e comprensione di un sistema operativo l abbiamo basata sui concetti

Dettagli

3.2 Concorrenza, parallelismo e parallelismo reale

3.2 Concorrenza, parallelismo e parallelismo reale 3. PROGRAMMAZIONE CONCORRENTE 3.1 Introduzione La programmazione usuale si basa su un modello di esecuzione sequenziale, cioè sull ipotesi che le istruzioni di un programma vengano eseguite una dopo l

Dettagli

Reti e problematiche di Rete

Reti e problematiche di Rete Reti e problematiche di Rete I Processi Concorrenti Enrico Cavalli Anno Accademico 2008-2009 I problemi con i processi concorrenti 1 I processi concorrenti La concorrenza tra processi avviene secon diverse

Dettagli

Sistemi Operativi. Lez. 13: primitive per la concorrenza monitor e messaggi

Sistemi Operativi. Lez. 13: primitive per la concorrenza monitor e messaggi Sistemi Operativi Lez. 13: primitive per la concorrenza monitor e messaggi Osservazioni I semafori sono strumenti particolarmente potenti poiché consentono di risolvere ogni problema di sincronizzazione

Dettagli

Processi programma processo processo Stati di un processo Attesa di caricamento new Pronto ( ready ) Esecuzione running Waiting ( in Attesa )

Processi programma processo processo Stati di un processo Attesa di caricamento new Pronto ( ready ) Esecuzione running Waiting ( in Attesa ) Processi Un processo è l insieme delle azioni compiute dal processore per eseguire un programma. Si può semplificare dicendo che "un processo è un programma in esecuzione". Per meglio definire un processo

Dettagli

Computazione multi-processo. Condivisione, Comunicazione e Sincronizzazione dei Processi. Segnali. Processi e Threads Pt. 2

Computazione multi-processo. Condivisione, Comunicazione e Sincronizzazione dei Processi. Segnali. Processi e Threads Pt. 2 Computazione multi-processo Avere più processi allo stesso momento implica/richiede Processi e Threads Pt. 2 Concorrenza ed efficienza Indipendenza e protezione dei dati ma deve prevedere/permettere anche:

Dettagli

LA SINCRONIZZAZIONE TRA PROCESSI

LA SINCRONIZZAZIONE TRA PROCESSI LA SINCRONIZZAZIONE TRA PROCESSI E' più complesso scrivere programmi concorrenti rispetto a programmi sequenziali in quanto non basta essere sicuri della correttezza dei singoli moduli ma è necessario

Dettagli

CAPITOLO 27 SCAMBIO DI MESSAGGI

CAPITOLO 27 SCAMBIO DI MESSAGGI CAPITOLO 27 SCAMBIO DI MESSAGGI SCAMBIO DI MESSAGGI Sia che si guardi al microkernel, sia a SMP, sia ai sistemi distribuiti, Quando i processi interagiscono fra loro, devono soddisfare due requisiti fondamentali:

Dettagli

Programmazione concorrente in Java. Dr. Paolo Casoto, Ph.D. - 2012 1

Programmazione concorrente in Java. Dr. Paolo Casoto, Ph.D. - 2012 1 + Programmazione concorrente in Java 1 + Introduzione al multithreading 2 La scomposizione in oggetti consente di separare un programma in sottosezioni indipendenti. Oggetto = metodi + attributi finalizzati

Dettagli

T 1. Per un processo con più thread di controllo, lo stato di avanzamento della computazione di ogni thread è dato da:

T 1. Per un processo con più thread di controllo, lo stato di avanzamento della computazione di ogni thread è dato da: Un thread (o processo leggero) è una attività, descritta da una sequenza di istruzioni, che esegue all'interno del contesto di esecuzione di un programma. Un thread procede nella sua esecuzione per portare

Dettagli

Sistemi Operativi. Rappresentazione e gestione delle attività e della computazione: processi e thread

Sistemi Operativi. Rappresentazione e gestione delle attività e della computazione: processi e thread Modulo di Sistemi Operativi per il corso di Master RISS: Ricerca e Innovazione nelle Scienze della Salute Unisa, 17-26 Luglio 2012 Sistemi Operativi Rappresentazione e gestione delle attività e della computazione:

Dettagli

Sincronizzazione e coordinamento nel distribuito

Sincronizzazione e coordinamento nel distribuito Sincronizzazione e coordinamento nel distribuito Sincronizzazione in sistemi centralizzati uso di primitive basate implicitamente sull esistenza della memoria condivisa Sincronizzazione in sistemi distribuiti

Dettagli

I processi. Concetto di processo Scheduling dei processi Operazioni sui processi Processi cooperanti Comunicazione fra processi

I processi. Concetto di processo Scheduling dei processi Operazioni sui processi Processi cooperanti Comunicazione fra processi I processi Concetto di processo Scheduling dei processi Operazioni sui processi Processi cooperanti Comunicazione fra processi Il modello a processi Consideriamo un informatico appassionato di cucina che

Dettagli

SC che operano su thread. pthread_create() etc...

SC che operano su thread. pthread_create() etc... SC che operano su thread pthread_create() etc... 1 Thread POSIX Obiettivi Fornire una breve introduzione descrivere alcune delle numerose SC relative ai thread POSIX fare qualche esempio concreto Finora

Dettagli

Informatica 3. Informatica 3. LEZIONE 6: Il controllo dell esecuzione. Lezione 6 - Modulo 1. Errori durante l esecuzione. Il controllo dell esecuzione

Informatica 3. Informatica 3. LEZIONE 6: Il controllo dell esecuzione. Lezione 6 - Modulo 1. Errori durante l esecuzione. Il controllo dell esecuzione Informatica 3 Informatica 3 LEZIONE 6: Il controllo dell esecuzione Modulo 1: La gestione delle eccezioni Modulo 2: Programmazione concorrente Lezione 6 - Modulo 1 La gestione delle eccezioni Politecnico

Dettagli

Università di Roma Tor Vergata Corso di Laurea triennale in Informatica Sistemi operativi e reti A.A. 2014-15. Pietro Frasca.

Università di Roma Tor Vergata Corso di Laurea triennale in Informatica Sistemi operativi e reti A.A. 2014-15. Pietro Frasca. Università di Roma Tor Vergata Corso di Laurea triennale in Informatica Sistemi operativi e reti A.A. 2014-15 Pietro Frasca Lezione 5 Martedì 21-10-2014 Thread Come abbiamo detto, un processo è composto

Dettagli

SISTEMI OPERATIVI. Deadlock (blocco critico) Domande di verifica. Luca Orrù Centro Multimediale Montiferru 04/06/2007

SISTEMI OPERATIVI. Deadlock (blocco critico) Domande di verifica. Luca Orrù Centro Multimediale Montiferru 04/06/2007 2007 SISTEMI OPERATIVI Deadlock (blocco critico) Domande di verifica Luca Orrù Centro Multimediale Montiferru 04/06/2007 Deadlock (blocco critico) 1. Si descriva il deadlock e le condizioni sotto cui si

Dettagli

CAPITOLO 3 : I PROCESSI

CAPITOLO 3 : I PROCESSI CAPITOLO 3 : I PROCESSI 1. CONCETTO DI PROCESSO Una questione importante che sorge nell analisi dei S.O. è la definizione delle attività. Un sistema a lotti esegue i propri job mentre un sistema a partizione

Dettagli

Sistemi Operativi L-A. Esercizi 14 Giugno 2007. Esercizio monitor

Sistemi Operativi L-A. Esercizi 14 Giugno 2007. Esercizio monitor Sistemi Operativi L-A Esercizi 14 Giugno 2007 Esercizio monitor Si consideri la toilette di un ristorante. La toilette è unica per uomini e donne. Utilizzando la libreria pthread, si realizzi un'applicazione

Dettagli

CAP. 6: Nucleo del sistema operativo (La gestione dei processi)

CAP. 6: Nucleo del sistema operativo (La gestione dei processi) Struttura interna del sistema operativo Linux CAP. 6: Nucleo del sistema operativo (La gestione dei processi) Architettura del sistema operativo shell Programmi utente Modo utente Interfaccia delle chiamate

Dettagli

Il Sistema Operativo. C. Marrocco. Università degli Studi di Cassino

Il Sistema Operativo. C. Marrocco. Università degli Studi di Cassino Il Sistema Operativo Il Sistema Operativo è uno strato software che: opera direttamente sull hardware; isola dai dettagli dell architettura hardware; fornisce un insieme di funzionalità di alto livello.

Dettagli

SISTEMI OPERATIVI 14 settembre 2015 corso A nuovo ordinamento e parte di teoria del vecchio ordinamento indirizzo SR

SISTEMI OPERATIVI 14 settembre 2015 corso A nuovo ordinamento e parte di teoria del vecchio ordinamento indirizzo SR SISTEMI OPERATIVI 14 settembre 2015 corso A nuovo ordinamento e parte di teoria del vecchio ordinamento indirizzo SR Cognome: Nome: Matricola: 1. Ricordate che non potete usare calcolatrici o materiale

Dettagli

1.6: Processi Concorrenti

1.6: Processi Concorrenti 1.6: Processi Concorrenti Programmi concorrenti Chiamate di sistema Unix per il controllo di processi Creazione, terminazione di processi Sincronizzazione sulla terminazione, segnalazione di eventi Comunicazione

Dettagli

Sistemi Operativi (modulo di Informatica II) Sottosistema di I/O

Sistemi Operativi (modulo di Informatica II) Sottosistema di I/O Sistemi Operativi (modulo di Informatica II) Sottosistema di I/O Patrizia Scandurra Università degli Studi di Bergamo a.a. 2009-10 Sommario L hardware di I/O Struttura Interazione tra computer e controllori

Dettagli

Sistemi Operativi Esercizi Sincronizzazione

Sistemi Operativi Esercizi Sincronizzazione Sistemi Operativi Esercizi Sincronizzazione Docente: Claudio E. Palazzi cpalazzi@math.unipd.it Esercizi Sincronizzazione Sistemi Operativi - Claudio Palazzi 14 Semafori (1) Semafori: variabili intere contano

Dettagli

Trasparenze del Corso di Sistemi Operativi

Trasparenze del Corso di Sistemi Operativi Università di Udine Facoltà di Scienze MM.FF.NN. Laurea in TWM A.A. 2014/15 Trasparenze del Corso di Sistemi Operativi Marina Lenisa Università di Udine Copyright c 2000-04 Marino Miculan (miculan@dimi.uniud.it)

Dettagli

Sistema Operativo e Applicativi

Sistema Operativo e Applicativi Sistema Operativo e Applicativi Modulo di Informatica Dott.sa Sara Zuppiroli A.A. 2012-2013 Modulo di Informatica () Software A.A. 2012-2013 1 / 36 Software Conosciamo due classi di software: Programmi

Dettagli

Sistemi Operativi. Processi GESTIONE DEI PROCESSI. Concetto di Processo. Scheduling di Processi. Operazioni su Processi. Processi Cooperanti

Sistemi Operativi. Processi GESTIONE DEI PROCESSI. Concetto di Processo. Scheduling di Processi. Operazioni su Processi. Processi Cooperanti GESTIONE DEI PROCESSI 4.1 Processi Concetto di Processo Scheduling di Processi Operazioni su Processi Processi Cooperanti Concetto di Thread Modelli Multithread I thread in diversi S.O. 4.2 Concetto di

Dettagli

CAPITOLO 24 I MONITOR

CAPITOLO 24 I MONITOR EFFETTO DELLE PRIMITIVE - signal E wait SUI SEMAFORI CAPITOLO 24 I MONITOR I semafori sono un mezzo efficace per la gestione della mutua esclusione in ambienti con processi concorrenti, ma spesso è difficile

Dettagli

Sommario. G. Piscitelli

Sommario. G. Piscitelli Sommario Interprocess Communication Processi (e thread) cooperanti Il paradigma produttore-consumatore Shared Memory e Inter Process Communication (IPC) facility Proprietà caratteristiche della comunicazione

Dettagli

Thread: sincronizzazione Esercitazioni del 09 Ottobre 2009

Thread: sincronizzazione Esercitazioni del 09 Ottobre 2009 Thread: sincronizzazione Esercitazioni del 09 Ottobre 2009 Luca Fossati, Fabrizio Castro, Vittorio Zaccaria October 10, 2009 Sincronizzazione - 1 1 Esercizio 1: Sincronizzazione - 1 Qual è il problema

Dettagli

ESERCIZIO 1 (b) Dove è memorizzato il numero del primo blocco del file? Insieme agli altri attributi del file, nella cartella che contiene il file.

ESERCIZIO 1 (b) Dove è memorizzato il numero del primo blocco del file? Insieme agli altri attributi del file, nella cartella che contiene il file. ESERCIZIO 1 Si consideri un hard disk formattato la cui memoria è suddivisa in 16 blocchi (numerati da 0 a 15). Si supponga che sull hard disk sia memorizzato un unico file, contenuto, nell ordine, nei

Dettagli

1 Processo, risorsa, richiesta, assegnazione 2 Concorrenza 3 Grafo di Holt 4 Thread 5 Sincronizzazione tra processi

1 Processo, risorsa, richiesta, assegnazione 2 Concorrenza 3 Grafo di Holt 4 Thread 5 Sincronizzazione tra processi 1 Processo, risorsa, richiesta, assegnazione 2 Concorrenza 3 Grafo di Holt 4 Thread 5 Sincronizzazione tra processi Il processo E' un programma in esecuzione Tipi di processo Stati di un processo 1 indipendenti

Dettagli

2. I THREAD. 2.1 Introduzione

2. I THREAD. 2.1 Introduzione 2. I THREAD 2.1 Introduzione Il tipo di parallelismo che è opportuno avere a disposizione nelle applicazioni varia in base al grado di cooperazione necessaria tra le diverse attività svolte in parallelo:

Dettagli

Sistemi Operativi (M. Cesati)

Sistemi Operativi (M. Cesati) Sistemi Operativi (M. Cesati) Compito scritto del 16 luglio 2015 Nome: Matricola: Corso di laurea: Cognome: Crediti da conseguire: 5 6 9 Scrivere i dati richiesti in stampatello. Al termine consegnare

Dettagli

Il Concetto di Processo

Il Concetto di Processo Processi e Thread Il Concetto di Processo Il processo è un programma in esecuzione. È l unità di esecuzione all interno del S.O. Solitamente, l esecuzione di un processo è sequenziale (le istruzioni vengono

Dettagli

Definizione di processo. Un processo è un programma (o una parte di una programma) in corso di esecuzione

Definizione di processo. Un processo è un programma (o una parte di una programma) in corso di esecuzione SISTEMI OPERATIVI (parte prima - gestione dei processi) Tra i compiti di un sistema operativo sicuramente troviamo i seguenti: Gestione dei processi Gestione della memoria Gestione del file-system Ci occuperemo

Dettagli

SISTEMI OPERATIVI. Gestione dei processi. Domande di verifica. Luca Orrù Centro Multimediale Montiferru 13/05/2007

SISTEMI OPERATIVI. Gestione dei processi. Domande di verifica. Luca Orrù Centro Multimediale Montiferru 13/05/2007 2007 SISTEMI OPERATIVI Gestione dei processi Domande di verifica Luca Orrù Centro Multimediale Montiferru 13/05/2007 Gestione dei processi 1. Qual è la differenza tra un programma e un processo? Un programma

Dettagli

Sistemi Operativi. ugoerr+so@dia.unisa.it 3 LEZIONE PROCESSI CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN INFORMATICA. Sistemi Operativi 2007/08

Sistemi Operativi. ugoerr+so@dia.unisa.it 3 LEZIONE PROCESSI CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN INFORMATICA. Sistemi Operativi 2007/08 Sistemi Operativi Docente: Ugo Erra ugoerr+so@dia.unisa.it 3 LEZIONE PROCESSI CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN INFORMATICA UNIVERSITA DEGLI STUDI DELLA BASILICATA Sommario della lezione Concetto di processo

Dettagli

Capitolo 5: I thread

Capitolo 5: I thread Capitolo 5: I thread Generalità. Modelli multithread. Problematiche relative ai thread. Pthread. 5.1 I thread Il thread è un flusso di controllo relativo ad un dato processo. Molti sistemi operativi moderni

Dettagli

Sistemi Operativi (modulo di Informatica II) I processi

Sistemi Operativi (modulo di Informatica II) I processi Sistemi Operativi (modulo di Informatica II) I processi Patrizia Scandurra Università degli Studi di Bergamo a.a. 2009-10 Sommario Il concetto di processo Schedulazione dei processi e cambio di contesto

Dettagli

Infrastrutture Software

Infrastrutture Software Infrastrutture Software I componenti fisici di un sistema informatico sono resi accessibili agli utenti attraverso un complesso di strumenti software finalizzati all utilizzo dell architettura. Si tratta

Dettagli

GESTIONE DEI PROCESSI

GESTIONE DEI PROCESSI Sistemi Operativi GESTIONE DEI PROCESSI Processi Concetto di Processo Scheduling di Processi Operazioni su Processi Processi Cooperanti Concetto di Thread Modelli Multithread I thread in Java Concetto

Dettagli

Processi. Laboratorio Software 2008-2009 C. Brandolese

Processi. Laboratorio Software 2008-2009 C. Brandolese Processi Laboratorio Software 2008-2009 Introduzione I calcolatori svolgono operazioni simultaneamente Esempio Compilazione di un programma Invio di un file ad una stampante Visualizzazione di una pagina

Dettagli

Corso di Sistemi di Elaborazione delle informazioni

Corso di Sistemi di Elaborazione delle informazioni Corso di Sistemi di Elaborazione delle informazioni Sistemi Operativi Francesco Fontanella Complessità del Software Software applicativo Software di sistema Sistema Operativo Hardware 2 La struttura del

Dettagli

Parte 2: Gestione dei Processi. 4.1 Concetto di Processo. 4.1.2 Stato del processo

Parte 2: Gestione dei Processi. 4.1 Concetto di Processo. 4.1.2 Stato del processo Parte 2: Gestione dei Processi 1 Il processo è l unità di lavoro nella maggior parte dei sistemi operativi. È quindi il centro di tutta la teoria dei Sistemi Operativi Il sistema operativo è responsabile

Dettagli

corso di: Sistemi Operativi prof. Dimauro Giovanni Sistemi Operativi - Slides 1

corso di: Sistemi Operativi prof. Dimauro Giovanni Sistemi Operativi - Slides 1 corso di: Sistemi Operativi prof. Dimauro Giovanni Sistemi Operativi - Slides 1 Indice 1) I Processi 3 Multiprocessing e Multiprogramming 3 Commutazione di Processo (Task Switch) 7 Tipi di Scheduler 9

Dettagli

Corso di Sistemi di Elaborazione delle informazioni

Corso di Sistemi di Elaborazione delle informazioni Corso di Sistemi di Elaborazione delle informazioni Sistemi Operativi a.a. 2010/2011 Francesco Fontanella Il Sistema Operativo Sistema Operativo 2 Il Sistema Operativo Il Sistema Operativo è uno strato

Dettagli

Middleware Laboratory. Dai sistemi concorrenti ai sistemi distribuiti

Middleware Laboratory. Dai sistemi concorrenti ai sistemi distribuiti Dai sistemi concorrenti ai sistemi distribuiti Problemi nei sistemi concorrenti e distribuiti I sistemi concorrenti e distribuiti hanno in comune l ovvio problema di coordinare le varie attività dei differenti

Dettagli

Logout... A utorizzazioni Eserc itazioni cambia. password... Esercitazione. Rispondere alle seguenti domande reltive ai Processi Software:

Logout... A utorizzazioni Eserc itazioni cambia. password... Esercitazione. Rispondere alle seguenti domande reltive ai Processi Software: marco russo Logout... Studente password... A utorizzazioni Eserc itazioni cambia Esercitazione domande reltive ai Processi Software: Un ambiente che consente la cooperazione tra i processi raggiunge migliori

Dettagli

Sistemi Operativi. Scheduling dei processi

Sistemi Operativi. Scheduling dei processi Sistemi Operativi Scheduling dei processi Scheduling dei processi Se più processi sono eseguibili in un certo istante il sistema deve decidere quale eseguire per primo La parte del sistema operativo che

Dettagli

Monitor pthreads. Esercizio

Monitor pthreads. Esercizio Monitor pthreads Esercizio Esercizio monitor Una società di noleggio di automobili offre ai propri clienti tre tipi di automobili: piccole, medie, grandi. Ogni tipo di auto è disponibile in numero limitato

Dettagli

Sistemi Operativi Kernel

Sistemi Operativi Kernel Approfondimento Sistemi Operativi Kernel Kernel del Sistema Operativo Kernel (nocciolo, nucleo) Contiene i programmi per la gestione delle funzioni base del calcolatore Kernel suddiviso in moduli. Ogni

Dettagli

Inter Process Communication. Laboratorio Software 2008-2009 C. Brandolese

Inter Process Communication. Laboratorio Software 2008-2009 C. Brandolese Inter Process Communication Laboratorio Software 2008-2009 C. Brandolese Introduzione Più processi o thread Concorrono alla relaizzazione di una funzione applicativa Devono poter realizzare Sincronizzazione

Dettagli

CAP. 4: Aspetti generali del Sistema Operativo Linux. l http://home.dei.polimi.it/silvano/acso.htm

CAP. 4: Aspetti generali del Sistema Operativo Linux. l http://home.dei.polimi.it/silvano/acso.htm Struttura interna del sistema Operativo Linux CAP. 4: Aspetti generali del Sistema Operativo Linux CAP. 5: Funzionalità del calcolatore l http://home.dei.polimi.it/silvano/acso.htm Funzionalità del Sistema

Dettagli

Scheduling della CPU. Contenuti delle lezioni del 23 e del 26 Marzo 2009. Sequenza alternata di CPU burst e di I/O burst.

Scheduling della CPU. Contenuti delle lezioni del 23 e del 26 Marzo 2009. Sequenza alternata di CPU burst e di I/O burst. Contenuti delle lezioni del 23 e del 26 Marzo 2009 Scheduling della CPU Introduzione allo scheduling della CPU Descrizione di vari algoritmi di scheduling della CPU Analisi dei criteri di valutazione nella

Dettagli

Deadlock e Starvation

Deadlock e Starvation DTI / ISIN / Titolo principale della presentazione 1 Deadlock e Starvation Amos Brocco, Ricercatore, DTI / ISIN 3 aprile 2012 Condivisione di risorse In un sistema si trovano delle risorse che possono

Dettagli

Componenti di Sistemi Operativi. System Call Programmi di sistema Componenti di un SO Servizi di SO

Componenti di Sistemi Operativi. System Call Programmi di sistema Componenti di un SO Servizi di SO Componenti di so 1 Componenti di Sistemi Operativi System Call Programmi di sistema Componenti di un SO Servizi di SO 2 System Call Le system call forniscono l'interfaccia tra running program e SO Generalmente

Dettagli

IL SISTEMA OPERATIVO

IL SISTEMA OPERATIVO IL SISTEMA OPERATIVO... è l insieme dei programmi che rende agevole l uso dell hardware, mascherando le caratteristiche delle risorse fisiche (interfaccia) gestisce le risorse fisiche ottimizzandone l

Dettagli

Introduzione ai sistemi operativi

Introduzione ai sistemi operativi Introduzione ai sistemi operativi Che cos è un S.O.? Shell Utente Utente 1 2 Utente N Window Compilatori Assembler Editor.. DB SOFTWARE APPLICATIVO System calls SISTEMA OPERATIVO HARDWARE Funzioni di un

Dettagli

Il Sistema Operativo

Il Sistema Operativo Il Sistema Operativo DOTT. ING. LEONARDO RIGUTINI DIPARTIMENTO INGEGNERIA DELL INFORMAZIONE UNIVERSITÀ DI SIENA VIA ROMA 56 53100 SIENA UFF. 0577234850-7102 RIGUTINI@DII.UNISI.IT HTTP://WWW.DII.UNISI.IT/~RIGUTINI/

Dettagli

Concetto di processo

Concetto di processo Università degli Studi della Calabria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica Lucidi delle esercitazioni di (Corsi A e B) A.A. 2002/2003 1 Concetto di processo Nei primi sistemi di calcolo era consentita

Dettagli

Con il termine Sistema operativo si fa riferimento all insieme dei moduli software di un sistema di elaborazione dati dedicati alla sua gestione.

Con il termine Sistema operativo si fa riferimento all insieme dei moduli software di un sistema di elaborazione dati dedicati alla sua gestione. Con il termine Sistema operativo si fa riferimento all insieme dei moduli software di un sistema di elaborazione dati dedicati alla sua gestione. Compito fondamentale di un S.O. è infatti la gestione dell

Dettagli

Diagramma delle durate dei CPU burst. Lo scheduler della CPU. Criteri di scheduling. Dispatcher

Diagramma delle durate dei CPU burst. Lo scheduler della CPU. Criteri di scheduling. Dispatcher Schedulazione della CPU Scheduling della CPU Introduzione allo scheduling della CPU Descrizione di vari algorimi di scheduling della CPU Analisi dei criteri di valutazione nella scelta di un algoritmo

Dettagli

Esercitazioni 7 e 8. Bounded Buffer con sincronizzazione Java (1)

Esercitazioni 7 e 8. Bounded Buffer con sincronizzazione Java (1) Università degli Studi della Calabria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica A.A. 2001/2002 Corsi A e B Esercitazioni 7 e 8 Bounded Buffer con sincronizzazione Java (1) public class BoundedBuffer private

Dettagli

Elementi di Informatica e Programmazione

Elementi di Informatica e Programmazione Elementi di Informatica e Programmazione Il Sistema Operativo Corsi di Laurea in: Ingegneria Civile Ingegneria per l Ambiente e il Territorio Università degli Studi di Brescia Docente: Daniela Fogli Cos

Dettagli

Fondamenti di Informatica: Sistemi Operativi 1. Introduzione

Fondamenti di Informatica: Sistemi Operativi 1. Introduzione Introduzione Fondamenti di Informatica: Sistemi Operativi 1 Elaboratori necessitano di SOFTWARE SOFTWARE DI SISTEMA (SISTEMI OPERATIVI): fanno funzionare le varie componenti del computer e permettono all

Dettagli

Corso di Laboratorio di Sistemi Operativi

Corso di Laboratorio di Sistemi Operativi Corso di Laboratorio di Sistemi Operativi Lezione 6 Alessandro Dal Palù email: alessandro.dalpalu@unipr.it web: www.unipr.it/~dalpalu Interazione tra Processi I processi concorrenti possono interagire

Dettagli

Università di Roma Tor Vergata Corso di Laurea triennale in Informatica Sistemi operativi e reti A.A. 2013-14. Pietro Frasca.

Università di Roma Tor Vergata Corso di Laurea triennale in Informatica Sistemi operativi e reti A.A. 2013-14. Pietro Frasca. Università di Roma Tor Vergata Corso di Laurea triennale in Informatica Sistemi operativi e reti A.A. 2013-14 Pietro Frasca Lezione 3 Martedì 15-10-2013 1 Struttura ed organizzazione software dei sistemi

Dettagli

Cosa e un processo? Stato del processo

Cosa e un processo? Stato del processo Cosa e un processo? LABORATORIO DI PROGRAMMAZIONE 2 Corso di laurea in matematica Un sistema operativo esegue programmi di varia natura: Compilatori, word processor, programmi utente, programmi di sistema,

Dettagli

DTI / ISIN / Titolo principale della presentazione. La cena dei filosofi. Amos Brocco, Ricercatore, DTI / ISIN. 14 maggio 2012

DTI / ISIN / Titolo principale della presentazione. La cena dei filosofi. Amos Brocco, Ricercatore, DTI / ISIN. 14 maggio 2012 DTI / ISIN / Titolo principale della presentazione 1 La cena dei filosofi Amos Brocco, Ricercatore, DTI / ISIN 14 maggio 2012 Il problema dei filosofi a cena Il problema dei filosofi a cena Il problema:

Dettagli

Tecniche Automatiche di Acquisizione Dati

Tecniche Automatiche di Acquisizione Dati Tecniche Automatiche di Acquisizione Dati Sistemi operativi Fabio Garufi - TAADF 2005-2006 1 Cosa sono i sistemi operativi I sistemi operativi sono dei programmi software che svolgono le funzioni di interfaccia

Dettagli

Architettura di un sistema di calcolo

Architettura di un sistema di calcolo Richiami sulla struttura dei sistemi di calcolo Gestione delle Interruzioni Gestione della comunicazione fra processore e dispositivi periferici Gerarchia di memoria Protezione. 2.1 Architettura di un

Dettagli

Sistemi Operativi. Lezione 5 Threads e Concorrenza. Corso: Sistemi Operativi Danilo Bruschi A.A. 2014/2015

Sistemi Operativi. Lezione 5 Threads e Concorrenza. Corso: Sistemi Operativi Danilo Bruschi A.A. 2014/2015 Sistemi Operativi Lezione 5 Threads e Concorrenza 1 I Thread 2 Processi Con il termine processo si denota l esecuzione di un programma (sequenza di istruzioni) nell ambito di un determinato ambiente esecutivo

Dettagli

Sistemi Operativi (modulo di Informatica II)

Sistemi Operativi (modulo di Informatica II) Sistemi Operativi (modulo di Informatica II) La comunicazione tra processi Patrizia Scandurra Università degli Studi di Bergamo a.a. 2008-09 Sommario Processi cooperanti La comunicazione tra processi Necessità

Dettagli