Lezione 14: Il Sistema Operativo : Principi Generali 1P Venerdì 6 Novembre 2009

Transcript

1 Università di Salerno Corso di FONDAMENTI DI INFORMATICA Corso di Laurea Ingegneria Meccanica & Ingegneria Gestionale Mat. Pari Docente : Ing. Secondulfo Giovanni Anno Accademico Lezione 14: Il Sistema Operativo : Principi Generali 1P Venerdì 6 Novembre 2009

2 Il firmware è uno strato di microprogrammi scritti su memorie permanenti dai costruttori che agiscono direttamente sullo strato hardware Un esempio di firmware è il programma di controllo di un lettore CD o la routine di boot in un elaboratore 2

3 L insieme dei programmi che rende l elaboratore operativo ed usabile Il Sistema Operativo opera direttamente al di sopra dell hardware e del firmware Le funzionalità messe a disposizione dal Sistema Operativo sono in linea di massima: Gestione delle risorse disponibili Interpretazione ed esecuzione di comandi elementari Visualizzazione delle informazioni sul video Gestione della memoria centrale Organizzazione e gestione della memoria di massa Gestione multi-utente... 3

4 Definizione: Un Sistema Operativo è un programma che controlla l esecuzione di programmi applicativi e agisce come interfaccia tra le applicazioni e l hardware del calcolatore Obiettivi: Semplicità: deve semplificare l utilizzo della macchina da parte degli utenti Astrazione: deve fornire una visione astratta delle risorse del calcolatore per i programmatori Efficienza: deve utilizzare in modo efficiente le risorse del calcolatore 4

5 L utente dell elaboratore vede la macchina solo attraverso il Sistema Operativo Senza il Sistema Operativo l utente sarebbe costretto ad interagire con la macchina direttamente gestendo le risorse a basso livello (anche usando sequenze di bit per esprimere dati e istruzioni) Con il Sistema Operativo l utente interagisce con la macchina utilizzando delle parole chiave (comandi), i programmi e i dati (interi, reali, caratteri, stringhe, ecc ) 5

6 Il Sistema Operativo quindi traduce le richieste dell utente in opportune sequenze di impulsi da sottoporre alla macchina fisica e viceversa 6

7 E importante ricordare che qualsiasi richiesta, fatta dall utente, viene esplicitata dal Sistema Operativo come accesso a memoria centrale, memoria di massa, I/O, etc. 7

8 Def inizione Un Sist ema Operat ivo: è l insieme dei programmi at t i a gest ire in modo aut omat ico un calcolat or e e dei programmi di base a corredo del sistema Obiet t ivi Ef f icienza: Il Sist ema Oper at ivo ut ilizza in modo ef f icient e le risorse di un calcolatore Semplicit à: Il Sist ema Oper at ivo semplif ica l' uso dell'har dwar e di un calcolatore 8

9 UN GESTORE DI RI SORSE Un S.O. gest isce le r isor se f isiche, consent endo : la multiprogrammazione la multiutenza Un S.O. consent e, inolt r e, la condivisione delle r isor se f isiche at t r aver so : Il multiplexing del tempo: fissa dei turni di esecuzione (time-sharing) Il multiplexing dello spazio: suddivide le r isor se hardware e ne assegna delle porzioni ai programmi UNA MACCHI NA ESTESA/ VI RTUALE Un S.O. vir t ualizza l har dwar e sot t ost ant e: ne nasconde i dettagli alle applicazioni aggiunge servizi (connessioni di rete, sicurezza, ) facilita all utente l uso del calcolatore virtualizza i dispositivi fisici (devices) espor t a un insieme di ser vizi per i pr ogr ammi di ut ent e (Chiamat e di Sistema) 9

10 RAPPRESENTAZI ONE A LI VELLI UTENTE APPLICAZIONI : Word Processor, DataBase, Giochi, USER INTERFACE : Shell, GUI, SISTEMA OPERATIVO HARDWARE : CPU, Mem oria Fisic a, Disposit ivi di I/O 10

11 Schema f unzionale Nucleo del sistema operativo, gestisce le risorse del calcolatore Interprete dei comandi utility kernel Insieme dei programmi applicativi che realizzano i comandi di sistema Programma applicativo che realizza l interfaccia con l utente 11

12 Funzioni del kernel Cont rollo dell esecuzione dei processi Schedulazione dei processi Gest ione della memoria cent rale Gest ione della memoria di massa Accesso ai disposit ivi perif erici Gest ione di int errupt ed eccezioni 12

13 13

14 Ogni programma viene gest it o sequenzialment e L inizio di un nuovo programma può avvenire solo dopo il complet ament o del precedent e I l sist ema gest isce un solo programma per volt a 14

15 Mult iprogrammazione Più programmi possono essere gest it i simult aneament e Un nuovo programma può iniziare prima del complet ament o del precedent e Un sist ema mult iprogrammat o può operare sia in modo parallelo (ment re un processo ut ilizza l unit à cent rale alt ri processi ut ilizzano disposit ivi di I / O indipendent i) che in modo concorrent e (i processi si alt ernano nell ut ilizzo dell unit à cent rale) 15

16 Mult ielaborazione La mult ielaborazione è una t ecnica applicabile solo su archit et t ure comprendent i più sist emi di elaborazione complet i, ognuno f ornit o di unit à cent rale e perif eriche opport une La t ecnica della mult ielaborazione migliora l af f idabilit à di un sist ema nel suo complesso poiché, essendo i component i duplicat i, in caso di guast o di un unit à, l elaborazione può proseguire sulle alt re, anche se la pot enzialit à complessiva risult a ridot t a 16

17 17

18 Si def iniscono Time Sharing quei sist emi che servono più ut ent i, dando loro l impressione che t ut t e le risorse del sist ema siano dedicat e a ciascuno di essi I l t empo viene suddiviso in quant i di durat a T Se N ut ent i richiedono una risorsa, un sist ema t ime sharing dedica quella risorsa a t urno, ad ognuno di essi, per un int ervallo di t empo pari a T Trascorso un t empo di ciclo della durat a di (N* T), verrà nuovament e servit o il primo degli N ut ent i 18

19 Si def iniscono real- t ime quelle applicazioni per le quali è necessario che l elaborat ore f ornisca i risult at i in un int ervallo di t empo det erminat o Si def inisce t empo di rispost a del sist ema l int ervallo di t empo compreso t ra l ist ant e in cui comincia l elaborazione e quello in cui sono disponibili i risult at i Le applicazioni real- t ime si dist inguono in f unzione delle carat t erist iche di reazione del processo 19

20 Applicazioni per il Cont rollo Processi I l t empo di rispost a t valore assegnat o T non deve superare il Esempi: Cont rollo della t raiet t oria di un missile Cont rollo di alt if orni (acciaierie) Cont rollo di processi chimici Cont rollo di sist emi elet t rici Cont rollo di sist emi meccanici 20

21 Applicazioni di t ipo Gest ionale Assegnat o un t empo medio T è t ollerabile che esso possa essere superat o dall ef f et t ivo t empo di rispost a Esempi: Prenot azione post i (aerei, t reni, t eat ri, ) Cert if icazione Anagraf ica Gest ione Cont i Corrent i 21

22 Si def inisce int erat t ivo (o conversazionale) un sist ema che prevede un colloquio cont inuo, in t empo reale, t ra ut ent e e sist ema di elaborazione L ut ent e può int eragire con il sist ema f ornendo nuovi dat i, at t ivando o addirit t ura modif icando alt ri programmi Esempi: Didat t ica a dist anza Telelavoro Proget t azione 22

23 I Sistemi Operativi vengono classificati in base al numero degli utenti che possono essere serviti contemporaneamente: Sistema Operativo Mono-Utente Un solo utente alla volta può utilizzare il sistema (es. MS-DOS, Windows 95, Windows 98, Windows ME, ecc ) Sistema Operativo Multi-Utente Più utenti contemporanemente possono interagire col sistema e ciascun utente ha l impressione di essere l unico e quindi di avere una macchina dedicata (es. UNIX, Linux, Windows NT, Windows XP, Windows 2003, Windows Vista, Mac OS X, ecc ) I sistemi su menzionati sono Multi-Tasking 23

24 Il sistema operativo, presenta tipicamente, una struttura a cipolla: 24

25 L hardware è dunque ricoperto strati di soft ware. da una serie di Ciascun livello: usa le funzionalità di quello sottostante fornisce servizi al livello che segue nella gerarchia gestisce delle risorse mediante politiche invisibili ai livelli superiori 25

26 26