Thread

Question 1

Cosa è un thread?

Answer 1

Un thread è un flusso di esecuzione indipendente (traccia) all’interno di un processo.

Question 2

Quali sono i vantaggi del multithreading?

Answer 2

Ottenere parallelismo nei flussi di esecuzione.
Gestire chiamate bloccanti o situazioni di risposta asincrona.

Question 3

Cos’è il multithreading?

Answer 3

È la capacità di un sistema operativo di supportare più thread per ogni processo.

Question 4

Quali risorse possiede un thread?

Answer 4

Un thread non possiede risorse proprie, utilizza quelle del processo. Per questo è detto Light Weight Process (LWP).

Question 5

Quali informazioni sono contenute nel Thread Control Block (TCB)?

Answer 5

Stato del thread, priorità e altre informazioni necessarie per la schedulazione.

Question 6

Quali vantaggi offrono i thread rispetto ai processi?

Answer 6

Tempo di creazione e terminazione inferiore.
Switch tra thread più rapido rispetto ai processi.
Condivisione diretta di memoria e file senza intervento del kernel.

Question 7

Quali sono gli stati di un thread?

Answer 7

Ready, Running, Blocked.

Question 8

Cosa succede quando un thread viene bloccato?

Answer 8

Il sistema salva il contesto del thread (Program Counter, Stack Pointer, registri CPU).

Question 9

Cosa accade quando un thread viene sbloccato?

Answer 9

Il suo stato nel TCB passa da “Blocked” a “Ready” e viene schedulato per l’esecuzione.

Question 10

Come viene gestita la terminazione di un thread?

Answer 10

Il sistema dealloca le risorse utilizzate dal thread, liberando memoria e registri.

Question 11

Cosa è un Remote Procedure Call (RPC)?

Answer 11

È la chiamata da parte di un processo a una procedura attiva su un elaboratore diverso.

Question 12

Cos’è un User Level Thread?

Answer 12

È un thread gestito interamente a livello di libreria utente, trasparente al kernel.

Question 13

Quali vantaggi offrono gli User Level Threads?

Answer 13

Il cambio di thread avviene all’interno dello spazio di indirizzamento utente, senza richiedere l’intervento del kernel.
Ogni applicazione può ottimizzare la schedulazione in base alle proprie esigenze specifiche.
Le librerie a livello utente possono essere eseguite su tutti i sistemi operativi.

Question 14

Quali svantaggi hanno gli User Level Threads?

Answer 14

Una chiamata bloccante può bloccare tutti i thread dello stesso processo.
Un singolo processo viene assegnato a un singolo processore, impedendo il multiprocessing a livello di thread

Question 15

Cos’è un Kernel Level Thread (KLT)?

Answer 15

Un thread gestito interamente dal kernel, secondo un modello uno a uno.

Question 16

Quali vantaggi offrono i Kernel Level Threads?

Answer 16

Se un thread è bloccato, un altro dello stesso processo può essere eseguito.
I thread dello stesso processo possono essere schedulati su processori diversi.

Question 17

Quali svantaggi hanno i Kernel Level Threads?

Answer 17

Overhead, dovuto all’intervento del kernel durante il cambio di thread, introducendo un maggior carico sul sistema.

Question 18

Cosa caratterizza il modello misto ‘Molti a Molti’?

Answer 18

Più thread utente corrispondono a più thread kernel.
I thread vengono creati all’interno della librearia utente e i thread di uno stesso processo possono essere eseguiti contemporaneamente su più processori.
Una chiamata bloccante non blocca l’intero processo.

Question 19

Cos’è un Light Weight Process (LWP)?

Answer 19

È una struttura intermedia vista dai thread utente come un processore virtuale per la schedulazione.

Question 20

Quali sono i vantaggi del modello Molti a Molti?

Answer 20

Esecuzione simultanea di più thread dello stesso processo.
Maggiore efficienza grazie alla comunicazione tra kernel e libreria di thread.

Question 21

Quali svantaggi presenta il modello Molti a Molti?

Answer 21

Overhead dovuto alla necessità di comunicazione costante tra kernel e libreria di thread.

Question 22

Cos’è il Symmetric Multiprocessing (SMP)?

Answer 22

Un sistema multiprocessore in cui i processori condividono le stesse risorse e possono eseguire funzioni identiche.

Question 23

Quali difficoltà presenta l’SMP?

Answer 23

Evitare la schedulazione dello stesso processo contemporaneamente.
Mantenere la coerenza della cache.
Garantire la sincronizzazione tra processori.

Question 24

Quali sono i punti critici nella progettazione di un OS per SMP?

Answer 24

È essenziale che l’esecuzione simultanea su diversi processori non comprometta le strutture di gestione del sistema operativo.
È necessario evitare conflitti nella schedulazione dei processi e dei thread
Bisogna garantire la mutua esclusione e l’ordinamento corretto degli eventi.
La memoria condivisa deve essere gestita in modo tale da assicurare l’integrità e la coerenza dei dati.
In caso di guasto di un processore, le strutture di controllo del sistema operativo devono essere aggiornate per continuare a funzionare correttamente.

Question 25

Cos’è un microkernel?

Answer 25

Un kernel minimale che contiene solo le funzioni essenziali del sistema operativo.

Question 26

Quali sono i vantaggi del microkernel?

Answer 26

Interfaccia uniforme per i moduli.
Estensibilità e flessibilità.
Portabilità e affidabilità.
Supporto ai sistemi distribuiti.

Question 27

Quali funzioni minime deve contenere un microkernel?

Answer 27

Gestione primitiva della memoria.
Comunicazione tra processi (IPC).
Gestione degli interrupt e dell’I/O.

Question 28

Quali problemi di prestazioni presenta un microkernel?

Answer 28

Costi elevati nella gestione dei messaggi rispetto a una chiamata diretta.

Question 29

Quali soluzioni possono migliorare le prestazioni di un microkernel?

Answer 29

Aggiungere funzionalità al microkernel.
Ridurre ulteriormente le dimensioni del microkernel.

Question 30

Cos’è la gestione primitiva della memoria in un microkernel?

Answer 30

Un modulo esterno mappa le pagine virtuali in pagine fisiche. Quando un’applicazione tenta di accedere a una pagina non presente in memoria, si verifica un page fault, che attiva il microkernel per caricare la pagina richiesta.

Question 31

Cosa accade quando si verifica un page fault in un microkernel?

Answer 31

Quando si verifica un page fault, l’esecuzione passa al microkernel, che invia un messaggio al paginatore per caricare la pagina richiesta in memoria.

Question 32

Come interagiscono il microkernel e il paginatore nella gestione della memoria?

Answer 32

Il microkernel invia un messaggio al paginatore per caricare la pagina nella memoria fisica. Una volta che la pagina è caricata, il paginatore invia un messaggio all’applicazione per notificarla.

Question 33

Come funziona la comunicazione tra processi in un microkernel?

Answer 33

La comunicazione avviene tramite messaggi, che consistono in un’intestazione (mittente, ricevente), un corpo (dati) e un puntatore di controllo del processo. Ogni processo ha una “porta” per inviare e ricevere messaggi.

Question 34

Cosa sono le porte nel contesto di un microkernel?

Answer 34

Le porte sono usate per inviare e ricevere messaggi tra processi. Ogni porta è un “permesso” che definisce chi può comunicare con un processo, e la gestione delle porte è compito del kernel.

Question 35

Come gestisce un microkernel gli interrupt?

Answer 35

Il microkernel non gestisce direttamente gli interrupt, ma li converte in messaggi a livello utente. Il processo responsabile dell’handling dell’interrupt riceve il messaggio e si occupa della gestione dell’I/O.

Question 36

Come si gestisce un interrupt in un thread driver?

Answer 36

Il thread driver attende un messaggio, quindi verifica se il mittente è l’hardware che ha generato l’interrupt. Se sì, gestisce l’I/O e resetta l’interrupt hardware.

Question 37

Qual è l’azione eseguita nel codice esempio quando l’interrupt è gestito correttamente?

Answer 37

Se l’interrupt è generato dall’hardware, il driver legge o scrive sulle porte di I/O e poi resetta l’interrupt hardware.

Question 38

Cosa contiene un messaggio inviato tra processi in un microkernel?

Answer 38

Un messaggio contiene un’intestazione (informazioni su mittente e ricevente), un corpo (dati del messaggio) e un puntatore con informazioni di controllo del processo e dati di blocco.