Sistemes Operatius Avançats

• Professorat
• Hores setmanals
• Competències
• Objectius
• Continguts
• Activitats
• Metodologia docent
• Mètode d'avaluació
• Bibliografia
• Web links
• Capacitats prèvies

Professorat

Responsable

• Alex Pajuelo Gonzalez ( )

Altres

• Juan José Costa Prats ( )
• Yolanda Becerra Fontal ( )

Hores setmanals

Competències

Competències Tècniques

Competències tècniques comunes

• CT6 - Demostrar coneixement i comprensió del funcionament intern d'un computador i del funcionament de les comunicacions entre ordinadors.
  • CT6.1 - Demostrar coneixement i tenir capacitat per a administrar i mantenir sistemes, serveis i aplicacions informàtiques.
  • CT6.3 - Demostrar coneixement de les característiques, funcionalitats i estructura dels Sistemes Operatius que en permeti un ús adequat, administració i disseny, així com la implementació d'aplicacions basades en els seus serveis.
  • CT6.4 - Demostrar coneixement i capacitat d'aplicació de les característiques, de les funcionalitats i de l'estructura dels Sistemes Distribuïts i de les Xarxes de Computadors i d'Internet que en garanteixi l'ús i l'administració, així com el disseny i la implementació d'aplicacions basades en elles.
• CT7 - Avaluar i seleccionar plataformes de producció hardware i software per a l'execució d'aplicacions i de serveis informàtics.
  • CT7.1 - Demostrar coneixement de les mètriques de qualitat i saber-les utilitzar.
  • CT7.2 - Avaluar sistemes hardware/software en funció d'un criteri de qualitat determinat.
• CT8 - Planificar, concebre, desplegar i dirigir projectes, serveis i sistemes informàtics en tots els àmbits, liderar-ne la posada en marxa, la millora contínua i valorar-ne l'impacte econòmic i social.
  • CT8.7 - Controlar versions i configuracions del projecte.

Competències Tècniques de cada especialitat

Especialitat tecnologies de la informació

• CTI1 - Definir, planificar i gestionar la instal·lació de la infraestructura TIC de l'organització.
  • CTI1.4 - Seleccionar, dissenyar, desplegar, integrar, avaluar, construir, gestionar, explotar i mantenir les tecnologies de hardware, software i xarxes, dintre dels paràmetres de cost i qualitat adequats.
• CTI3 - Dissenyar solucions que integrin tecnologies de hardware, software i comunicacions (i capacitat de desenvolupar solucions específiques de software de sistemes) per a sistemes distribuïts i dispositius de computació ubiqua.
  • CTI3.4 - Dissenyar software de comunicacions.

Competències Transversals

Tercera llengua

• G3 [Avaluable] - Conèixer l'idioma anglès amb un nivell adequat de forma oral i escrita, i en consonància amb les necessitats que tindran els graduats i les graduades en Enginyeria Informàtica. Capacitat de treballar en un grup multidisciplinar i en un entorn multilingüe i de comunicar, tant per escrit com de forma oral, coneixements, procediments, resultats i idees relacionats amb la professió d'enginyer tècnic en informàtica.
  • G3.1 - Comprendre i utilitzar eficaçment manuals, especificacions de productes i altra informació de caràcter tècnic escrita en anglès.

Objectius

1. Conèixer el funcionament d'un SO real, des de que arrenca l'ordinador i la inicialització del sistema, passant per la gestió dinàmica de recursos, fins que s'apaga l'ordinador.
   Competències relacionades: CTI3.4, CT6.1, CT6.3, CT6.4, CTI1.4,
2. Conèixer els detalls de la implementació d'alguns dels components bàsics d'un SO real: codi d'inicialització, codi de gestió de memòria, codi de gestió de l'entrada / sortida, codi de gestió dels processos i codi de càrrega de fitxers executables.
   Competències relacionades: CT6.1, CT6.3, CT7.2, CTI1.4,
3. Descriure el funcionament del mecanisme d'inserció dinàmica de codi en un SO real
   Competències relacionades: CT6.1, CT6.3, CT8.7, CTI1.4,
4. Detallar l'estructura interna d'un mòdul de nucli identificant els diferents components juntament amb la seva relació amb la interfície genèrica del SO i lús d'estructures en memòria per al control de l'entrada / sortida.
   Competències relacionades: CT6.1, CT6.3, CT8.7, CTI1.4,
5. Conèixer la programació multifil, la problemàtica de l'ús compartit de memòria i la implementació de mecanismes d'exclusió mútua juntament amb el suport hardware necessari.
   Competències relacionades: CTI3.4, CT6.1, CT6.3, CT6.4, CTI1.4,
6. Implementar alguns dels components bàsics d'un SO real: codi d'inicialització, codi de gestió de memòria, codi de gestió de l'entrada / sortida, codi de gestió dels processos i codi de càrrega de fitxers executables utilitzant llenguatge C i assemblador sobre una arquitectura intel x86.
   Competències relacionades: CTI3.4, CT6.1, G3.1, CT6.3, CT6.4, CT7.1, CT7.2, CT8.7, CTI1.4,
7. Comparar i avaluar les diferents alternatives d'implementació de codi de gestió de recursos mitjançant mètriques de cost, eficiència i qualitat
   Competències relacionades: CT6.1, CT6.3, CT7.1, CT7.2, CT8.7,
8. Dissenyar programari de comunicacions en aplicacions multiprocés i / o multifil.
   Competències relacionades: CTI3.4, CT6.4, CT7.2, CT8.7, CTI1.4,
9. Saber utilitzar i entendre els documents tècnics en anglès proporcionats amb el sistema operatiu.
   Competències relacionades: G3.1, CT6.3,
10. Utilitzar programari de control de versions.
    Competències relacionades: CT6.1, CT6.3, CT8.7,

Continguts

1. Inicialització del sistema
   En aquest capítol s'explicaran totes les accions que es fan per arrencar tots els serveis que ofereix un sistema operatiu. També es descriuran i discutiran les possibles implementacions d'aquest procés en un sistema operatiu actual.
2. Mecanismes d'entrada al sistema
   Es descriuran i discutiran les possibles implementacions de mecanismes d'entrada al sistema junt amb el seu suport hardware. Es detallaran els aspectes més importants dels mecanismes i les dependències entre el sistema operatiu i el hardware. Es comentaran els avantatges de la implementació de tècniques de virtualització actuals. Es presentaran i discutiran les diferents implementacions de sistemes operatius actuals.
3. Gestió de memòria
   En aquest capítol es tractaran els següents temes: espai de adreces lògiques del procés. Sistemes de memòria basats en paginació i el seu suport hardware. Disseny i implementació de la memoria virtual. Algoritmes de reemplaç de la memòria virtual. Implementació de memòria compartida. Alternatives de disseny i implementació de sistemes de memòria en sistemes operatius actuals.
4. Gestió de processos
   En aquest capítol se tractaran els següents temes: implementació detallada del bloc de control del procés. Implementació detallada de la creació d'un procés. Implementació detallada de la finalització d'un procés. Implementació detallada de la carrega d'un executable. Implementació detallada del canvi de context entre processos. Descripció detallada de les estructures i algoritmes de planificació de processos. Implementació de tallada de les rutines de planificació de processos. Descripció i discussió de les diferents implementacions de planificació de processos en sistemes operatius actuals.
5. Gestió de l'entrada/sortida i sistema de fitxers
   En aquest capítol es tractaran els següents temes: descripció i implementació de la part independent i dependent del dispositiu. Implementació d'un descriptor de dispositius. Descripció, funcionament i implementació de les estructures relatives a la entrada/sortida i al sistema de fitxers. Descripció i implementació de l'estructura lògica del sistema de fitxers a disc. Mecanismes de comunicació a través del sistema de fitxers. Mecanismes de comunicació a través d'una xarxa. Descripció de la implementació de diversos sistemes de fitxers actuals.
6. Memòria compartida
   En aquest capítol es tractaran els següents temes: problemàtica de tenir memòria compartida entre diversos fluxos d'execució dins d'un procés. Condicions de carrera. Zones d'exclusió mútua. Descripció i implementació de mecanismes d'exclusió mútua en l'accés a memòria compartida, en concret, test and set, mutex i semàfors. Descripció, implementació i discussió de mecanismes d'exclusió mútua en sistemes operatius actuals.
7. Extensió del nucli del sistema
   En aquest capítol es tractaran els següents temes: concepte, disseny i implementació de mòduls del SO. Carrega de mòduls del nucli en temps d'inicialització del sistema i en temps d'execució. Descripció de l'accés a funcionalitats implementades en mòduls de nucli. Descripció de la relació entre mòduls de nucli i dispositius físics i lògics.

Activitats

Activitat Acte avaluatiu

Metodologia docent

Mètode d'avaluació

Bibliografia

Bàsica:

• Operating system concepts - Silberschatz, A.; Galvin, P.B.; Gagne, G, John Wiley & Sons, 2019. ISBN: 9781119454083
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991004148389706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• Advanced Operating Systems Course - Becerra, Y; Costa, J.; Pajuelo, A,
  

Complementaria:

• Understanding the Linux kernel - Bovet, D.P.; Cesati, M, O'Reilly , 2005. ISBN: 9780596005658
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991003076469706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• Windows internals: part 1: system architecture, processes, threads, memory management, and mor - Yosifovich, P.; Ionescu, A.; Russinovich, M.E.; Solomon, D.A, Microsoft Press , 2017. ISBN: 9780735684188
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991004178279706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• Operating systems: internals and design principles - Stallings, W, Pearson Education Limited , 2017. ISBN: 9781292214306
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991001576049706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca

Web links

• Pàgina web de l'assignatura http://docencia.ac.upc.edu/FIB/grau/SOA/

Capacitats prèvies