Informatica 1. 6 Sistemi operativi e software. ing. Luigi Puzone

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1 Informatica 1 6 Sistemi operativi e software ing. Luigi Puzone Windows caratteristiche principali: Windows è un Sistema Operativo Con Interfaccia Grafica Multiutente Multitasking Multithreading Multiprocessing 2 1

2 Il sistema operativo Windows Multiutente Ciascun utente che accede al computer può avere: un desktop personalizzato un accesso personalizzato alle applicazioni installate sul computer Multitasking Più applicazioni possono utilizzare contemporaneamente le risorse elaborative del sistema Multithreading Gestisce più thread contemporanei per ciascuna applicazione Multiprocessing Vengono gestiti sistemi dotati di più processori o di coprocessori (multiprocessing) bilanciando il carico di lavoro fra di essi 3 Windows e l hardware I MHz sono soltanto un indicatore della velocità con cui la CPU può eseguire le istruzioni che le vengono inviate, la velocità di elaborazione reale dipende dall hardware installato, dal sistema operativo e dalla buona realizzazione degli applicativi 4 2

3 Velocità di un computer la Central Processing Unit (CPU) L unità di elaborazione centrale detta CPU (Central Processing Unit) è il cervello dell elaboratore elettronico. È il dispositivo hardware che effettua tutte le operazioni logiche e aritmetiche necessarie all elaborazione al trattamento e al trasferimento dei dati. La CPU esegue le istruzioni di un programma mediante lo svolgimento di operazioni elementari sui dati a velocità elevatissima. La velocità di un processore si misura in Hertz. Processori più diffusi: Intel: Pentium, Celeron, Centrino AMD: Sempron, Athlon Velocità di un computer hardware: la CPU e il BUS La CPU scambia informazioni con la memoria di sistema (memoria centrale), tramite appositi circuiti (BUS) in cui i dati sono trasmessi sotto forma di segnali elettrici (Informatica di base 3ed. Curtin D.P. et al McGrawHill) 3

4 Velocità di un computer hardware: la CPU, BUS, RAM, Memorie di massa (Informatica di base 3ed. Curtin D.P. et al McGrawHill) Velocità di un computer hardware: la CPU, BUS, RAM, Memorie di massa La CPU scambia informazioni con la memoria di sistema ed è collegata agli altri componenti del sistema (memoria RAM, Memorie di Massa e Periferiche) attraverso il BUS e le porte. Il bilanciamento delle caratteristiche degli altri elementi collegati alla CPU è essenziale per migliorare l efficienza del sistema in modo da ottenere il miglior rapporto possibile tra le velocità dei diversi componenti. 8 4

5 Velocità di un computer hardware: BUS di sistema e Bus Locali Bus di Sistema: Gruppo di collegamenti che connettono la CPU agli altri dispositivi del computer (Informatica di base 3ed. Curtin D.P. et al McGrawHill) Velocità di un computer hardware: BUS di sistema e Bus Locali (Informatica di base 3ed. Curtin D.P. et al McGrawHill) Bus Locale: Alcune periferiche (es. Scheda Video) tolte dal bus di sistema per evitarne il sovraccarico Es: ISA (Industry Standard Architecture), MicroChannel, EISA (Extended Industry Standard Architecture), PCI (Peripheral Component Interconnect), AGP (Accelerated Graphics Port) 5

6 Memoria Centrale Memoria RAM La CPU è il componente più veloce del computer per ottimizzarne il funzionamento e le prestazioni non riceve i dati da elaborare direttamente dalle periferiche di input, non invia direttamente i risultati delle elaborazioni alle periferiche di output. La memoria RAM è una zona di immagazzinamento temporaneo che serve come luogo di passaggio obbligato per accedere al microprocessore. Velocità di un computer hardware: Memorie, gerarchie CPU Cache L1 Cache L2 RAM Distanza dalla CPU Costo Capacità Memorie di Massa Distanza dalla CPU Costo della memoria Capacità di memoria 6

7 Memorie Memoria Centrale e Memoria di Massa La CPU controlla il flusso dei dati ed esegue i calcoli. I dati possono provenire dall esterno, tramite i dispositivi di input, ed essere comunicati all esterno, mediante i dispositivi di output ma non possono essere inviati direttamente alla CPU. Il calcolatore è dotato di supporti di memorizzazione che consentono la conservazione dei dati, sia durante il processo di elaborazione (memoria centrale RAM) che nel tempo (memorie di massa, dischi). Memoria Centrale CACHE MEMORY La RAM opera a velocità inferiori rispetto alla CPU e ne rallenterebbe le operazioni. La CACHE MEMORY è una memoria ad alta velocità vicina alla CPU (e quindi costosa) in cui il sistema conserva durante le elaborazioni le informazioni che verranno utilizzate con maggiore probabilità. (Informatica di base 3ed. Curtin D.P. et al McGrawHill) 7

8 Memoria Centrale CACHE MEMORY La Cache memory di livello 1 detta anche interna, primaria o L1 fa parte fisicamente del processore circa 256 KByte. La Cache memory di livello 2 detta anche esterna, secondaria o L2 non fa parte del processore chip installati immediatamente a ridosso del processore circa 2MByte. Memoria Centrale MEMORIA VIRTUALE La memoria RAM è più costosa delle memorie di massa. Il sistema operativo utilizza le memorie di massa per Per Memoria Virtuale di intende la memorizzazione dei dati e delle istruzioni che sono in memoria RAM ma non sono al momento utilizzati da un processo attivo. (Informatica di base 3ed. Curtin D.P. et al McGrawHill) 8

9 Memoria Centrale MEMORIA VIRTUALE La Memoria virtuale è uno spazio di archiviazione temporanea utilizzato da un computer per eseguire programmi che richiedono una quantità di memoria superiore a quella disponibile. Ad esempio, le applicazioni possono ottenere l'accesso a 1 gigabyte di memoria virtuale sul disco rigido del computer, anche se il sistema dispone di soli 256 megabyte di memoria RAM. I dati di programma che eccedono la capacità della memoria del computer vengono salvati in un file denominato file di paging. (Informatica di base 3ed. Curtin D.P. et al McGrawHill) Interazione CPU - Memoria il ciclo della macchina 4 Fasi Caricamento Decodifica Esecuzione Memorizzazione (Informatica di base 3ed. Curtin D.P. et al McGrawHill) 9

10 Memoria Centrale BUFFER BUFFER, alcuni programmi utilizzano una parte della memoria RAM dell elaboratore come memoria di transito in modo tale da velocizzare le operazioni del processore. (Informatica di base 3ed. Curtin D.P. et al McGrawHill) 10

11 Windows e le memorie di massa il file system Come si è detto nella lezione precedente il file system è la modalità con cui un sistema operativo organizza i dati sui dispositivi di memorizzazione. Il file system di Windows come si è detto è organizzato in maniera gerarchica ma esistono differenti modalità di formattazione dei supporti che dipendono dalla capienza dei dispositivi e da quali funzionalità intendo utilizzare del sistema operativo. Windows e le memorie di massa il file system Dal punto di vista pratico il sistema operativo può vedere il disco fisico come costituito da una o più unità logiche. Questa operazione è nota come partizionamento 11

12 Windows e le memorie di massa il file system Partizionare significa, in pratica, suddividere il disco fisico in più unità logiche. Ad esempio ho un hard disk da 500GB. In esso posso creare con un programma di partizionamento 4 dischi logici: C: di 200GB D: da 100GB E: da 100GB F: da 100GB Windows e le memorie di massa il file system Perchè partiziono il disco? Il sistema operativo potrebbe non farmi utilizzare tutta la capacità del disco fisso Voglio separare il disco in aree a seconda delle tipologie di documenti o delle tipologie di utenti (esempio di sistema operativo multiutente) Voglio ottimizzare le prestazioni del sistema, dischi meno grandi sono, in generale, più veloci 12

13 Windows e le memorie di massa il file system I File system che mette a disposizione Windows sono: FAT FAT32 NTFS Vediamone le caratteristiche principali. Windows e le memorie di massa il file system Il File system di tipo FAT (File Allocation Table) è un file system sviluppato per il sistema operativo MSDOS e utilizzato ancora nel sistema operativo Windows fino alla versione ME. Con questo sistema teoricamente erano gestibili dischi con dimensioni massime di 2GB ma poiché ogni cluster, l unità minima di memorizzazione, aveva una dimensione di circa 32KB accadeva che già con un disco di dimensioni superiori a 512 MB una buona percentuale del disco di fatto non era utilizzabile per la memorizzazione dei dati. 13

14 Windows e le memorie di massa il file system Il File system di tipo FAT (File Allocation Table con indicizzazione a 16 bit) è un file system sviluppato per il sistema operativo MSDOS e utilizzato ancora nel sistema operativo Windows fino alla versione ME. Con questo sistema teoricamente erano gestibili dischi con dimensioni massime di 2GB ma poiché ogni cluster, l unità minima di memorizzazione, aveva una dimensione di circa 32KB accadeva che già con un disco di dimensioni superiori a 512 MB una buona percentuale del disco di fatto non era utilizzabile per la memorizzazione dei dati. Windows e le memorie di massa il file system Il File system di tipo FAT32 (File Allocation Table con indicizzazione a 32 bit) è un evoluzione di FAT che consente di superare i limiti di memorizzazione di FAT. Teoricamente un disco FAT32 può contenere dati per 2TB. Anche qui la teoria e la pratica non coincidono per cui in realtà con FAT32 non riuscivo inizialmente a gestire in maniera ottimale con il software messo a disposizione con windows 2000 e windows XP dischi con capienza superiore ai 32GB. 14

15 Windows e le memorie di massa il file system Il File system NTFS (new technology file system con indicizzazione a 64 bit) nasce con il sistema operativo Windows NT (File Allocation Table) è un evoluzione di FAT che aveva come scopo garantire migliori performance e maggiore stabilità rispetto a FAT o FAT32. Microsoft progetta NTFS con l obiettivo di diffondere Windows NT e renderlo un sistema operativo per Server affidabile come Unix. NTFS supporta crittografia sui dati e consente un recupero dei dati in caso di crash del sistema Velocità di un computer Il software di sistema e gli applicativi il computer esegue software di sistema e programmi applicativi il modo in cui è realizzato il software influisce sempre sulla velocità di elaborazione di un sistema 30 15

16 Windows compatibilità Per poter installare un sistema operativo su un Elaboratore l hardware di quell elaboratore e il sistema operativo devono essere compatibili Ciascun produttore verifica il funzionamento delle proprie periferiche con il sistema operativo corrente. Esistono quindi delle Hardware compatibility list. 31 Windows compatibilità Per poter installare un applicativo e per poterlo eseguire il software e il sistema operativo devono essere compatibili Ciascun produttore fa delle verifiche di compatibilità fra i programmi che produce e il sistema operativo. Esistono anche delle Software compatibility list

17 Windows compatibilità Problemi di incompatibilità hardware e software: Nuovo sistema operativo vs vecchio hardware Nuovo sistema operativo vs vecchio software Nuovo applicativo vs vecchio sistema operativo Nuovo hardware vs vecchio sistema operativo 33 Windows compatibilità Un sistema per poter ospitare Windows XP e funzionare in modo accettabile deve avere le seguenti caratteristiche minime Processore: Intel o AMD con velocità di almeno 1 Ghz Memoria RAM: almeno 256 MB Disco fisso: da almeno 30GB Scheda grafica con almeno 16MB RAM Scheda Audio, Lettore di DVD o CD-ROM

18 Windows compatibilità Un sistema per poter ospitare Windows Vista e funzionare in modo accettabile deve avere le seguenti caratteristiche minime Processore: Intel o AMD con velocità di almeno 1,5 Ghz Memoria RAM: almeno 1 GB (meglio se bicanale) Disco fisso: da almeno 80GB Scheda grafica con almeno 256MB RAM Scheda Audio, Lettore di DVD o CD-ROM. 35 Impostazioni di Windows Il pannello di controllo 36 18

19 Impostazioni di Windows Il pannello di controllo: gestione dell hardware 37 Windows e l hardware La tecnologia plug and play Gli hardware prodotti ai giorni nostri supportano una nuova tecnologia denominata PLUG and PLAY. Una periferica plug and play permette di fornire al sistema operativo un insieme di informazioni che gli permettono di riconoscerla automaticamente e farla funzionare

20 Windows e l hardware La tecnologia plug and play Tecnologia Plug & Play La tecnologia plug and play nasce a metà degli anni 90 e iniziò ad essere supportata da Windows 95. In essa il sistema operativo utilizza degli appositi programmi detti driver per colloquiare e quindi permettere il funzionamento di ciascuna periferica. Il sistema operativo fa quindi da mediatore fra ciascun programma applicativo e le periferiche. Il programma applicativo colloquia con le periferiche disinteressandosi completamente della loro natura e del loro funzionamento, vedendole come dispositivi logici 39 Windows e l hardware La tecnologia plug and play Le periferiche plug and play sono viste dai programmi applicativi e dallo steso sistema operativo come dispositivi logici e gestite attraverso degli appositi software detti driver. I driver creano un Hardware Abstraction Layer (strato di astrazione dall'hardware), per cui tutte le periferiche vengono gestite attraverso i direver che mettono a disposizione un insieme di funzioni di Input/Output e gli applicativi, invece, utilizzano le periferiche come dispositivi logici demandandone completamente al sistema operativo e ai driver

21 Windows e l hardware La tecnologia plug and play Vantaggi della tecnologia P&P L Hardware Abstraction Layer consente ai programmatori di realizzare programmi meno complessi e con la possibilità di usare lo stesso programma su macchine diverse. I programmi colloquiano con il sistema operativo comunicandogli le operazioni da compiere e il sistema operativo colloquia con le periferiche attraverso i driver per gestire le operazioni di input/output. Questo consente di avere la massima libertà di cambiare hardware su un elaboratore senza che ciò comporti la modifica di tutti i programmi esistenti, basta semplicemente del driver della nuova periferica installata. 41 Windows Servizi Stampanti Quando si avvia un processo di stampa abbiamo da un lato la CPU e la memoria RAM che hanno una certa velocità e dall altro una stampante che sicuramente ha velocità molto inferiore rispetto a questi due componenti. Un altra considerazione va fatta sul fatto che avendo a disposizione un sistema multitasking potrei avere, potenzialmente il desiderio di stampare da più applicazioni contemporaneamente. Per ottenere sia un ottimizzazione delle differenti velocità operative dei componenti sia la possibilità di gestire una coda di stampa il sistema operativo mette a disposizione un apposito servizio detto SPOOL 21

22 Impostazioni di Windows Il pannello di controllo: gestione utenti 43 Impostazioni di Windows Il pannello di controllo: gestione utenti 44 22

23 Impostazioni di Windows Il pannello di controllo: installazione applicazioni 45 Impostazioni di Windows Il pannello di controllo: gestione data, ora, lingua 46 23

24 Impostazioni di Windows Il pannello di controllo: Prestazioni e manutenzione 47 Caratteristiche del computer Il pannello di controllo 48 24

25 Caratteristiche del computer Il pannello di controllo 49 Caratteristiche del computer Il pannello di controllo 50 25

26 Schermo e scheda grafica Per individuare le caratteristiche dello schermo e della scheda grafica: Sul desktop: Tasto destro del mouse, Proprietà 51 Windows programmi di utilità Backup: salvataggio dei dati Scandisk: controllo dei dischi Defrag: ottimizzazione del disco 26

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