La CPU e la Memoria: Interrupt
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Questions and Answers

Qual è la funzione principale dei registri nella CPU?

  • Memorizzare i dati a lungo termine
  • Determinare il tipo di bus utilizzato
  • Conservare temporaneamente valori di stato della CPU (correct)
  • Eseguire operazioni matematiche complesse

    • Quale dei seguenti bus è responsabile della comunicazione dei dati tra la CPU e le periferiche?

  • Bus indirizzi
  • Bus di rete
  • Bus dati (correct)
  • Bus controllo

    • Cosa rappresenta un interrupt nel contesto della CPU?

  • Un segnale che indica la fine di un programma
  • Un tipo di memoria volatile
  • Un'istruzione di macchina
  • Un segnale asincrono da un dispositivo esterno (correct)

    • Qual è il primo passo nella gestione di un interrupt da parte della CPU?

    <p>Controllare se la IRQ è attiva</p> Signup and view all the answers

    Cosa contiene l'Interrupt Vector Table (IVT)?

    <p>Gli indirizzi del codice per la gestione degli interrupt</p> Signup and view all the answers

    Quale di queste affermazioni è vera riguardo le ISR?

    <p>Sono specifiche per ogni tipo di interrupt</p> Signup and view all the answers

    Cosa succede alla CPU quando un interrupt è attivo?

    <p>Salva l'esecuzione corrente prima di gestire l'interrupt</p> Signup and view all the answers

    Qual è il ruolo del bus di controllo nella macchina di Von Neumann?

    <p>Gestire le comunicazioni di controllo tra le componenti</p> Signup and view all the answers

    Qual è la funzione principale delle variabili mutex?

    <p>Garantire l'accesso esclusivo alla sezione critica.</p> Signup and view all the answers

    Qual è una differenza chiave tra mutex e semafori?

    <p>I semafori possono essere usati per sincronizzazione di più thread.</p> Signup and view all the answers

    Quale operazione atomica è associata ai semafori?

    <p>wait()</p> Signup and view all the answers

    Quando è opportuno utilizzare un meccanismo di busy waiting?

    <p>Quando l'attesa stimata per ottenere il lock è breve.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la funzione di sem_post() nelle primitive POSIX?

    <p>Esegue l'operazione atomica di signal.</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni sui semafori named è vera?

    <p>Hanno bisogno di un nome univoco per essere condivisi.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la funzione sem_init() utilizzata per?

    <p>Creare un semaforo senza nome in memoria.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la principale funzione del sem_wait()?

    <p>Implementa l'operazione atomica di wait.</p> Signup and view all the answers

    Quale funzione viene utilizzata per ottenere un codice identificativo per la coda di messaggi in Linux?

    <p>ftok()</p> Signup and view all the answers

    Quale segnale viene inviato quando un programma cerca di accedere a porzioni di RAM non autorizzate?

    <p>SIGSEGV</p> Signup and view all the answers

    Cosa accade quando un processo invia un segnale ad un altro processo?

    <p>Il segnale può essere gestito, ignorato o bloccato.</p> Signup and view all the answers

    Quale funzione viene utilizzata per bloccare i segnali in un processo?

    <p>sigprocmask()</p> Signup and view all the answers

    Cosa assegna il comando 'kill -NUM_SEGNALE pid_processo_dest'?

    <p>Invia un segnale allo specifico processo indicato.</p> Signup and view all the answers

    Quale metrica cerca di massimizzare l'utilizzo della CPU durante l'esecuzione dei processi?

    <p>Utilizzo della CPU</p> Signup and view all the answers

    Cosa succede ai segnali già bloccati quando un processo ne riceve un nuovo segnale bloccato?

    <p>Viene aggiunto alla coda, ma solo una copia del segnale viene gestita successivamente.</p> Signup and view all the answers

    Qual è l'effetto di ignorare esplicitamente un segnale inviatogli?

    <p>Nessuna azione verrà eseguita per quel segnale.</p> Signup and view all the answers

    Quale metrica deve essere minimizzata per ottimizzare l'intervallo di tempo tra l'avvio e la terminazione di un processo?

    <p>Turn-around time</p> Signup and view all the answers

    In un sistema senza prelazione, quando può un processo essere deschedulato?

    <p>Al termine del suo CPU burst</p> Signup and view all the answers

    In che modo un processo che utilizza 'fork' gestisce i segnali?

    <p>Eredita i comportamenti di gestione dei segnali del processo padre.</p> Signup and view all the answers

    Qual è una delle caratteristiche principali dell'algoritmo FCFS?

    <p>I processi sono eseguiti nell'ordine di arrivo</p> Signup and view all the answers

    Quale tipo di burst si verifica quando un processo è in attesa di richieste I/O?

    <p>I/O burst</p> Signup and view all the answers

    Cosa determina il waiting time in un algoritmo FCFS?

    <p>Il tempo di arrivo dei processi</p> Signup and view all the answers

    Quale di queste metriche è in competizione con l'utilizzo della CPU e il throughput?

    <p>Both A and B</p> Signup and view all the answers

    Nel contesto dello scheduling, cosa rappresenta il 'CPU burst'?

    <p>Il tempo in cui un processo esegue operazioni sulla CPU</p> Signup and view all the answers

    Quale metodo di allocazione della memoria utilizza il primo frammento di RAM disponibile?

    <p>First-fit</p> Signup and view all the answers

    Qual è uno svantaggio dell'allocazione tramite worst-fit?

    <p>Genera frammenti di memoria inutilizzabili</p> Signup and view all the answers

    Cosa comporta la frammentazione interna?

    <p>Spazio di memoria sprecato in slot sottoutilizzati</p> Signup and view all the answers

    Qual è il compito principale della MMU nei sistemi operativi moderni?

    <p>Gestire il meccanismo di paging</p> Signup and view all the answers

    Qual è il vantaggio principale del meccanismo del paging?

    <p>Permette indipendenza tra le pagine di memoria</p> Signup and view all the answers

    Qual è una caratteristica dell'allocazione contigua della memoria?

    <p>Assegna slot di memoria definiti per ciascun processo</p> Signup and view all the answers

    Cosa si intende per deframmentazione della memoria?

    <p>Compattazione dei processi in RAM</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni riguarda la tecnica best-fit?

    <p>Utilizza il frammento più piccolo che possa contenere il processo</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    La CPU e la Memoria

    • La CPU (Central Processing Unit) possiede uno stato definito dal valore di tutti i suoi registri in un dato momento.
    • La comunicazione tra la CPU, la memoria e le periferiche input/output avviene tramite tre tipi di bus: bus dati, bus indirizzi e bus controllo.

    Interrupt

    • Le interrupt sono segnali asincroni che segnalano alla CPU eventi esterni, come la pressione di un tasto sulla tastiera.
    • Ogni interrupt è associata a una linea di richiesta di interrupt (IRQ) numerata.
    • Quando un'interrupt viene rilevata, la CPU interrompe l'esecuzione del programma corrente per gestire l'evento.
    • La gestione di un'interrupt prevede le seguenti fasi:
      • Rilevamento dell'interrupt attiva.
      • Lettura dell'Interrupt Vector Table (IVT) per ottenere l'indirizzo del codice di gestione dell'interrupt.
      • Memorizzazione dello stato corrente del programma in esecuzione.
      • Modifica del registro PC per puntare al codice di gestione dell'interrupt.
      • Esecuzione della routine di gestione dell'interrupt (ISR).

    IPC (Inter-Process Communication)

    • Le message queue in Linux sono utilizzate per la comunicazione tra processi.
    • Le funzioni ftok(), msget(), msgsnd() e msgrcv() sono utilizzate per creare, ottenere l'accesso a, inviare e ricevere messaggi attraverso la coda.

    Segnali

    • I segnali sono un tipo di IPC utilizzato dal sistema operativo per comunicare con i processi.
    • Ogni segnale è associato a un nome e a un numero, ad esempio SIGKILL ha il numero 9.
    • I segnali possono essere sincroni o asincroni.
      • I segnali sincroni sono generati dal flusso di esecuzione del programma, ad esempio SIGSEGV per accessi illegali alla memoria.
      • I segnali asincroni sono generati da eventi esterni al processo, ad esempio SIGINT per l'interruzione con CTRL+C.
    • Un processo può ignorare, gestire o bloccare i segnali.

    Scheduling

    • Lo scheduler è il componente del sistema operativo che decide quale processo deve essere eseguito sulla CPU in un dato istante.
    • Gli algoritmi di scheduling puntano a massimizzare l'utilizzo della CPU, il throughput e il tempo di risposta, e a minimizzare il tempo di attesa.
    • Gli algoritmi di scheduling possono essere con o senza prelazione.
      • La prelazione permette al sistema operativo di interrompere l'esecuzione di un processo.
      • Gli algoritmi senza prelazione interrompono l'esecuzione di un processo solo quando termina o quando è in attesa di un evento.

    Concetti di CPU Burst e I/O Burst

    • Un CPU burst si verifica quando un processo esegue operazioni sulla CPU.
    • Un I/O burst si verifica quando un processo è in attesa per richieste I/O.
    • I burst più frequenti sono quelli di media durata.

    FCFS (First Come First Served)

    • L'algoritmo FCFS è il più semplice per lo scheduling dei processi.
    • I processi sono inseriti in una coda (ready queue) secondo l'ordine di arrivo e vengono elaborati uno alla volta senza prelazione.
    • I processi vengono riinseriti in coda dopo l'esecuzione di un I/O burst.

    Semafori

    • I semafori sono strutture dati utilizzate per sincronizzare l'accesso a risorse condivise tra processi o thread.
    • I semafori possono essere utilizzati per implementare la mutua esclusione o per sincronizzare le attività.
    • Le primitive atomiche wait() e signal() sono utilizzate per gestire i semafori.

    Semafori POSIX

    • Il kernel di Linux fornisce system call per implementare i semafori nei programmi C/C++.
    • Esistono due tipi di semafori POSIX: semafori con nome (named) e semafori senza nome (unamed).
    • Le primitive POSIX sono:
      • sem_open(), per creare un semaforo named.
      • sem_init(), per creare un semaforo unamed.
      • sem_wait() e sem_trywait(), per implementare l'operazione atomica di wait().
      • sem_post(), per implementare l'operazione atomica di signal().

    Allocazione della Memoria

    • I processi sono generalmente allocati in modo contiguo in memoria.
    • Esistono diversi metodi di allocazione contigua: first-fit, best-fit e worst-fit.
    • La frammentazione esterna si verifica quando l'allocazione e la deallocazione di processi creano frammenti inutilizzabili in memoria.
    • La frammentazione interna si verifica quando uno slot di memoria allocato per un processo non viene utilizzato completamente.

    Paging

    • I sistemi operativi moderni utilizzano il paging per gestire l'allocazione della memoria.
    • La memoria è suddivisa in pagine di dimensione fissa.
    • Il paging elimina l'ipotesi di allocazione contigua e permette una gestione più efficiente della memoria.

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    Questo quiz esplora il funzionamento della CPU e della memoria, focalizzandosi sulle interruzioni e sulla loro gestione. Scoprirai come la CPU comunica con la memoria e le periferiche attraverso i bus e l'importanza delle interruzioni nel processo di esecuzione del programma. Metti alla prova le tue conoscenze su questi argomenti cruciali dell'informatica.

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