Obiettivi Formativi

Architettura di un sistema operativo

Metodi didattici

Lezioni frontali. - Laboratorio di programmazione concorrente.

Prerequisiti

Nozioni di architetture dei calcolatori

Verifiche dell'apprendimento

Discussione sugli argomenti in programma. - Esercizio di programmazione concorrente.

Programma del Corso

Generalità sui Sistemi Operativi: sistemi monolitici, sistemi a livelli, macchine virtuali, sistemi distribuiti client-server. Definizione di Processo, Memoria Virtuale, File System, System Call, Kernel, Shell. * Storia dei Sistemi Operativi: dalla mono alla multiprogrammazione; il concetto di multitasking. * Modello di interazione tra CPU e dispositivi. Sistema di interruzione. Interruzioni e multiprogrammazione. Processo di interruzione. Modi di funzionamento della CPU. * Gestione dei Processi: modello di un processo, vita di un processo, meccanismi di controllo. La Schedulazione a breve termine (di CPU), la Schedulazione a medio termine (swapping), La Schedulazione a lungo termine (dei processi): algoritmi di schedulazione (senza prelazione, con prelazione, Round Robin, con priorità, code multiple, SJF). * La Mutua Esclusione: corse critiche, mutua esclusione, sospensione e risveglio, stallo, meccanismi di condivisione della memoria e scambio messaggi. Meccanismi di sincronizzazione tra processi: semafori. La Comunicazione Inter-Processo (IPC) e i suoi problemi: esempio del produttore-consumatore. La Gestione dei Processi e IPC in ambiente distribuito (accenni). I Threads: definizione, sistemi operativi multi-threaded, rapporto tra threads e processi. * Blocco critico (deadlock). Condizioni e soluzioni. * Gestione della Memoria: partizionamento fisso, rilocazione e protezione; gestore con swapping: multiprogrammazione a partizioni variabili, squeeze (compattamento). Memoria Virtuale: definizione di spazio di indirizzamento virtuale, MMU, overlay e paginazione, Virtual Page Table a uno o più livelli. Segmentazione. * Gestione dei File: file system (struttura gerarchica in file e directory, tipi di file system). Implementazione del file system Unix: proprietà e modi di accesso, descrittori di file, protezione e sicurezza del file system; file speciali a blocchi e caratteri. * Gestione dell'Input/Output. Meccanismo delle Interruzioni. Driver delle interruzioni, driver dei dispositivi (device driver a blocchi o caratteri). Sottosistema di I/O del kernel Unix. Laboratorio * La gestione dei processi. * La libreria pthread. Gestione dei thread, mutex, semafori. * La comunicazione tra processi. * Esercitazioni su programmazione concorrente. * Protezione: Scopi di protezione principi - Controllo di accesso alle risorse - Meccanismi (Domini ACL, Capability, sistemi fidati, tcb, modelli formali di sistemi sicuri) sicurezza multilivello - canali segreti * Sicurezza - Ambiente - Sicurezza dei so- Basi della crittografia (crittografia a chiave simmetrica, principio di shannon, DES, cifratura a chiave asimmetrica, RSA, Sicurezza dell’RSA, funzioni di autenticazione, funzioni di hash, firme digitali) * Autenticazione (password, tramite oggetto fisico, biometrica) - Introduzione alla biometria - Sfruttare gli errori software (attacchi di tipo buffer overflow, attacchi di tipo format string, dangling pointer, attacchi di deferenziazione di un puntatore null, attacchi di tipo commando injection) - Attacchi dall'interno (bombe logiche, trap door, spoofing del login) - Malware (cavalli di troia, virus, worm, spyware, rootkit) - Difese (firewall, antivirus, firma del codice, jailing, rilevamento delle istruzioni basato su un modello) Sistemi a più processori - * Multiprocessori: hw, tipi di so, sincronizzazione dei multiprocessori, scheduling dei multiprocessori * Multicomputer: hw, software di comunicazione di basso livello e a livello utente, chiamata di procedura remota, memoria condivisa distribuita, scheduling, bilanciamento del carico * Sistemi distribuiti: hw, protocolli e servizi di rete, middleware basato sui documenti, filesystem e coordinazione * Linux (processi, gestione della memoria, I/O, filesystem, sicurezza)