2.1. Boletín de ejercicios: Ejercicios de llamadas para gestión de procesos

EI/MT1014: Sistemas OperativosListado de ejercicios sobre gestión básica de proceso

5. Estructura e implementación del sistema de ficheros

EI/MT1014: Sistemas OperativosEste tema se centra en el estudio de las diferentes estrategias utilizadas por los SO para implementar la abstracción de fichero, descrita en el tema anterior, sobre los dispositivos de almacenamiento secundario más comunes, los discos. El tema se inicia presentando la estructura y funcionamiento de los dispositivos de almacenamiento secundario organizados por bloques. Para detallar los aspectos de implementación del sistema de ficheros se introduce el concepto de bloque lógico y bloque físico, y la problemática de asociación entre ambos. A continuación se exploran diferentes alternativas de asignar espacio en disco a un fichero y de gestionar los bloques libres. Posteriormente se estudian diferentes estrategias para la implementación de ficheros y directorios, haciendo especial hincapié en los sistemas de ficheros que utilizan tabla de índices y tabla de enlaces

4. Gestión del sistema de ficheros

EI/MT1014: Sistemas OperativosEl sistema de ficheros es la parte del SO encargada de proporcionar el servicio de almacenamiento no volátil de la información. En este tema se introduce el concepto de fichero y se respasan los servicios que el SO proporciona a los usuarios en lo que respecta al sistema de ficheros, destacando aquellos aspectos que constituyen decisiones de diseño importantes: atributos, nominación, estructura, métodos de acceso, estructuración en directorios, etc. También se aborda la compartición de ficheros mediante enlaces. Y el tema finaliza planteando los servicios básicos que ofrecen SO tipo UNIX para gestionar su sistema de ficheros

3. Concurrencia entre procesos

EI/MT1014: Sistemas OperativosEste tema se centra en la problemática de la ejecución concurrente (cooperante) entre varios procesos o entre varios hilos para realizar una tarea. El tema comienza planteando la necesidad de la sincronización y comunicación entre procesos o entre hilos, así como la problemática que conlleva. A continuación se introduce el concepto de sección crítica y las condiciones necesarias para solucionarla. Posteriormente se presentan algunos problemas clásicos de concurrencia y algunas herramientas que proporcionan los entornos de desarrollo para facilitar su solución, como son los mutex y las variables de condición para hilos y las tuberías para procesos

2. Procesos

EI/MT1014: Sistemas OperativosTransparencias del Tema

6. Gestión de memoria

EI/MT1014: Sistemas OperativosAsí como el procesador es un recurso que debe multiplexarse entre los diferentes programas que se estén ejecutando simultáneamente, la memoria es un recurso que deberá repartirse entre todos ellos. En este tema se plantea en primer lugar cómo el SO aborda la gestión de la memoria principal y, en segundo lugar, cómo disponer de una memoria virtualmente mayor que la memoria física disponible. En la primera parte del tema se introduce el concepto de direcciones físicas y lógicas y la problemática asociada a la traducción de las primeras en las segundas en base al momento que esta se realice, lo que permite introducir la necesidad de la unidad de gestión de memoria (MMU). A continuación se plantea la necesidad de proteger el espacio de memoria entre los diferentes usuarios y entre el SO y los usuarios, así como la forma en que esto puede llevarse a cabo. También se justifica la necesidad de un dispositivo de intercambio en la gestión de la memoria principal. Posteriormente se presentan ténicas estándar de gestión de memoria central, como la paginación, la segmentación y la segmentación paginada. En cada caso se destaca la motivación y los problemas que resuelve el esquema estudiado y se razona sobre las alternativas y requerimientos para su implementación. En la última parte del tema se plantea cómo resolver el problema de escasez de memoria y poseer una memoria virtualmente mayor que la memoria física disponible mediante intercambios con un disco. Se comienza introduciendo el concepto y la motivación de la memoria virtual, presentando a continuación el modelo de paginación bajo demanda. Posteriormente se analiza cómo afecta esta técnica al tiempo de acceso a memoria física y se describen y comparan diferentes políticas de reemplazo de páginas. El tema finaliza planteando cómo repartir la memoria física entre los diferentes procesos en ejecución, manteniendo el grado de multiprogramación lo más alto posible y evitando la hiperpaginación

7. Sistema de entrada/salida

EI/MT1014: Sistemas OperativosEl sistema de entrada/salida es el componente del SO que se encarga de ocultar la complejidad y hetereogeneidad de los dispositivos de entrada/salida. Este tema comienza presentando el objetivo de esta parte del SO y su estructura. A continuación se abordan los dispositivos de almacenamiento secundario, centrándonos fundamentalmente en los discos, los dispositivos de almacenamiento terciario y el reloj. Finalmente se comentan algunos servicios de entrada/salida que proporciona el SO

Convolutional neural nets for estimating the run time and energy consumption of the sparse matrix-vector product

Modeling the performance and energy consumption of the sparse matrix-vector product (SpMV) is essential to perform off-line analysis and, for example, choose a target computer architecture that delivers the best performance-energy consumption ratio. However, this task is especially complex given the memory-bounded nature and irregular memory accesses of the SpMV, mainly dictated by the input sparse matrix. In this paper, we propose a Machine Learning (ML)-driven approach that leverages Convolutional Neural Networks (CNNs) to provide accurate estimations of the performance and energy consumption of the SpMV kernel. The proposed CNN-based models use a blockwise approach to make the CNN architecture independent of the matrix size. These models are trained to estimate execution time as well as total, package, and DRAM energy consumption at different processor frequencies. The experimental results reveal that the overall relative error ranges between 0.5% and 14%, while at matrix level is not superior to 10%. To demonstrate the applicability and accuracy of the SpMV CNN-based models, this study is complemented with an ad-hoc time-energy model for the PageRank algorithm, a popular algorithm for web information retrieval used by search engines, which internally realizes the SpMV kernel

Harvesting Energy in ILUPACK via Slack Elimination

Ponència presentada al 2nd Workshop on Power-Aware Computing (PACO 2017) Ringberg Castle, Germany, July, 5-8 2017We develop a new energy-aware methodology to improve the energy consumption of a task-parallel preconditioned Conjugate Gradient iter- ative solver on a Haswell-EP Intel Xeon. This technique leverages the power-saving modes of the processor and the frequency range of the userspace Linux governor, modifying the CPU frequency for some oper- ations. We demonstrate that its application during the main operations of the PCG solver can reduce its energy consumption

Adapting concurrency throttling and voltage–frequency scaling for dense eigensolvers

We analyze power dissipation and energy consumption during the execution of high-performance dense linear algebra kernels on multi-core processors. On top of this analysis, we propose and evaluate several strategies to adapt concurrency throttling and the voltage–frequency setting in order to obtain an energy-efficient execution of LAPACK’s routine dsytrd. Our strategies take into account the differences between the memory-bound and CPU-bound kernels that govern this routine, and whether problem data fits into the processor’s last level cache.This work was supported by the CICYT Project TIN2011-23283 of MINECO and FEDER, the EU Project FP7 318793 “EXA2GREEN”, and the FPU program of the Ministerio de Educación, Cultura y Deporte