Sistemas Operativos

O conhecimento das matérias abaixo indicadas é absolutamente essencial e necessário:

• Programação em C (Introdução À Programação, Programação, 1º ano)
• Arquitecturas e tecnologias de computadores (Tecnologias e Arquitecturas de Computadores, 1º ano)

As aulas são teóricas e práticas. Nas aulas teóricas, é utiIizada uma metodologia expositiva para a apresentação dos fundamentos teóricos da matéria com exempIos de aplicação, sendo incentivada a participação dos alunos com vista a um ensino participativo. Nas aulas práticas os alunos aplicam os conhecimentos das aulas teóricas, desenvolvendo aplicações, com a supervisão dos docentes, sendo necessária a participação dos alunos na aula. Fora das aulas, os alunos desenvolvem, em grupos de dois, um projecto para aplicação e aprofundamento dos assuntos das aulas, sendo o projeto alvo de avaliação.

Competências a adquirir e desenvolver pelos alunos nesta unidade curricular:

• Compreender, explicar e justificar o funcionamento interno dos sistemas operativos modernos
• Compreender, explicar e planear a operação e gestão de sistemas Unix/Linux
• Compreender, planear, desenvolver, explicar, e justificar o desenvolvimento de aplicações em C para a plataforma Unix
• Planear e elaborar documentação técnica sobre projetos de software para sistemas.

O programa da unidade curricular está organizado em 3 temas:

• Introdução e funcionamento do sistema e ambiente Unix e sua operação.
• Desenvolvimento de aplicações Unix em C.
• Fundamentos teóricos de sistemas operativos.

Introdução e funcionamento do sistema e ambiente Unix e sua operação:

• Conceitos básicos e mecanismos subjacentes ao funcionamento do Linux do ponto de vista de configuração.
• Arranque e início de funcionamento do sistema. Partições e sistemas de ficheiros. Sistema de ficheiros típico Unix. Proteção e permissões de utilizadores e de ficheiros em Unix. Mecanismos sudo e bit setuid. Configuração de aspetos básicos de Linux.
• Comandos Unix e programação em Bash – Introdução ao sistema e tópicos de utilização do sistema Unix/Linux em linha de comando do ponto de vista do utilizador e do administrador.
• Introdução ao sistema Unix do ponto de vista do utilizador. i) Arquitetura e componentes principais, ii) Arranque do sistema, iii) processo de login, iv) Sistema de ficheiros
• Comandos Unix para i) manipulação de ficheiros e diretorias, ii) Gestão de processos, iii) Gestão de utilizadores iv) Extração e manipulação de informação em ficheiros de texto estruturados, v) Redireccionamento.
• Introdução a programação em Shell Script (Bash)

Desenvolvimento de aplicações Unix em C. Aspetos introdutórios e de carácter fundamentais de desenvolvimento de aplicações para ambiente Unix.

• Processo de compilação. Ficheiros fonte, objeto, biblioteca e executável. Funções biblioteca e funções sistema.
• Programas e processos. Criação de processos. Mecanismos fork e exec. Gestão de processos. PID.
• Sinais. Mecanismos simples de sincronização com sinais. Exemplos de aplicação
• I/O em Unix. Ficheiros e tabela de ficheiros. Redirecionamento e pipes anónimos. Introdução a funções de manipulação do sistema de ficheiros
• Named pipes em Unix. Aplicações em modelo cliente servidor. Funcionamento síncrono e assíncrono.
• Programação multithreaded em Unix
• Sincronização simples com semáforos binários e variáveis condicionais

Fundamentos teóricos de sistemas operativos. Conceitos de carácter teórico de sistemas operativos abrangendo 1) tópicos de carácter geral, 2) a arquitetura, 3) tópicos de implementação, 4) gestão de processos, 5) a gestão de memória.

• 1 Conceitos gerais.
• Objetivos dos sistemas operativos. Programas, processos e threads. Tipos de sistemas. Arquitetura de sistemas operativos. Núcleo de sistemas operativos.
• 2 Tópicos de programação multi-tarefa e de sicronização
• Programação multi-tarefa. Instrodução a sincronização: Trincos lógicos e mutexes. Variáveis condicionais.
• 3 Tópicos de implementação de sistemas
• Implementação de processos. Modos de execução. Espaço núcleo e espaço utilizador. Controlo de interrupções e respetiva aplicação.  Implementação de chamadas ao sistema. Implementação de trincos lógicos e mutexes. Tópicos de programação em modo núcleo.
• 4 Gestão de processos
• Tipos e algoritmos de escalonamento. Estado e ciclo de vida dos processos. Indicadores de desempenho de escalonamento.
• 5 Gestão de memória
• Conceitos fundamentais de gestão de memória. Endereçamento virtual. Tipos de endereçamento virtual. Algoritmos de gestão de memória virtual.

Existem quatro componentes de avaliação:

i)                    Exame escrito,

ii)                  Construção de ambiente de trabalho

iii)                Trabalho prático

iv)                Avaliação em aula teórica

• Exame escrito: peso de 13,6 valores, de carácter obrigatório. Esta prova inclui as matérias das aulas teóricas e práticas.
• A prova é sem consulta exceto materiais que venham a ser indicados explicitamente pelos docentes.
• Poderá ser necessária inscrição prévia no exame via plataforma eletrónica da disciplina. No caso de ser dada essa indicação, essa inscrição é condição necessária para aceder à prova. A inscrição aqui referida não substitui a inscrição nos serviços académicos.
• O exame tem mínimos de 35%. A não obtenção dos mínimos implica a reprovação.
• Este exame escrito é o único componente de avaliação que é feito em épocas de exame (época normal, de recurso, especial, etc.). Os restantes componentes são feitos unicamente ao longo das aulas ou no final das aulas.

• Construção do ambiente de trabalho: peso de 0,4 valores, sem mínimos.
• O ambiente de trabalho consiste num ambiente de desenvolvimento Unix cujo detalhes e instruções pormenorizadas são disponibilizados na primeira semana. O ambiente deve ser construído e configurado, e depois demonstrado na aula prática da terceira semana do semestre. No caso dos trabalhador-estudantes com estatuto reconhecido, a demonstração poderá ser feita em data e hora a combinar, na mesma semana.
• A concretização demonstrada do ambiente de trabalho na aula da terceira semana é avaliada com até 0,4 valores. O não cumprimento deste objetivo tem como efeito a perda desses 0,4 valores, não havendo forma de os recuperar.
• A construção do ambiente de trabalho é uma tarefa individual.

• Trabalho prático: peso de 4 valores, sem mínimos.
• O trabalho deve ser feito em grupos de até dois alunos. A constituição do grupo é obrigatoriamente definida em plataforma eletrónica, até à data limite especificada no enunciado, após a qual os alunos que não se registaram farão o trabalho individualmente.
• O trabalho é realizado ao longo do semestre, sendo entregue no final das aulas na data especificada no enunciado.  Não existe nenhuma temporização alternativa nem forma de substituição. Se não for realizado, a sua cotação é perdida.
• O trabalho é sujeito apresentação e defesa individual obrigatória. A defesa pode afetar bastante a nota atribuída ao aluno.
• É aproveitado o trabalho efetivamente realizado no ano imediatamente anterior, independentemente da nota obtida, mas desde que realmente realizado no ano anterior e não sendo resultado de aproveitamento de anos anteriores.

• Avaliação em aula teórica: peso de 2 valores, sem mínimos.
• Em algumas aulas teóricas será uma questão a responder de forma escrita por cada aluno. O conjunto das questões é valorizado para 2 valores, sendo o valor efetivamente obtido pelo aluno proporcional ao número de questões corretamente respondidas face ao total de questões colocadas.
• A única calendarização das aulas em que serão colocadas questões é: a) na primeira semana não será colocada nenhuma questão; b) haverá no máximo 10 aulas com questão, podendo ser menos. Por semana, um aluno pode aceder, no máximo, a uma questão.
• Podem responder às questões os alunos que estiverem presentes na aula e nela estiverem inscritos. Os alunos que tiverem o estatuto de trabalhador-estudante reconhecido podem, em alternativa, responder a uma questão adicional no exame da época normal, sendo esta alternativa mutuamente exclusiva: a resposta a uma questão na aula exclui o acesso do trabalhador-estudante à questão adicional no exame.
• Excluindo o cenário do trabalhador-estudante já referido atrás, as questões em aula teórica não são opcionais: quem não responder perde os valores correspondentes sem qualquer forma de os recuperar.

A nota final da disciplina é o somatório do exame escrito, da construção do ambiente de trabalho, do trabalho prático e da avaliação em aulas teóricas.

Os atos de avaliação são presenciais.

NAO