3.2 Informatica1 Uni Fe L.P

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Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software

Informatica 1

ing. Luigi Puzone

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Sistemi operativi e software

2Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software

… Software

Il Software può essere diviso in:

• Software di sistema

• Software applicativo

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…Software…

Software di sistema

garantisce le funzioni di base del computer e si occupa di interagire con l’hardware

Esempi di software di sistema:

•Il BIOS

•Sistema Operativo


Software applicativo

si occupa di problemi specifici e di determinate esigenze, interagisce con l’hardware ed il sistema attraverso il SO

Esempi di software applicativo

• Pacchetti Office

• Programmi grafici

…Software…

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…Software…

(Informatica di base 3ed. – Curtin D.P. et al – McGrawHill)


Sistema operativo

• Programma che coordina le diverse componenti hardware e software del computer, facendo da tramite tra l’utente, i programmi in dotazione e la macchina.

• Il sistema operativo dialoga con l’utente mediante l’interfaccia utente.

• Sistemi operativi: Windows, Linux, MacOS, Unix

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All’accensione dell’elaboratore viene caricato il BIOS

– BIOS:Basic Input Output System;

– Effettua il POST (Power On Self Test)

– Riconosce e avvia i dispositivi hardware

– Avvia il caricamento del Sistema Operativo in

memoria.

BIOS


Sistema operativo…

Programma che:

coordina le diverse componenti

hardware e software del computer,

Fa da tramite tra:

l’utente,

i programmi in dotazione

la macchina.

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…Sistema Operativo…

(Informatica di base 3ed. – Curtin D.P. et al – McGrawHill)


…Sistema operativo…

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Caratteristiche di base:Interfaccia utente Grafica / A Carattere

Monotasking / Multitasking

Monothreading / Multithreading

Monoprocessing / Multiprocessing

Monoutente / Multiutente

Portabilità (indipendenza dal tipo di elaboratore)

Proprietario / Aperto

Sicurezza Alta / Bassa

…Sistemi operativi…


Interfacce utente grafiche – Uso esteso a utenti non professionali – Maggiore semplicità d’uso– User friendly– Maggiori richieste di capacità elaborative

Interfacce a carattere– Uso limitato a utenti professionali – Necessità di ricordare i comandi da inviare al sistema sulla linea di comando

– Minore richiesta di capacità elaborative

…Sistema operativo……Interfaccia Utente vs Interfaccia a carattere…

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…Sistema operativo…Multitasking…

Multitasking

Si suddivide il tempo di lavoro della CPU tra i vari programmi in esecuzione


…Sistema operativo…Multithreading

Multitreading

Vengono svolte contempora-

neamente più funzioni di un

determinato programma

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…Sistema operativo…Multiprocessing

Multiprocessing

Vengono gestiti sistemi dotati di più processori o di coprocessori (multiprocessing) bilanciando il carico di lavoro fra di essi.


Monoutente/Multiutente

Single user

Multi user

…Sistema operativo…Monoutente/Multiutente

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…Sistema operativo…portabilità

Per poter installare un S.O. sul

computer esso deve essere

compatibile con l’hardware di quel

computer


La portabilità di un sistema operativo

ne indica la sua indipendenza dalla

specifica piattaforma hardware

dell’elaboratore.

…Sistemi operativi…Portabilità

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…Sistema operativo…Proprietario/Aperto

Sistemi operativi più diffusi:

Proprietari:

• Microsoft Windows

• MacOS

Aperti:

• Linux

• Unix


Sistema OperativoSicurezza

• Un sistema può essere oggetto di attacchi dall’esterno.

• Il sistema operativo può offrire sistemi intrinsechi di sicurezza che impediscano accessi non autorizzati ai sistemi.

• Sistemi operativi per server più “sicuri”dei corrispondenti sistemi operativi per desktop.

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Sistema OperativoCompiti di un sistema operativo

Il sistema operativo è progettato per svolgere compiti specifici

Sistema operativo per Mainframe

diverso

Sistema operativo per Personal computer

diverso

Sistema operativo per Palmare


Sistema Operativoper Server…

È progettato per garantire il collegamento di più utenti aziendali garantendo la sicurezza dei collegamenti.

Le applicazioni Mission Critical sono realizzate al fine di potersi avvalere di sistemi operativi sicuri e in grado di proteggere i dati aziendali da perditredovute a malfunzionamenti hardware software.

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Sistema Operativoper Server…

Windows Server

OS/2

UNIX

Linux


Sistema Operativoper Mainframe…

I Mainframe sono progettati per memorizzare Gbyte di dati e per supportare il collegamento contemporaneo di migliaia di terminali remoti che, ad esempio, si collegano a grandi archivi centrali. I sistemi operativi per Mainframe erano (e sono tuttora) proprietari. Ad esempio per mainframe IBM il sistema operativo èprodotto da IBM, per mainframe DIGITAL era prodotto da Digital.

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Sistema Operativoper Personal Computer…

Nei sistemi operativi per personal computer si privilegia, in generale, la semplicitàd’uso e la portabilità.Sono quindi realizzati in modo da ottimiz-zare l’utilizzo delle risorse hardware e software da parte del singolo utente che utilizza il sistema.


Sistema Operativoper Personal Computer: estensioni…

In un sistema operativo per personal computer sono presenti, ad esempio: Estensioni che permettono l’utilizzo di sistemi multimedialiEstensioni per ottimizzare l’utilizzo delle risorse da parte dei computer portatili, una gestione integrata delle risorse energetiche del sistema.

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Ruoli del Sistema Operativo

Il sistema operativo può essere visto e studiato da due angolazioni:– come macchina virtuale:

• permette di programmare come se si avesse a disposizione una macchina funzionalmente estesa;

– come gestore di risorse:• controlla e coordina il funzionamento contemporaneo dei componenti del sistema.


Sistema OperativoMacchina virtuale

Il sistema operativo come macchina virtuale

• Funzioni che gestiscono in modo standard situazioni quali operazioni di ingresso e uscita

• Presenza contemporanea di più programmi in memoria che si alternano nell’esecuzione (multitasking)

• Risposta ad eventi esterni (tempo, segnalazioni dalla periferia, malfunzionamenti)

• Adattamento alla varietà dei dispositivi di memoria e esterni in modo da consentire la programmazione di applicazioni come se si disponesse di una macchina piùcompleta

• Indipendenza del software applicativo da modifiche apportate all’hardware (trasparenza)

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Sistema OperativoGestore di risorse

Il sistema operativo come gestore di risorse• Gestisce le risorse del sistema (componenti, sottosistemi, tempo di elaborazione, etc.) distribuendole agli utenti e ai procedimenti in corso (processi)

• utilizza la CPU a turno per i diversi processi• conserva più programmi e dati in memoria evitando interferenze

• sincronizza le attività comuni e l’uso di informazioni condivise

• Regolamentazione dell’impiego delle risorse evitando conflitti di accesso

• stabilisce le priorità di intervento necessarie nei vari casi • protegge le informazioni private degli utenti da accessi non autorizzati

• simula per ogni utente un sistema di elaborazione dedicato e completo (macchina virtuale)


Sistema OperativoArchitettura

L’architettura del sistema operativo tiene conto dell’architettura ideale dell’elabo-ratore (macchina di von Neumann).Dal punto di vista schematico è costituito da 4 elementi fondamentali:Kernel (nucleo)Gestore della memoriaGestore delle perifericheFile system

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Kernel (nucleo)Gestore della memoriaGestore delle perifericheFile system

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Sistema OperativoArchitettura: Kernel…

Il kernel (nucleo) è detto anche gestore dei processi. Rappresenta la parte più interna di un sistema operativo, quella che si interfaccia direttamente alla parte hardwareLa sua funzione è quella di governare l’utilizzo della CPU da parte dei programmi attivi nel sistema.


Sistema Operativo… Architettura: Kernel …

In un sistema operativo monotasking,

in pratica, il kernel fa sì che il singolo

programma in funzione in quel

momento continui ad utilizzare la CPU

fino a che non ha terminato tutte le

sue operazioni.

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Sistema Operativo…Architettura: Kernel

In un sistema operativo

multitasking/multithreading, invece, il

kernel fa sì che i diversi task e i diversi

thread attivi nel sistema si alternino

nell’utilizzo della CPU.

Time Slicing del processore…




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Sistema OperativoArchitettura: Gestore della memoria…

Il gestore della memoria gestisce

l’allocazione della memoria (RAM,

cache e memoria virtuale) fra i

diversi processi attivi nel sistema.


Sistema Operativo…Architettura: Gestore della memoria…

Ogni processo deve essere caricato nella RAM con i suoi dati per essere eseguito dalla CPU.

Le risorse di memoria RAM possono però essere insufficienti a contenere tutti i processi contemporaneamente e quindi il gestore della memoria si occupa dell’utilizzo della memoria fisica, virtuale e cache di ciascun processo.

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Sistema Operativo…Architettura: Gestore della memoria

Tiene traccia di quali parti della memoria sono libere e quali allocateAlloca la memoria ai processi quando ne hanno bisognoDeallocare la memoria di un processo quando non gli serve piùGestisce il trasferimento di informazioni tra memoria principale e memoria di massa quando la memoria principale non può contenere tutti i processi




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Sistema Operativo…Architettura: Gestore delle periferiche

Gestisce il funzionamento delle

periferiche cercando di liberare il

più possibile la CPU dalla necessità

di attendere i tempi necessari a

ciascuna periferica a terminare le

sue operazioni.


Sistema Operativo…Architettura: Gestore delle periferiche

Spesso governa interfacce intelligenti che permettono di “scaricare” la CPU stessa dell’attività di governo delle periferiche.

(esempio: Driver delle stampanti, spooler di stampa)

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Sistema Operativo…Architettura: File system

I dati e i programmi vengono memorizzati su memorie di massa. Il file system è lo strato di sistema operativo che permette all’utente e ai programmi di accedere ai dati memorizzati sulle memorie di massa senza preoccuparsi del particolare hardware utilizzato.

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Sistema Operativo…Architettura: File system, file…

Funzioni fondamentali gestite dal file system:

– preparazione del supporto ad ospitare i file

– allocazione sulle unità di memorizzazione,

– creazione di un file

– assegnazione di un nome a un file,

– Modifica di un file,

– Cancellazione di un file.


Sistema Operativo…Architettura: File system

• Gestisce le informazioni su memoria di massa (e in genere le informazioni scambiate con la periferia) dandone una visibilitàe una strutturazione logica anziché fisica

• identifica i file in modo univoco, indipendentemente dalla loro collocazione sui dispositivi

• fornisce metodi di accesso per leggere, scrivere e indirizzare iblocchi di informazioni contenuti in un file

• fornisce operazioni di gestione dei file: creazione, predisposizione, cancellazione, identificazione

• realizza meccanismi di controllo sull'accesso per garantire privatezza e coerenza formale

• nasconde le caratteristiche fisiche dell'unità di memorizzazione, virtualizzando i metodi di accesso e di gestione

• gestisce gli errori e il ripristino da situazioni di malfunzionamento.

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Sistema Operativo…Architettura: Preparazione supporti

La preparazione delle unità di memoria massa consente di predisporle per la memorizzazione delle stringhe di bit che rappresentano i dati.


Sistema OperativoFile system, formattazione…

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Sistema OperativoFile System: struttura

Struttura del File System

• Il file system di Windows è organizzato in maniera gerarchica ad albero.

• Nel file system di Windows, abbiamo una con la radice chiamata desktop che contiene tutte le risorse fisiche e logiche della macchina.


Sistema Operativo…Architettura: File system, nomi dei file…

Ciascun file è caratterizzato dai seguenti attributi:

•un nome •un tipo•collocazione•Dimensione•Data di creazione•Data di modifica

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Sistema Operativo…Architettura: File system, nomi dei file…

Ciascun file può essere assoggettato alle seguenti operazioni:

•Creazione•Scrittura•Lettura•Posizionamento•Ridenominazione•Spostamento •Cancellazione


Sistema Operativo…Architettura: File system, file…

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Sistema Operativo…Architettura: File system, Gerarchia…



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